Файл: Первое высшее техническое учебное заведение россии министерство науки и высшего образования.docx

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего 

образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра машиностроения
Реферат

По дисциплине:     Надежность технологических машин и оборудования

 (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Основные понятия и термины, применяемые при расчете надежности

  

Автор: студент гр. ОНГ-19-1         _________________                 / Морозов Н.Е. /

                        (подпись)               (Ф.И.О.)

Оценка: __________
Дата:           ___________

ПРОВЕРИЛ:      профессор                       _____________     / Иванов С.Л.  /  

                        (подпись)               (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург

2023

Оглавление

Введение

Надежность является одним из важнейших комплексных свойств качества сложных технических систем, отказ которых может привести к авариям и чрезвычайным происшествиям. По международному стандарту ИСО (ISO, International Organization for Standardization) качество – это совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности. Надежность – специфическое свойство, поскольку это свойство проявляется только в эксплуатации и на всем ее периоде. Надежность – это качество объекта, развернутое во времени. Основные вопросы, которые изучает теория надежности, – отказы технических элементов и систем, в целом; критерии и количественные характеристики надежности; методы анализа и повышения надежности элементов и систем на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации; методы испытания технических средств на надежность; методы оценки эффективности мероприятий по повышению надежности.

---

Теория надежности как наука исследует влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на уровень надежности изделия. Математические методы, используемые в теории надежности, базируются на теории вероятностей и математической статистике, поскольку каждый конкретный отказ есть событие случайное, появление которого не может быть точно предсказано заранее.

Необходимость установления и исследования закономерностей, характеризующих надежность технических устройств, желание получать количественное описание характеристик их надежности привели к созданию теории надежности.

Изучением закономерностей, свойственных случайным событиям, занимается теория вероятностей. Характеристики случайных событий на практике определяются на основе массовых наблюдений, а объективно обоснованная оценка получаемых при этом статистических материалов основывается на методах математической статистики. Надежность одновременно является важным и самостоятельным научным направлением.

Основные понятия надежности, ее параметры и показатели

Опираясь на нормативные документы [1], по общепринятому определению, надежность – это свойство изделия (объекта) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных показателей в пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность – сложное понятие, оно характеризуется четырьмя свойствами:

1. Безотказность – свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Показателями безотказности являются: средняя наработка на отказ, интенсивность или параметр потока отказов, вероятность безотказной работы при заданной наработке.

2. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущего ремонта. Показателями являются: средний ресурс (в единицах наработки), средний срок службы (обычно в календарных годах), гамма-процентный ресурс или срок службы.

3. Ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность) – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей.

4. Сохраняемость – свойство объекта сохранять установленные показатели качества в процессе хранения, транспортирования и непосредственно после. Показателями сохраняемости являются средний и гамма-процентный срок хранения.

---

Надежность технической системы закладывается в процессе ее проектирования, осуществляется в процессе ее производства и поддерживается в процессе эксплуатации, поэтому обеспечение надежности является серьезной задачей для проектирования, создания и эксплуатации таких систем. Уровень надежности технических систем, задаваемый техническими требованиями, характеризуется рядом количественных показателей, среди которых наиболее часто используется вероятность безотказной работы.

Основные термины и понятия, связанные с надежностью

Работоспособность – это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданную функцию с параметрами, установленными требованиями технической документации, в течение расчётного срока службы. Отказ – это нарушение работоспособности. Свойство элемента или системы непрерывно сохранять работоспособность при определённых условиях эксплуатации (до первого отказа) называется безотказностью. Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Восстанавливаемой называют систему, которая в процессе своей эксплуатации допускает ремонт, к невосстанавливаемым – соответственно система, которая в процессе выполнения своих функций в силу причин технического либо экономического характера, проведение ремонтов не допускает. Примером невосстанавливаемой системы являются искусственный спутник Земли.

Долговечность – свойство элемента или системы длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенных условиях эксплуатации.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

Живучесть – способность технического устройства, сооружения, средства или системы выполнять основные свои функции, несмотря на полученные повреждения. Например, под живучестью судна можно понимать его способность оставаться на плаву и не терять остойчивость в случае затопления одного или большего числа отсеков из-за полученного повреждения корпуса.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

---

Сбой – самоустраняющийся отказ.

Наработка – время или объём работы.

Ресурс (техника) – объём работы или срок эксплуатации, на который рассчитывается машина, здание и т. п. После исчерпания ресурса безопасная работа устройства не гарантируется, ему требуется капитальный ремонт или замена.

Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.

Оценка надежности (безотказности) технических систем

В общем случае под технической системой понимают объект, выполняющий заданные функции, который может быть расчленен на элементы, каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимодействии с другими элементами. Элементы могут иметь разнообразные выходные параметры, которые с позиции надежности можно разбить на три группы:

X₁ – параметры, изменение которых с выходом за установленные уровни показателей приводит к потере работоспособности элемента и системы;

Х₂ – параметры, участвующие в формировании выходных параметров всей системы, по которым трудно судить об отказе элемента;

Х₃ - параметры, влияющие на работоспособность других элементов аналогично изменению внешних условий работы системы.

Рассмотрим на примере автомобильного двигателя взаимодействие возможных типов выходных параметров двух элементов системы, которую можно представить структурной схемой (рис. 1).

В представленной на рис. 1 схеме для элемента № 1 – системы питания X₁ – это пропускная способность топливного жиклера (если жиклер забит и топливо не поступает, то система питания отказывает и отказывает двигатель), Х₂ – это повышенный расход топлива при износе топливного жиклера, что приводит к ухудшению топливной экономичности автомобиля, Х₃ – горючая смесь при износе жиклера приводит к перегреву двигателя и затрудняет работу системы охлаждения.



Рис. 1 – Схема взаимодействия выходных параметров элементов

В свою очередь плохая работа системы охлаждения приводит к перегреву двигателя и образованию паровых пробок в системе питания – это Х₃для элемента № 2, плохая работа термостата затягивает прогрев двигателя, что приводит к снижению топливной экономичности автомобиля – это 

---

Х₂, обрыв ремня приводит к отказу системы охлаждения и отказу автомобиля – это X₁ для элемента № 2.

В реальных сложных системах элементы могут иметь или все три типа выходных параметров, или меньше (один или два). Во многом это зависит от степени расчленения системы на элементы. В рассмотренном примере система питания и система охлаждения двигателя сами являются сложными системами, состоящими и большого числа деталей.

При анализе надежности сложной системы ее элементы полезно разделять на группы по роли влияния на безотказность системы:

• 
  Элементы, отказ которых практически не влияет на работоспособность (например, повреждение обивки салона, коррозия крыла автомобиля). Отказ таких элементов обычно рассматривают изолированно от системы.
  

• 
  Элементы, работоспособность которых за рассматриваемый промежуток времени или наработки практически не меняется (для автомобиля, направляемого на уборку урожая, учитывать изменение состояния картера коробки передач не имеет смысла).
  

• 
  Элементы, восстановление работоспособности которых не требует значительных затрат времени и, практически, не снижает показателей эффективности работы.
  

• 
  Элементы, отказы которых приводят к отказу автомобиля и регламентируют его надежность.
  

В тех случаях, когда функционирование технической системы связано с выполнением разнообразных задач в неодинаковых условиях эксплуатации, выделение элементов в указанные группы может быть проблематично (отказ стеклоочистителя в сухую хорошую погоду не приводит к отказу автомобиля, а в дождь и слякоть – приводит к его отказу).

В зависимости от характера влияния на надежность сложной системы, ее элементы можно считать включенными последовательно (по аналогии с включением лампочек в гирлянде) или параллельно. При этом реальную конструктивную схему системы можно представить структурной схемой безотказности.

Рассмотрим структурную схему подшипникового узла, состоящего из следующих элементов: 1 – вал, 2 – подшипник, 3 – корпус подшипника, 4 – винты крепления крышки подшипника (4 шт), 5 – крышка подшипника. Если отказ элемента приводит к отказу системы, то можно считать, что элемент включен последовательно. Если при отказе элемента система продолжает функционировать, то элемент включен параллельно. В соответствии с этим структурная схема подшипникового узла будет иметь вид

---