Вопрос 9. Показатели, применяемые для оценки безотказности изделий.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

Функция P(t) является непрерывной функцией времени, обладающей следующими очевидными свойствами:

Таким образом, вероятность безотказной работы в течение конечных интервалов времени может иметь значения 0

Статистическая вероятность безотказной работы характеризуется отношением числа исправно работающих изделий к общему числу изделий, находящихся под наблюдением.

где - число изделий, исправно работающих к моменту времени t;

Число изделий, находящихся под наблюдением.

Вероятность отказа - вероятность того, что объект откажет хотя бы 1 раз в течение заданного времени работы, будучи работоспособным в начальный момент.

Статистическая оценка вероятности отказа - отношение числа объектов, отказавших к моменту времени t, к числу объектов, исправных в начальный момент времени.

где - число изделий, отказавших к моменту времени t.

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа в интервале от 0 до t связаны зависимостью Q (t) = 1 - Р (t).

Интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента при условии, что до этого момента отказ не возник:

Интенсивность отказов – отношение числа отказавших объектов в единицу времени к среднему числу объектов, исправно работавших в рассматриваемый промежуток времени (при условии, что отказавшие изделия не восстанавливаются и не заменяются исправными).

где - число изделий, отказавших в течение промежутка времени .

Интенсивность отказов позволяет наглядно установить характерные периоды работы объектов:

1. Период приработки - характеризуется относительно высокой интенсивностью отказов. В этот период преобладают в основном внезапные отказы, происходящие из-за дефектов, вызванных ошибками при проектировании или нарушением технологии изготовления.

2. Время нормальной работы машин - характеризуется примерно постоянной интенсивностью отказов и является основным и наиболее длительным за время эксплуатации машин. Внезапные отказы машин в этот период происходят редко и вызываются в основном скрытыми дефектами производства, преждевременным износом отдельных деталей.

3. Третий период характеризуется значительным возрастанием интенсивности отказов. Основная причина - износ деталей и сопряжений.

Средняя наработка до отказа – отношение суммы наработки объектов до отказа к числу наблюдаемых объектов, если они все отказали за время испытаний. Применяется для неремонтируемых изделий.

Средняя наработка на отказ – отношение суммарной наработки восстанавливаемых объектов к суммарному числу отказов этих объектов.

Вопрос 10. Показатели, применяемые для оценки долговечности изделий.

Технический ресурс - это наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Наработка может измеряться в единицах времени, длины, площади, объема, массы и других единицах.

Математическое ожидание ресурса называется средним ресурсом .

Различают средний ресурс до первого капитального ремонта, средний межремонтный ресурс, средний ресурс до списания, назначенный ресурс .

Гамма-процентный ресурс - наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах. Данный показатель применяется для выбора срока гарантии изделий, определения потребности в запасных частях.

Срок службы - календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Математическое ожидание срока службы называется средним сроком службы. Различают срок службы до первого капитального ремонта, срок службы между капитальными ремонтами, срок службы до списания, средний срок службы, гамма-процентный срок службы и назначенный средний срок службы.

Гамма-процентный срок службы - это календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

Назначенный срок службы - это календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Следует различать также гарантийный срок службы - отрезок календарного времени, в течение которого изготовитель обязуется безвозмездно исправлять все выявляющиеся в процессе эксплуатации изделий недостатки при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации. Гарантийный срок службы исчисляется с момента приобретения или получения изделий потребителем. Он не является показателем надежности изделий и не может служить основой для нормирования и регулирования надежности, а лишь устанавливает взаимоотношения между потребителем и изготовителем.

Вопрос 11. Показатели, применяемые для оценки ремонтопригодности и сохраняемости изделий.

Показатели ремонтопригодности

Вероятность восстановления работоспособного состояния - вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданного. Этот показатель вычисляется т по формуле

Среднее время восстановления работоспособного состояния - математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния.

d *(t ) - количество отказов

Показатели сохраняемости

Гамма-процентный срок сохраняемости - срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.

Средний срок сохраняемости - математическое ожидание срока сохраняемости.

Вопрос 12. Комплексные показатели надежности изделия.

Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.

Коэффициент готовности характеризует обобщенные свойства обслуживаемого оборудования. Например, изделие с высокой интенсивностью отказов, но быстро восстанавливаемое может иметь коэффициент готовности больше, чем изделие с малой интенсивностью отказов и большим средним временем восстановления.

Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов за тот же период эксплуатации.

Коэффициент учитывает затраты времени на плановые и неплановые ремонты и характеризует долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно рассматриваемой продолжительности эксплуатации.

Коэффициент оперативной готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени. Характеризует надежность объектов, необходимость применения которых возникает в произвольный момент времени, после которого требуется безотказная работа.

Коэффициент планируемого применения - это доля периода эксплуатации, в течение которой объект не должен находиться на плановом техническом обслуживании и ремонте, т.е. это отношение разности заданной продолжительности эксплуатации и математического ожидания суммарной продолжительности плановых технических обслуживании и ремонтов за этот же период эксплуатации к значению этого периода;

Коэффициент сохранения эффективности - отношение значения показателя эффективности за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течение того же периода эксплуатации не возникают. Коэффициент сохранения эффективности характеризует степень влияния отказов элементов объекта на эффективность его применения по назначению.

Нередко потребителю приходится сталкиваться с такими понятиями как гарантийный срок, срок службы и срок годности, каждый из которых имеет свое особое значение. Многие покупатели часто путаются и не видят разницы между этими категориями, а ведь период времени, отведенный для каждого из сроков, может быть совершенно разным.

Срок службы

Это временной отрезок, в течение которого товар (или услуга) должен быть пригоден для эксплуатации, в противном же случае изготовитель изделия обязан устранить недостатки. Закон "О защите прав потребителей" четко регламентирует права и обязанности изготовителя продукции, и покупатель имеет полное право сослаться на закон в подобной ситуации.

Срок службы обязательно устанавливается на определенную продукцию длительного использования, особенно это касается функциональных деталей и агрегатов, которые могут нанести серьезный ущерб при поломке. Зачастую такое происходит, когда потребители эксплуатируют товар длительного пользования, который давно подлежит списанию. Например, самолеты российских авиалиний, купленные на аукционах списанной техники в Европе, или гастролирующие парки почти пришедших в негодность аттракционов. Производитель обязан устанавливать срок службы на следующие группы товаров:

• товары для детей (коляски, велосипеды и т.д.),
• оборудование и приборы для отопления и горячего водоснабжения, сантехника,
• предметы обстановки дома,
• хозяйственные товары, культтовары,
• спортивные товары, прогулочные суда и плавсредства,
• технические средства для домашнего содержания животных и по уходу за растениями

Однако не на все товары длительного использования производитель обязан назначать срок службы, есть категория товаров, не требующих установленного срока службы. В этом случае производитель товаров или услуг может отказаться от этой процедуры или назначить срок службы добровольно. Как показывает практика, очень немногие производители стремятся взять на себя ответственность и отказаться от установления срока службы на свой товар, ведь это влечет за собой огромный риск. Дело в том, что по Закону "О защите прав потребителей", производитель в случае поломки товара, не имеющего срока службы, будет нести ответственность целых десять лет. Не каждый предприниматель на такое согласится, вот поэтому практически все товары длительного пользования имеют срок службы.

Срок службы начинает свой отсчет с момента совершения акта купли-продажи. Продавец-консультант должен известить покупателя продукции о сроке службы, установленном изготовителем. Недостаточная информированность продавца говорит о его некомпетентности, так как предоставление подобных сведений является частью его обязанностей. Другое дело, когда производитель находится в другой стране и получение сведений о сроке службы невозможно. Тогда магазин вынужден брать на себя большую ответственность, так как покупатель имеет право на возмещение ущерба, возникшего вследствие недостатков данного товара, причем действие этого закона не ограничено временными рамками. Проще говоря, вред, причиненный несовершенством или производственным браком товара без срока службы, возмещается магазином вне зависимости от времени возникновения этого ущерба.

Магазинам это крайне невыгодно, поэтому они стараются не связываться с товарами, производители которых вследствие территориальной отдаленности не могут предоставить сведения о сроке службы. Хотя некоторые продавцы рассчитывают на юридическую неосведомленность покупателей, которые попросту не информированы об особенностях продажи таких товаров. Она регулируется п.2 ст.1097 Гражданского кодекса РФ и п. 3 ст.14 Закона "О защите прав потребителей".

Срок годности

Понятие срока годности применимо в основном к продуктам питания. Это временной интервал, по истечении которого продукция теряет свои потребительские свойства и становится негодным для употребления или эксплуатации. В отличии от товаров длительного пользования, срок службы которых начинается с момента передачи товара покупателю, у пищевых продуктов срок годности начинает свой отсчет со времени выпуска продукции. Таким образом, срок годности не зависит от факта продажи товара – не проданный товар подлежит списанию и утилизации. На любом продукте питания, которых продается в магазине, должна присутствовать надпись, извещающая о сроке годности. Если же вам попался пищевой продукт, не имеющий такой информации, покупать его не стоит, так как он изготовлен с явными нарушениями. Ведь если продукт уже просрочен, его употребление может вызвать серьезное отравление или даже хуже того.

Просроченные продукты представляют серьезную угрозу для жизни и здоровья человека, а, значит, внимательно изучать этикетку товара в процессе покупки должен каждый потребитель. То же самое касается и других категорий продукции, например, товаров бытовой химии, лекарственных препаратов и т.д. По закону такие товары обязательно должны содержать информацию о сроке годности, потому как они не просто теряют свои характеристики, но и опасны для человеческой жизни.

Это следующие группы продовольственных товаров:

• продукция хлебопекарной промышленности,
• сахаристые и мучные кондитерские изделия,
• растительные масла и продукты их переработки,
• продукция консервной и овощесушильной промышленности,
• продукция пивобезалкогольной промышленности,
• продукция чайной и соляной промышленности,
• пищевые концентраты,
• мясо и мясопродукты,
• продукция молочной и маслосыродельной промышленности,
• продукты детского питания,
• биологически активные добавки к пище,
• Кроме того, срок годности должны иметь следующие группы непродовольственных товаров:
• товары для профилактики и лечения заболеваний в домашних условиях,
• парфюмерно - косметические товары,
• товары бытовой химии,
• культтовары, товары для досуга и развлечений,
• средства для домашнего содержания рыб, птиц и зверей

По законам, действующим на территории Российской Федерации, магазины не имеют права продавать просроченную продукцию, однако на практике такие случаи можно наблюдать повсеместно. У покупателя должно войти в привычку проверять срок годности товара, особенно если он выставлен с краю витрины. Как правило, самая свежая продукция размещена в дальней углу стеллажей, а вот товары с истекшим или вот-вот истекающим сроком годности находятся в непосредственной близости от покупателя. Впрочем, иногда даже бдительность не спасает от покупки недоброкачественных пищевых изделий, дело в том, что крупные магазины часто мошенничают с этикетками и изменяют срок годности на этикетках. Покупатели демонстрируют в этом вопросе удивительную небрежность – придя домой из магазина и обнаружив просроченный продукт, мало кто отправляется обратно и начинает требовать справедливости. А ведь покупатель имеет право не только на обмен просроченного изделия, но и на компенсацию морального вреда.

Конечно, продавца тоже можно понять: как же поступить с горой просроченных продуктов, которые «тянут» на кругленькую сумму? Закон РФ "О качестве и безопасности пищевых продуктов" обязывает продавца немедленно избавиться от продуктов, срок годности которых подошел к концу, и уж, конечно, ни в коем случае не продавать. Недобросовестные супермаркеты решают «проблему» другим способом – переработкой просроченной продукции. Из протухшего куска мяса очень просто приготовить мясную нарезку или гуляш, который можно потом продать под видом свежего. А в коптильне этого же супермаркета довольно легко можно закоптить начавшую гнить рыбу, которую тоже потом можно пустить в оборот. В общем, подобных трюков хватает в арсенале любого крупного магазина, а ведь продавец не имеет права на подобную переработку. Покупателю же остается лишь рассчитывать на помощь органов государственного надзора и контроля, которые должны провести проверку предприятия торговли в случае поступления жалоб. Представителями службы организовывается санитарно-эпидемиологическая и другие виды экспертизы, в ходе которых выявляется соответствие или несоответствие продукта потребительским характеристикам.

Гарантийный срок

Это период времени, в течение которого у покупателя есть возможность выявить существенные недостатки товара, которые не были выявлены в процессе совершения покупки, и предъявить требования к изготовителю изделия. Информацию о сроке гарантии можно увидеть непосредственно в документации, касающейся акта купли-продажи. Это может быть как отдельный гарантийный талон, так и пометки в договоре. Причем, очень часто гарантийный срок в техническом паспорте изделия отличается от срока на гарантийном талоне, что является скрытым мошенничеством магазина, который хочет избавить себя от лишних забот, сократив период гарантии. Эта уловка действует лишь на неосведомленных покупателей, а вот грамотные в юридическом плане люди знают, что единственно верным является гарантийный срок от производителя, а не от продавца.

Бывают случаи, когда гарантийный срок в технической документации не прописан. Можно узнать его, связавшись с производителем, благо, что в наше время существует масса способов связи. Если же гарантийного срока производитель не дает на данный вид товара, тогда обычно продавец устанавливает срок гарантии полгода, а на объекты недвижимости два года. Есть прецеденты, когда гарантийный срок, назначенный продавцом, составлял менее полугода, однако закон милостив к потребителям и в этой ситуации. Если покупатель может доказать, что проданный товар был уже с недостатками, тогда в течение шести месяцев он вправе рассчитывать на возмещение ущерба. Такие же временные рамки (шесть месяцев) устанавливаются на товары, которые не имеют срока гарантии (его не назначил ни производитель, ни продавец).

Гарантийный срок начинает отсчет с момента совершения акта купли-продажи, а вовсе не тогда, когда товар сошел с конвейера. В случае обнаружения недостатков товара, возникших до передачи его покупателю, последний имеет право на бесплатный ремонт или обмен товара. Если покупатель выбрал бесплатный ремонт, то ему следует знать, что время, необходимое на ремонт, не входит в период гарантии. Даже более того: гарантия «не тикает» с того самого мгновения, как покупатель обратился в сервисный центр и написал заявление с претензией. Если же покупатель предпочел обмен товара, то гарантия на новый товар отсчитывается заново.

Покупатель должен быть в курсе, что при транспортировке товара с недостатками в сервисный центр или магазин для ремонта, расходы по поставке оплачивает продавец или сервисный центр. Однако это касается лишь тех товаров, вес которых превышает пять килограмм. А вот отказ от возмещения транспортных расходов на территории, где представительства магазина или сервисного центра не имеется, неправомерны, так как продавце обязан после доставки груза оплатить расходы покупателю.

Бесплатная доставка имеет место быть и в случае предоставления покупателю аналогичного товара на время гарантийного ремонта купленного изделия. Об этом праве бесплатного предоставления товара на период ремонта покупатели часто забывают или не знают, а ушлые продавцы часто этим пользуются. Если же вы подкрепите свое требование о предоставлении товара на период ремонта еще и письменным заявлением, то эффект вас просто удивит. Магазин предоставит вам товар в трехдневный срок, будет всячески «подгонять» ремонтный процесс в сервисном центре, ведь продавец будет заинтересован в скорейшем возвращении вам товара. Однако подобное правило не действует на следующие группы товаров:

• 1. Автомобили, мотоциклы и другие виды мототехники, прицепы и номерные агрегаты к ним, кроме товаров, предназначенных для использования инвалидами, прогулочные суда и плавсредства
• 2. Мебель
• 3. Электробытовые приборы, используемые как предметы туалета и в медицинских целях (электробритвы, электрофены, электрощипцы для завивки волос, медицинские электрорефлекторы, электрогрелки, электробинты, электропледы, электроодеяла)
• 4. Электробытовые приборы, используемые для термической обработки продуктов и приготовления пищи (бытовые печи СВЧ, электропечи, тостеры, электрокипятильники, электрочайники, электроподогреватели и другие товары)
• 5. Гражданское оружие, основные части гражданского и служебного огнестрельного оружия.

Статья 5.
Права и обязанности изготовителя (исполнителя, продавца) в области установления срока службы, срока годности товара (работы), а также гарантийного срока на товар (работу)

1. На товар (работу), предназначенный для длительного использования, изготовитель (исполнитель) вправе устанавливать срок службы - период, в течение которого изготовитель (исполнитель) обязуется обеспечивать потребителю возможность использования товара (работы) по назначению и нести ответственность за существенные недостатки, возникшие по его вине.

Согласно ГОСТ 13377-75 ресурсом называют наработку объекта от начала или возобновления эксплуатации до наступления предельного состояния.

В зависимости от того, как выбирают начальный момент времени, в каких единицах измеряют продолжительность эксплуатации и что понимают под предельным состоянием — понятие ресурса получает различное истолкование.

В качестве меры продолжительности может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта. Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно. С точки зрения общей методологии наилучшей и универсальной единицей остается единица времени.

Во-первых, время эксплуатации технического объекта в общем случае включает не только время его полезного функционирования, но и перерывы, в течение которых суммарная наработка не возрастает, НО! в эти перерывы объект подвергается воздействию окружающей среды, нагрузкам и т.д. Процесс старения материалов вызывает уменьшение общего ресурса.

Во-вторых, назначенный ресурс тесно связан с назначенным сроком службы, определяемым как календарная продолжительность эксплуатации объекта до его списания и измеряемым в единицах календарного времени. Назначенный срок службы в значительной степени связан с темпами научно-технического прогресса в данной отрасли. Применение экономико-математических моделей для обоснования назначенного ресурса требует измерения ресурса не только в единицах наработки, но и в единицах календарного времени.

В-третьих, в задачах прогнозирования остаточного ресурса функционирование объекта на отрезке прогнозирования представляет собой случайный процесс аргументом которого является время.

Исчисление ресурса в единицах времени позволяет поставить задачи прогнозирования в наиболее общей форме. Здесь возможно применение единиц времени как непрерывных независимых переменных, так и дискретных, например, число циклов.

Начальный момент времени при исчислении ресурса и срока службы на стадии проектирования и на стадии эксплуатации определяется по-разному.

На стадии проектирования за начальный момент времени обычно принимают момент ввода объекта в эксплуатацию или, точнее, начало его полезного функционирования.

Для объектов находящихся в эксплуатации, в качестве начального можно выбрать момент последней инспекции или профилактического мероприятия, либо момент возобновления эксплуатации после капитального ремонта. Это может быть также произвольный момент, в который поставлен вопрос о его дальнейшей эксплуатации.

Понятие предельного состояния, соответствующего исчерпанию ресурса, также допускает различное толкование. В одних случаях причиной прекращения эксплуатации служит моральный износ, в других – чрезмерное снижение эффективности, которое делает дальнейшую эксплуатацию экономически нецелесообразной, в-третьих — снижение показателей безопасности ниже предельно допустимого уровня.
Не всегда удается установить точные признаки и значения параметров, при которых состояние объекта следует квалифицировать как предельное. Применительно к котельному оборудованию основанием для его списания служит резкое увеличение интенсивности отказов, продолжительности простоев и расходов на ремонт, что делает дальнейшую эксплуатацию оборудования экономически нецелесообразной.

Выбор назначенного ресурса и назначенного (планового) срока службы – технико-экономическая задача, решаемая на этапе разработки проектного задания. При этом учитывается современное техническое состояние и темпы научно-технического прогресса в данной отрасли, принятые в данное время нормативные значения коэффициентов эффективности капитальных вложений и др.

На стадии проектирования назначенные ресурс и срок службы являются заданными величинами. Задача конструктора и разработчиков подобрать материалы, конструктивные формы, размеры и технологические процессы так, чтобы обеспечить плановые значения показателей для проектируемого объекта. На стадии проектирования, когда объект еще не создан, его расчет, в том числе оценку ресурса, производят на основании нормативных документов, которые в свою очередь основаны (явно или неявно) на статистических данных о материалах, воздействиях и условиях эксплуатации аналогичных объектов. Таким образом, прогнозирование ресурса на стадии проектирования должно быть основано на вероятностных моделях.

Применительно к эксплуатируемым объектам понятие ресурса также можно толковать по-разному. Основным понятием здесь является индивидуальный остаточный ресурс – продолжительность эксплуатации от данного момента времени до достижения предельного состояния. В условиях эксплуатации по техническому состоянию межремонтные периоды также назначаются индивидуально. Поэтому вводят понятие индивидуального ресурса до ближайшего среднего или капитального ремонта. Аналогично вводят индивидуальные сроки для других профилактических мероприятий.

В то же время индивидуальное прогнозирование требует дополнительных расходов на средства технической диагностики, на встроенные и внешние приборы, регистрирующие уровень нагрузок и состояние объекта, на создание микропроцессоров для первичной переработки информации, на разработку математических методов и программного обеспечения, позволяющих получать обоснованные выводы на основании собранной информации.

В настоящее время эта проблема является первоочередной для двух групп объектов.

К первой относятся самолеты гражданской авиации. Именно здесь впервые применены датчики для регистрации нагрузок, действующих на самолет в процессе эксплуатации, а также датчики ресурса, позволяющие судить о накопленных в конструкции повреждениях, а, следовательно, об остаточном ресурсе.

Вторую группу объектов, для которых проблема прогнозирования индивидуального остаточного ресурса стала актуальной, составляют крупные энергетические установки. Это тепловые, гидравлические и атомные электростанции, большие системы для передачи и распределения энергии и топлива. Будучи сложными и ответственными техническими объектами они содержат напряженные узлы и агрегаты, которые при аварии могут стать источником повышенной опасности для людей и окружающей среды.

Ряд тепловых электростанций, рассчитанных на срок службы 25-30 лет, к настоящему моменту выработали свой ресурс. Поскольку оборудование этих электростанций находится в удовлетворительном техническом состоянии, и они продолжают вносить существенный вклад в энергетику страны, возникает вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации без перерывов на реконструкцию основных блоков и агрегатов. Для вынесения обоснованных решений необходимо иметь достаточную информацию о нагруженности основных и наиболее напряженных элементов в течение всего предыдущего периода эксплуатации, а также об эволюции технического состояния этих элементов.

При создании новых энергетических установок, среди которых особое значение имеют атомные электростанции, необходимо предусматривать их оснащение не только системами раннего предупреждения отказов, но и более основательными средствами для диагностики и идентификации состояния их основных компонентов, регистрации нагрузок, переработки информации и установления прогноза относительно изменения технического состояния.

Прогнозирование ресурса – составная часть теории надежности. Понятие надежности носит комплексный характер, в него входит ряд свойств объекта.

Показатели долговечности характеризуют свойство технического изделия сохранять во времени работоспособность до наступления предельного состояния, когда оно теряет работоспособность при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Перечень используемых показателей долговечности таков:

Т р – среднийресурс, т.e. средний технический ресурс до капитального ремонта;

Т рγ - гамма-процентный ресурс;

Т р.н - назначенный ресурс;

Т р.у - установленный ресурс;

Т сл - средний срок службы;

Т слγ -гамма-процентный срок службы;

Т сл.н - назначенный срок службы;

Т сл.у - установленный срок службы;

Т сп - срок службы до списания изделия или предельный срок службы.

Понятие «ресурс» характеризует долговечность, по наработке изделия, а «срок службы» - по календарному времени.

Исходные данные для расчета ресурса, порядок его расчета и статистической оценки, а также привила усыновления требуемого ресурса изделий регламентированы методическими указаниями МУ10-71 «Промышленные изделия. Определение ресурса». М.: Изд-во стандартов, 1972.

Так как под ресурсом понимается суммарная наработка до предельного состояния, то его показатели определяются по формулам, аналогичным формулам наработки на отказ.

Средний ресурс изделия - это математическое ожидание его ресурса. Статистическая оценка среднего ресурса такова:

где Т р - ресурс i -го объекта;

Ν - число изделий, поставленных на испытания или в эксплуатацию.

Гамма-процентный ресурс выражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью γ процентов не досигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс является основным расчетным показателем, например для подшипников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя в возможности его определения до завершения испытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Вероятность обеспечения ресурса Т рγ , соответствующую значению γ /100, определяют по формуле

где Т р - наработка до предельного состояния (ресурса);

γ - число изделий (%), не достигающих с заданной вероятностью предельного состояния.

Значение гамма-процентного ресурса определяют с помощью кривых распределения ресурсов (рис. 23).

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Рисунок 9 – Определение значения гамма-процентного ресурса:

а и б – кривые соответственно убыли и распределения ресурсов

Под установленным ресурсом , понимается технически обоснованная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конструкцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределах которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Средний срок службы - математическое ожидание срока службы. Статистическую оценку среднего срока службы определяют по формуле: , (5.22)

где Т сл - срок службы i -гo изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах. Для его расчета используют соотношение

. (5.23)

Назначенный срок службы - суммарная календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономически обоснованный срок службы, обеспечиваемый конст

Рисунок 10-Типичная кривая износа поверхности изделия

рукцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого изделие не должно достигать предельного состояния.

Предельный срок службы Т сп представляет собой календарную продолжительность эксплуатации или использования изделия до момента его списания и снятия с эксплуатации (использования). Он определяется аналогично тому, как определяют, например, средний срок службы.

Известно, что основной причиной снижения показателей долговечности изделия является износ его деталей.

Изнашиванием называется процесс постепенного поверхностного разрушения материала деталей машин в результате трения о них других деталей, твердых тел или частиц. Известно, что сопротивление материала изнашиванию зависит не только от свойств этого материала, но и от многих условий, в которых происходит трение. К этим условиям (факторам) относятся: свойства сопряженного тела, свойства промежуточной среды, температура на поверхности и т.д.

На рисунке 10 приведена типичная кривая зависимости характеристик износа от длительности испытаний или эксплуатации изделий

Износ характеризуется тремя периодами:

1. Период начального износа или период приработки, когда происходит переход от исходного состояния поверхности тре­ния к состоянию относительно устойчивому. В течение периода приработки темп износа со временем уменьшается, приближа­ясь к некоторой постоянной величине, характерной для перио­да установившегося износа.

2. Период установившегося износа, при неизменных условиях работы трущейся поверхности, характеризуется постоянным тем­пом износа.

3. Период ускоренного износа.

Результаты испытаний на износ и наблюдений за плюсом впроцессе эксплуатации техники обычно выражают в относительных величинах.

Относительная износостойкость:

размерная

где Δl э - линейный износ эталона,

Δl м - линейный износ материала испытуемого изделия (образца или детали);

весовая

Е = ΔG э / ΔG м,

где ΔG э - весовой износ эталона,

ΔG м - весовой износ материала испытуемого изделия (образца или детали).

Износ может быть оценен не только относительной характеристикой линейного износа, но и по относительному изменению объемов эталона и объекта испытания.

На практике часто износостойкость (износность) оценивают в абсолютных величинах таких как мм/км, мм 2 /час и т.п.

Установлены три группы факторов, влияющих на вид и интенсивность износа поверхности деталей машин: 1 - факторы, обусловливающие внешне механические воздействия на поверхность трения; 2 - характеристики внешней среды; 3 - факторы, связанные со свойствами трущихся тел.

Конкретными факторами мерной группы являются: а) род трения (качение, скольжение); б) скорость относительного перемещения трущихся поверхностей; в) величина и характер давления при трении.

Основные факторы второй группы, связанные с внешней средой, таковы: а) смазка; б) газовая среда (воздушная, агрессивная или защитная атмосферы); в) наличие абразивных (твердых) частиц на поверхности трения.

Лекция . ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ

Важнейшей технической характеристикой качества является надежность. Надежность оценивается вероятностными характеристиками, основанными на статистиче­ской обработке экспериментальных данных.

Основные понятия, термины и их определения, характери­зующие надежность техники и, в частности, изделий машино­строения, даны в ГОСТ 27.002-89.

Надежность - свойство изделия сохранять в установленных пределах времени значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремон­тов, хранения, транспортировки и других действий.

Надежность изделия - это комплексное свойство, которое может вклю­чать: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость и т.п.

Безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять ра­ботоспособность в течение заданного времени или наработки в определенных условиях эксплуатации.

Работоспособное состояние - состояние изделия, при кото­ром оно способно выполнять заданные функции, сохраняя при этом допустимые значения всех основных параметров, установ­ленных нормативно-технической документацией (НТД) и (или) проектно-конструкторской документацией.

Долговечность - свойство изделия сохранять во времени ра­ботоспособность, с необходимыми перерывами для техничес­кого обслуживания и ремонта, до его предельного состояния, оговоренного технической документацией.

Долговечность обусловлена наступлением таких событий, как повреждение или отказ.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении ис­правности изделия.

Отказ - событие, в результате которого происходит полная или частичная утрата работоспособности изделия.

Исправное состояние - состояние, при котором изделие со­ответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Неисправное состояние - состояние, при котором изделие не удовлетворяет хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Неисправное изделие может быть работоспособным. Напри­мер, снижение плотности электролита в аккумуляторных батаре­ях, повреждение облицовки автомобиля означают неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен. Неработоспо­собное изделие является одновременно и неисправным.

Наработка - продолжительность (измеряемая, например, в часах или циклах) или объем работы изделия (измеряемый, например, в тоннах, километрах, кубометрах и т п. единицах).

Ресурс - суммарная наработка изделия от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Предельное состояние - состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация (применение) недопустима по требо­ваниям безопасности или нецелесообразна по экономическим причинам. Предельное состояние наступает в ре­зультате исчерпания ресурса или в аварийной ситуации.

Срок службы - календарная продолжительность эксплуата­ции изделий или ее возобновления после ремонта от начала его применения до наступления предельного состояния

Неработоспособное состояние - состояние изделия, при ко­тором оно не способно нормально выполнять хотя бы одну из заданных функций.

Перевод изделия из неисправного или неработоспособного состояния в исправное или работоспособное происходит в ре­зультате восстановления.

Восстановление - процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) изделия с целью восстановления его работоспо­собности (устранение неисправности).

Основным способом восстановления работоспособности яв­ляется ремонт.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению ра­ботоспособного состояния путем обнаружения и устранения дефекта и неисправности технической диагностикой, обслужи­ванием и ремонтом.

Сохраняемость - свойство изделий непрерывно сохранять зна­чения установленных показателей его качества в заданных пре­делах в течение длительного хранения и транспортирования

Срок сохраняемости - календарная продолжительность хра­нения и (или) транспортирования изделия в заданных услови­ях, в течение и после которых сохраняются исправность, а так­же значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в пределах, установленных нормативно-тех­нической документацией на данный объект.

Н

Рис. 1. Схема состояний издели

адежность постоянно изменяется в процессе эксплуатации технического изделия и при этом характеризует его состояния. Схема изменения состояний эксплуатируемого изделия приве­дена ниже (рис. 1).

Для количественной характеристики каждого из свойств надеж­ности изделия служат такие единичные показатели, как наработка до отказа и на отказ, наработка между отказами, ресурс, срок служ­бы, срок сохраняемости, время восстановления. Значения этих ве­личин получают по данным испытаний или эксплуатации.

Комплексные показатели надежности, так же как коэффи­циент готовности, коэффициент технического использования и коэффициент оперативной готовности, вычисляются поданным единичных показателей. Номенклатура показателей надежности приведена в табл. 1.

Таблица 1. Примерная номенклатура показателей надежности

Свойство надежности		Наименование показателя		Обозначение
Единичные показатели
Безотказност ь		Вероятность безотказной работы Средняя наработка до отказа Средняя наработка на отказ Средняя наработка между отказами Интенсивность отказов Поток отказов восстанавливаемого изделия Средняя частота отказов Вероятность отказов
Долговечность		Средний ресурс Гамма-процентный ресурс Назначенный ресурс Установленный ресурс Средний срок службы Гамма-процентный срок службы Назначенный срок службы Установленный срок службы
Ремонтопригод­ность		Среднее время восстановления Вероятность восстановления Коэффициент ремонтосложности
Сохраняемость		Средний срок сохраняемости Гамма-процентный срок сохраняемости Назначенный срок хранения Установленный срок сохраняемости
Обобщенные показатели
Совокупность свойств	Коэффициент готовности Коэффициент технического использования Коэффициент оперативной готовности

Показатели, характеризующие безотказность

Вероятность безотказной работы отдельного изделия оцени­вается как:

где Т - время от начала работы до отказа;

t - время, для которого определяется вероятность безотказ­ной работы.

Величина T может быть больше, меньше или равна t . Следо­вательно,

Вероятность безотказной работы - это статистический и от­носительный показатель сохранения работоспособности одно­типных изделий серийного производства, выражающий вероят­ность того, что в пределах заданной наработки отказ изделий не наступает. Для установления значения вероятности безотказной работы серийных изделий используют формулу для среднеста­тистического значения:

где N - число наблюдаемых изделий (или элементов);

N o - число отказавших изделий за время t ;

N р - число работоспособных изделий к концу времени t испытаний или эксплуатации.

Вероятность безотказной работы является одной из наиболее значимых характеристик надежности изделия, так как она охва­тывает все факторы, влияющие на надежность. Для вычисления вероятности безотказной работы используются данные, накап­ливаемые путем наблюдений за работой при эксплуатации или при специальных испытаниях. Чем больше изделий подвергает­ся наблюдениям или испытаниям на надежность, тем точнее определяется вероятность безотказной работы других однотип­ных изделий.

Так как безотказная работа и отказ - взаимно противопо­ложные события, то оценку вероятности отказа (Q (t )) опреде­ляют по формуле:

Расчет среднестатистического времени наработки до отказа (или среднего времени безотказной работы) по результатам на­блюдений определяют по формуле:

где N o - число элементов или изделий, подвергнутых наблюде­ниям или испытаниям;

T i - время безотказной работы i -го элемента (изделия).

Статистическую оценку среднего значения наработки на от­каз вычисляют как отношение суммарной наработки за рас­сматриваемый период испытаний или эксплуатации изделий к суммарному числу отказов этих изделий за тот же период вре­мени:

Статистическую оценку среднего значения наработки между отказами вычисляют как отношение суммарной наработки из­делия между отказами за рассматриваемый период испытаний или эксплуатации к числу отказов этого (их) объекта(ов) за тот же период:

где т - число отказов за время t .

Показатели долговечности

Статистическая оценка среднего ресурса такова:

где Т р i - ресурс i -го объекта;

N - число изделий, поставленных на испытания или в экс­плуатацию.

Гамма-процентный ресурс выражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью γ процентов не дос­тигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс явля­ется основным расчетным показателем, например для подшип­ников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя в возможности его определения до завершения ис­пытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достиже­нии которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным ресурсом понимается технически обосно­ванная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конст­рукцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределах которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Статистическую оценку среднего срока службы определяют по формуле:

I

где Т сл i - срок службы i -го изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью  , выраженной в процентах. Для его расчета используют соотно­шение

Назначенный срок службы - суммарная календарная продол­жительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независи­мо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономически обоснованный срок службы, обеспечиваемый кон­струкцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого изделие не должно достигать предельного состояния.

Основной причиной снижения показателей дол­говечности изделия является износ его деталей.