Показатели надежности

 

Надежность объекта оценивают с помощью совокупности по­казателей свойств, называемых показателями надежности. Каждое из свойств, определяющих уровень надежности изделия (долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость), характеризуется определенной группой показателей.

Время возникновения отказа и продолжительность его устране­ния являются случайными величинами, поэтому в основе определения показателей надежности лежит аппарат теории вероятностей и матема­тической статистики.

Показатели долговечности. К числу основных показателей долго­вечности относятся технический ресурс (ресурс), назначенный ресурс, гамма-процентный ресурс, средний срок службы.

Ресурсом называют наработку объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления пре­дельного состояния. Для объектов, прошедших капитальный ремонт, вводится понятие «средний ресурс между капитальными ремонтами».

Назначенный ресурс — суммарная наработка объекта, при дости­жении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его технического состояния. В дорожно-строительной технике этот показатель применяют, например, при оценке надежности кранов гру­зоподъемных, грузозахватных устройств и приспособлений.

Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у про­центов. Другими словами, гамма-процентный ресурс показывает, что γ процентов машин данной модификации должны иметь наработку до предельного состояния не ниже величины Т_γ. Величина γ является рег­ламентированной вероятностью:

Если, например, γ = 80 %, то соответствующий ресурс объекта до капитального ремонта называется «восьмидесятипроцентным ресур­сом». Для γ — 50 % ресурс называют медианным.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Отличие ресурса от срока службы объекта состоит в том, что первый показатель является оценкой фактической наработки ма­шины в часах или в единицах производимых работ без учета пере­рывов в работе и простоев, в то время как срок службы характери­зует продолжительность существования машины с момента ввода в эксплуатацию независимо от характера ее использования. Ана­логично ресурсу для ремонтируемых объектов различают средний ресурс до первого капитального ремонта, средний ресурс между капитальными ремонтами, средний ресурс до списания, средний срок службы.

Показатели безотказности. Безотказность ремонтируемого объ­екта характеризуется следующими показателями: наработкой на отказ, средней наработкой до отказа, вероятностью безотказной работы и па­раметром потока отказов.

Наработка на отказ — отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию (среднему значению) числа его отказов в течение этой наработки. Если наработка выражена в едини­цах времени, может применяться термин «среднее время безотказной работы». Средняя наработка до отказа — математическое ожидание (среднее значение) наработки объекта до первого отказа.

Основным показателем безотказности является вероятность без­отказной работы, т. е. вероятность того, что в пределах заданной нара­ботки отказ объекта не возникает:

где N — число объектов в партии;

N₀ — число отказавших объектов за период времени t.

Параметр потока отказов ω(t) характеризует среднее число отка­зов ремонтируемого объекта в единицу времени, взятое для рассматри­ваемого периода его работы:

где m_i(t) — число отказов i -го объекта за наработку t; N — число испытываемых объектов; Δt — достаточно малый интервал времени.

В число показателей безотказности неремонтируемых объектов входят вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа и интенсивность отказов.

Средняя наработка до отказа для неремонтируемых объектов по смыслу соответствует показателю средней наработки до отказа для ре­монтируемых объектов и характеризует действительное время работы неремонтируемых объектов до отказа.

Интенсивность отказов — условная плотность вероятности воз­никновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени t при условии, что до этого мо­мента отказ не возник. Иначе говоря, это доля изделий, отказывающих в единицу времени, начиная с момента времени t, отнесенная к числу изделий, работоспособных в момент t.

Интенсивность отказов оценивают по следующей формуле:

где N(t) — число работоспособных объектов в момент t времени.

Показатели ремонтопригодности. Для оценки ремонтопригод­ности изделия используют следующие показатели: среднее время восстановления, вероятность восстановления в заданное время, среднюю суммарную стоимость технического обслуживания и др.

Среднее время восстановления — математическое ожидание вре­мени восстановления работоспособности. Оно характеризует про­должительность вынужденного простоя, необходимого для поиска и устранения одного отказа.

Вероятность восстановления в заданное время Р (t ≤ t_пр) — веро­ятность того, что время восстановления работоспособности объекта не превысит заданного. Оно характеризует приспособленность машины к проведению текущего ремонта при ограниченных затратах времени.

При определении среднего времени восстановления объекта необхо­димо помнить, что оценивается свойство объекта, а не внешние факторы, влияющие на продолжительность простоя его в ремонте (например, органи­зация обслуживания и ремонта, квалификация ремонтных рабочих и др.). Поэтому для оценки надежности необходимо учитывать только технологи­ческое (нормативное) время на ремонт. Однако это не исключает целесооб­разности учета времени простоя объектов в ремонте по организационным причинам при оценке экономических потерь, связанных с отказами.

К числу экономических показателей ремонтопригодности машин относят среднюю суммарную стоимость технического обслуживания (или отдельных операций: смазки, регулировки и др.). Этот показатель ха­рактеризует затраты труда, рабочего времени и материалов на проведе­ние технического обслуживания.

Кроме перечисленных основных показателей при оценке ремон­топригодности объектов используют ряд вспомогательных показателей, таких как интенсивность восстановления (число ремонтных операций в единицу времени), вероятность успешного проведения технического об­служивания (или текущего ремонта) и др. Поскольку эти показатели имеют узкоспециальное назначение и используются при углубленных исследовани­ях ремонтопригодности объектов и элементов, мы их не рассматриваем.

Показатели сохраняемости. Показателями сохраняемости явля­ются средний срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраня­емости и др. Показатели сохраняемости по сути своей соответствуют показателям долговечности и определяются по тем же формулам.

Большое внимание обеспечению сохраняемости уделяют при создании машин сезонного использования, сменного рабочего оборудования и различных неметаллических элементов, таких как резиновые шланги, пневматические камеры, покрышки и др.

Комплексные показатели надежности. Каждый из описанных выше показателей позволяет оценить лишь одну из сторон — одно из свойств надежности изделия. Для более полной оценки надежности используют комплексные показатели, позволяющие одновременно оценить не­сколько важнейших свойств изделия. Наиболее часто применяемыми на практике комплексными показателями являются коэффициент готов­ности К_Г и коэффициент технического использования К_Т.

Коэффициент готовности характеризует вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объ­екта по назначению не предусматривается, т. е.

где t — наработка на отказ; t _в — среднее время восстановления.

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

где t_c — суммарная наработка изделия, ч; t_р, t_T0 — суммарная продолжительность простоев машины в ремонте и тех­ническом обслуживании.

Из выражений (1.5) и (1.6) следует, что чем меньше среднее время восстановления и суммарные простои, связанные с техническим обслу­живанием и ремонтом, тем выше коэффициенты готовности и техни­ческого использования.

а) Объём техобслуживания и ремонтов

б) Объём техобслуживания и ремонтов

 

в) Объём техобслуживания и ремонтов

Рис. 1.1. Зависимость вероят­ности безотказной работы P(t) (а), коэффициента техничес­кого использования К _т (б) и эксплуатационных расходов С (в) от объемов технического обслуживания и ремонтов Q и уровня ремонтопригодности R.

Объемы технического обслуживания и ремонта, определяемые исходя из обеспечения требуемого уровня безотказности, существенно влияют на показатель К _т технического использования и эксплуатаци­онные расходы С (рис. 1.1). Вместе с тем показатели К _т и С в значитель­ной степени зависят от уровня R ремонтопригодности конструкции машины.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: