Учебное пособие: Стандартизация надежности в технике
В режиме работы объекты эксплуатируются как невосстанавливаемые и характеризуются вероятностью безотказной работы Р(t) в течение времени их работы по назначению.
Показатель kог достаточно полно отражает модели функционирования различных образцов вооружения, использование которых в боевой обстановке осуществляется в режиме ожидания и в режиме работы.
В заключение рассмотрения количественных показателей надежности следует отметить следующее:
1. Показатели надежности объектов имеют характер системы. Чем большее число показателей используется для анализа надежности объекта, тем более полным становится этот анализ. Но это не означает, что всякий раз надо использовать весь перечень возможных показателей надежности. Этот перечень должен быть целесообразным, т.е. отвечать задаче объективной характеристики свойств объекта.
2. В системе показателей надежности целесообразно выделять главные показатели и вспомогательные, Для объектов сложных по своей структуре, многофункциональным по своим задачам к главным показателям относятся комплексные показатели.
3. Количественные значения показателей надежности следует задавать с учетом двух требований: с одной стороны показатель надежности должен быть не ниже некоторого уровня, который обеспечивает требуемую эффективность; с другой стороны – он не должен превышать этого уровня, ибо это приводит к удорожанию объекта.
4. Показатель надежности объекта всегда должен быть четко сформулирован на понятном для пользователя языке. Если, например, в ТТТ (ТТЗ) указываются требования к наработке на отказ (То ), то обязательно должно быть разъяснено, что понимается под отказом данного объекта.
Физическая сущность и классификация отказов
Успешное решение практических вопросов обеспечения надежности военной техники зависит от правильного понимания физической сущности отказов, причин их возникновения, возможных последствий и способов борьбы с ними.
Напомним, что отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Следовательно, в процессе воздействия на объект эксплуатационных факторов в любой произвольно выбранный момент времени может быть зафиксировано одно из двух возможных состояний объекта: работоспособное и неработоспособное. Но если все же отказ произошел и объект оказался в неработоспособном состоянии, то в каждом конкретном случае причины отказа и его проявления могут оказаться различными.
Различают два основных вида отказов: постепенный и внезапный.
Постепенные отказы возникают в результате изменения параметров и технических характеристик во времени. Они обусловлены физико-химическими процессами, протекающими в объекте под воздействием механической, тепловой, химической, электромагнитной и других видов энергии.
Перечисленные виды энергии воздействуют на объект, вызывая в нем ряд нежелательных процессов, и создают условия для ухудшения технических характеристик. Сам же процесс ухудшения технических характеристик объекта под воздействием физико-химических факторов и фактора времени принято называть «износом» или «старением». Процессы эти, как правило, необратимы и могут протекать с различной скоростью. Они проявляются в виде поломок, деформаций, износа, тепловых трещин, коррозии и т.д.
Постепенный отказ является неизбежным, закономерным результатом износа и старения любого объекта. Поэтому его возникновение нельзя рассматривать как случайное событие. Случайной величиной является только момент наступления отказа, то есть наработка объекта до отказа или предельного состояния. Вероятность отказа Q(t) в течение заданного периода времени от t1 доt2 зависит от длительности предыдущей работы объекта t1ч и связано с процессами износа, коррозии, усталости, ползучести материалов и др. факторами.
Внезапные отказы возникают в результате сочетания неблагоприятных факторов и внешних воздействий, превышающих возможности объекта к их восприятию. Отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких параметров объекта. Сам факт возникновения внезапного отказа можно считать случайным событием, то есть вероятность наступления такого события не равна единице, а сам отказ в течение рассматриваемого отрезка времени может произойти или не произойти. Естественно, что и момент возникновения внезапного отказа тоже является случайной величиной, то есть вероятность его наступления меньше единицы и больше нуля. При этом выход из строя объекта происходит, как правило, внезапно, без предшествующих симптомов разрушения.
Интенсивность отказов при эксплуатации военной техники схематически изображена на рисунке 1.
 |
Рисунок 1 – Зависимость интенсивности отказов (λ) от продолжительности эксплуатации (t)
На рисунке 1 представлена зависимость интенсивности отказов (λ) от продолжительности эксплуатации (t), характерная для ВТ, на которой можно, как правило, различить три периода (зависимость а).
Первый, начальный период характерен тем, что здесь проявляются так называемые приработочные отказы, интенсивность которых со временем снижается. Повышенная интенсивность отказов в этот период объясняется возможным наличием скрытых производственных дефектов и приработкой деталей. Этот период присущ лишь сложным образцам ВТ, собранных из комплектующих изделий и частей, изготовленных на разных предприятиях, при условии незначительных отклонений от технологического процесса, превышении допустимых величин внешних воздействующих факторов и др.
Второй период соответствует нормальной эксплуатации машины. Для этого периода характерен примерно постоянный уровень интенсивности отказов. Отказы первого и второго периодов возникают внезапно.
Для изделий, изготовленных на предприятиях с функционирующей сертифицированной системой качества, выпускаемых в строгом соответствии с существующими технологическими процессами, при использовании качественных материалов и комплектующих, первый и второй периоды эксплуатации между собой существенно не отличаются (зависимость б), поэтому стремление разработчиков и изготовителей изделий должно быть направлено на соблюдение этой зависимости. Как правило, реальная зависимость находится между линиями (а) и (б).
Третий период характеризуется нарастанием интенсивности отказов. Это связано с износом изделий и старением материалов. В этом периоде, наряду с внезапными отказами, все в большей степени появляются характерные постепенные, износные отказы. Но при правильной и умелой эксплуатации изделия можно отдалить наступление третьего периода. Путем своевременной профилактической замены близких к предельному состоянию деталей и узлов можно предотвратить их отказы в изделии в процессе их эксплуатации и тем самым исключить или свести к минимуму связанные с появлением отказов вредные последствия. При этом, систематическое выявление и изучение причин отказов позволяет устранить эти причины и тем самым повысить надежность объектов. То есть систематический, хорошо организованный сбор и изучение информации об отказах, анализ их физической природы, обнаружение и устранение их скрытых внутренних причин является реальной возможностью повышения надежности объектов.
Сбор и изучение информации об отказах вооружения и средств РХБ защиты
Сбор и изучение информации об отказах должен обеспечить выявление:
– наименее надежных составных частей и комплектующих элементов, лимитирующих надежность образцов;
– конструкционных и производственных недостатков, следствием которых является недостаточная надежность образцов;
– нарушений правил эксплуатации, недостатков системы технического обслуживания и ремонта образцов;
– несоответствия установленной номенклатуры и объема поставки ЗИП действительным потребностям.
Для реализации этого комплексной системой контроля качества (КСКК) в ГОСТ В 20.57.104 (112, 113, 114) изложены общие требования к формам сообщений о надежности изделий, планированию и организации наблюдений, а также требования к порядку и методам обработки информации о надежности изделий.