Оценка надежности сельскохозяйственной техники при

Испытаниях

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Основные понятия, термины и определения надежности.

2. Показатели надежности.

3. Виды испытаний и методы контроля показателей.

4. Оформление и анализ результатов испытаний.

 

ТЕКСТОВЫЙ МАТЕРИАЛ ЛЕКЦИИ

Основные понятия, термины и определения надежности

 

Надежность сельскохозяйственной техники относится к числу основных показателей, характеризующих ее технический уровень. Согласно ГОСТ 27.002-под надежностью понимают свойство объекта сохранять во времени и установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требу­емые функции в заданных режимах и условиях применения, техни­ческого обслуживания, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зави­симости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять ра­ботоспособное состояние в течение некоторого времени или на­работки.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособ­ное состояние до наступления предельного состояния при установ­ленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспо­собного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пре­делах значения параметров, характеризующих способность объек­та выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или)транспортирования.

При испытаниях на надежность необходимо учитывать дефек­ты, повреждения и отказы техники. Эти термины имеют следую­щие определения.

Дефект— это каждое отдельное несоответствие продукции ус­тановленным требованиям.

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправно­го состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособ­ного состояния объекта.

Причины отказа — явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта.

Последствия отказа — явления, процессы, события и состоя­ния, обусловленные возникновением отказа объекта.

Ресурсный отказ — отказ, в результате которого объект дости­гает предельного состояния.

Независимый отказ — отказ, не обусловленный другими отка­зами.

Зависимый отказ— отказ, обусловленный другими отказами.

Внезапный отказ — отказ, характеризующийся скачкообраз­ным изменением значений одного или нескольких параметров объекта.

Постепенный отказ — отказ, возникающий в результате посте­пенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта.

Явный отказ — отказ, обнаруживаемый визуально или штат­ными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению.

Скрытый отказ— отказ, не обнаруживаемый визуально или штат­ными методами и средствами контроля и диагностирования, но вы­являемый при проведении технического обслуживания или специаль­ными методами диагностики.

Конструктивный отказ — отказ, возникший по причине, свя­занной с несовершенством или нарушением установленных пра­вил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственный отказ — отказ, возникший по причине, свя­занной с несовершенством или нарушением установленного про цесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ — отказ, возникший по причине, свя­занной с нарушением установленных правил и (или) условий экс­плуатации.

Многие показатели надежности изделий определяются через временные термины, к которым относятся следующие.

Наработка — продолжительность или объем работы объек­та. Наработка может быть как непрерывной величиной (про­должительность работы в часах, километрах пробега и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запус­ков и т. п.).

Наработка до отказа — наработка объекта от начала эксплуа­тации до возникновения первого отказа.

Наработка между отказами — наработка объекта от оконча­ния восстановления его работоспособного состояния после отка­за до возникновения следующего отказа.

Время восстановления — продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта.

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

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

Срок сохраняемости — календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения парамет­ров, характеризующих способность объекта выполнять функции.

По истечении срока сохраняемости объект должен соответство­вать требованиям безотказности, долговечности и ремонтопригод­ности, установленным нормативно-технической документацией на объект.

Остаточный ресурс — суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.

Аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отка­за, остаточного срока службы и остаточного срока хранения.

Назначенный ресурс — суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена незави­симо от его технического состояния.

Назначенный срок службы — календарная продолжитель­ность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его техничес­кого состояния.

К основным показателям, характеризующим надежность, относятся следующие:

- Единичный показатель надежности — показатель, характери­зующий одно из свойств, составляющих надежность объекта.

- Комплексный показатель надежности — показатель, характе­ризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта.

- Расчетный показатель надежности — показатель, значения ко­торого определяются расчетным методом.

- Экспериментальный показатель надежности — показатель, то­чечная ил- и интервальная оценка которого определяется по дан­ным испытаний.

- Эксплуатационный показатель надежности — показатель, то­чечная или интервальная оценка которого определяется по дан­ным эксплуатации.

Показатели безотказности

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

Гамма-процентная наработка — наработка, в течение которой отказ объекта не возникает с вероятностью выраженной в про­центах.

Средняя наработка до отказа — математическое ожидание на­работки объекта до первого отказа.

Средняя наработка на отказ — отношение суммарной наработ­ки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию чис­ла его отказов в течение этой наработки.

Интенсивность отказов — условная плотность вероятности воз­никновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.

Параметр потока отказов — отношение математического ожи­дания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточно малую его наработку к значению этой наработки.

Осредненный параметр потока отказов — отношение матема­тического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за конечную наработку к значению этой наработки. Все показате­ли безотказности определены как вероятностные характеристи­ки. Их статистические аналоги определяют методами математи­ческой статистики.

Показатели долговечности

Гамма-процентный ресурс — суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятнос­тью выраженной в процентах.

Средний ресурс — математическое ожидание ресурса. Гамма-процентный срок службы — календарная продолжи­тельность эксплуатации, в течение которой объект не достиг­нет предельного состояния с вероятностью у, выраженной в процентах.

Средний срок службы — математическое ожидание срока служ­бы. При использовании показателей долговечности следует ука­зывать начало отсчета и вид действий после наступления предель­ного состояния (например, гамма-процеитный ресурс от второго капитального ремонта до списания). Показатели долговечности, отсчитываемые от ввода объекта в эксплуатацию до окончатель­ного снятия с эксплуатации, называются гамма-процентным пол­ным ресурсом (срок службы), средним полным ресурсом (срок службы).

Комплексные показатели надежности

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 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.

Коэффициент технического использования — отношение ма­тематического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эк­сплуатации к математическому ожиданию суммарного време­ни пребывания объекта в работоспособном состоянии и про­стоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремоатом за этот период.

Работы по обеспечению надежности изделий регламентиру­ются системой стандартов «Надежность в технике» (ССНТ) и другими нормативными документами.

ССНТ предназначена для нормативного обеспечения мето­дов, мероприятий и средств, направленных на достижение уровня надежности машин.

Стандарты ССНТ должны обеспечивать эффективность организационных, конструкторских, технологических и эксп­луатационных мероприятий, направленных на достижение оп­тимального уровня надежности, объективность и сопостави­мость результатов контроля и испытания на надежность.

В систему стандартов «Надежность в технике» входят обще­технические и организационно-методические стандарты, в том числе методы обеспечения надежности и стандарты по испыта­ниям и контролю надежности (группа 4 — методы контроля на­дежности; методы испытаний на надежность; другие вопросы испытаний и контроль надежности) и по сбору и обработке ин­формации по надежности (группа 5 — организация сбора и обработки информации; методы сбора информации; методы обработки информации; формы документов по сбору и обра­ботке информации; другие вопросы сбора и обработка инфор­мации).

 

Работы по испытанию сельскохозяйственной техники на надежность, помимо стандартов системы ССНТ, регламентируются и рядом других нормативных документов, к которым относятся:

РД 10.2.1 «Испытания сельскохозяйственной техники. Техническая экспертиза».

РД 10.2.6 «Испытания сельскохозяйственной техники. Надежность. Показатели и методы их определения».

ОСТ 70/23.2.7 «Техника сельскохозяйственная. Надежность. Испытания в условиях эксплуатации».

РД 10.2.8 «Испытания сельскохозяйственной техники. Надежность. Сбор и обработка информации».

ОСТ 70.2.9 «Испытания сельскохозяйственной техники. Надежность. Методика оценки приспособленности к техническому обслуживанию».

РД 10.2.10 «Испытания сельскохозяйственной техники. Надежность. Методика оценки приспособленности к ремонту».

ОСТ 23.2.158 «Машины сельскохозяйственные. Ускоренные испытания на надежность».

РД 10.2.29 «Испытания сельскохозяйственной техники. Надеж­ность. Оценка качества материалов деталей. Основные положе­ния».

Действующая система стандартов «Надежность в технике» (ССНТ), «Система разработки и постановки на производство» ГОСТ 15.001, «Испытания и контроль качества продукции» ГОСТ 16504 и отраслевая стандартизация предусматривают око­ло 40 различных видов испытаний.

Методы получения показателей надежности Согласно ГОСТ 27.410 «Методы контроля показателей надеж­ности и планы испытаний на надежность» в зависимости от способа получения исходных данных методы получения показателей надежности подразделяют на расчетные; экспериментальные; рас-четно-экспериментальные.

Расчетные методы основаны на вычислении показателей на­дежности изделия по справочным данным о надежности его со­ставных частей с учетом функционирования структуры изделия и видов разрушения, по данным о надежности изделий-аналогов, по результатам экспертной оценки надежности, по данным о свой­ствах материалов, элементов изделий и нагрузках на них, меха­низме отказа и по другой информации, имеющейся к моменту рас­чета надежности.

Экспериментальные методы основаны на использовании ста­тистических данных, получаемых при испытаниях изделий на на­дежность, или данных опытной или подконтрольной эксплуатации.

План контроля показателей надежности должен содержать чис­ло испытуемых образцов, стратегию проведения испытаний с вос­становлением и (или) заменой отказавших изделий, без восстанов­ления и (или) замены отказавших изделий, правила прекращения  испытаний, число независимых наблюдений и отрицательных ис­ходов этих наблюдений, позволяющих принять решение о соот­ветствии или несоответствии изделий заданным требованиям к уровню надежности, а также правила принятия решения.

Расчетно-эксперимснтальные методы основаны на вычислении показателей надежности по исходным данным, определяемым экспериментальными методами. Исходными данными для расчетно-экспериментального метода служат:

- информация о надежности изделия, полученная в ходе предшествующих испытаний, эксплуатации;

- экспериментальные значения единичных показателей надежности, определяющих контролируемый комплексный показатель надежности;

- экспериментальные значения показателей надежности составных частей изделий, полученных при их автономных (поэлементных) испытаниях, а также в составе другого изделия;

- экспериментальные значения параметров нагрузки, износос­тойкости и прочности изделий и его составных частей;

-экспериментальные данные об изменении параметров, харак­теризующих работоспособное состояние изделия.

Методы контроля показателей надежности.

Метод контроля показателей надежности изделия выбирают с учетом:

- видов работ на стадиях жизненного цикла изделия;

- заданной номенклатуры и норм показателей надежности;

- требований к достоверности контроля показателей надеж­ности;

- особенностей конструкции и функционирования изделий;

- характеристики условий и режимов эксплуатации;

- предлагаемого вида законов распределения наработки до от­каза (между отказами) и (или) до предельного состояния, продол­жительности восстановления и т.п.;

- возможности выделения необходимого числа образцов для испытаний на надежность;

- технических возможностей и оснащенности испытательной базы;

- ограничений по продолжительности и стоимости испытаний на надежность.

Допускается по согласованию с потребителем (заказчиком) испытания на надежность опытных образцов и серийных изделий выделить в самостоятельные испытания. Порядок контроля надеж­ности по результатам самостоятельных испытаний устанавлива­ют по согласованию между разработчиком и потребителем (заказ­чиком) в программе и методике испытаний.

Запрещается проводить контроль показателей надежности из­делия в целом по результатам автономных контрольных испыта­ний его составных частей, кроме отдельных случаев, когда в со­ставе изделия проводить контрольные испытания невозможно, и для комплексов народнохозяйственного назначения при наличии технико-экономического обоснования и по согласованию с потре­бителем (заказчиком).

Требования к методам контроля показателей надежности Расчетные методы

Расчетные методы применяют на этапах научно-исследователь­ских работ, технического предложения, опытно-конструкторских работ (эскизный проект, технический проект и рабочая конструк­торская документация) с целью:

- определения возможности обеспечения требуемых значений показателей надежности при выбранном варианте конструкторс­кого и (или) технического решения, условий эксплуатации и уста­новленных ограничений на массу, размеры и стоимость изделий; обоснования оптимального, по надежности варианта конст­рукторского и (или) технического исполнения изделий; прогнозирования значений показателей надежности; установления норм показателей надежности и требований к достоверности их контроля;

- установления требований к надежности составных частей и определения возможности применения серийно выпускаемых со­ставных частей и материалов;

- определения задач экспериментальной отработки изделия. Расчетные методы допускается также применять, по согласо­ванию с потребителем (заказчиком), для контроля соответствия

Экспериментальные методы.

Испытания па надежность опытных образцов

Испытания на надежность опытных образцов проводят в со­ставе предварительных и (или) приемочных испытаний.

Испытания на надежность проводят по ускоренному методу, если определены: принцип и метод ускорения испытаний; режимы ус­коренных испытаний; расчетные формулы и (или) коэффициенты, позволяющие привести данные и результаты ускоренных испыта­ний к нормальным условиям испытаний.

Программы испытании на надежность разрабатывают на осно­ве технического задания и конструкторской документации в соответствии с требованиями стандарта, типовых программ ис­пытаний на надежность (при наличии) и других нормативно-тех­нических документов по организации и проведению испытаний.

Типовые программы на надежность составляют на основе ана­лиза опыта разработки, испытаний и эксплуатации групп одно­родной продукции в соответствии с требованиями нормативно-технических документов по организации и проведению испытаний.

Программы испытаний на надежность должны содержать условия, определяющие готовность к проведению испытаний, поря­док завершения отдельных этапов и условия перехода к каждому этапу испытаний на надежность.

Программы испытаний на надежность не должны содержать положения, разрешающие выполнение в процессе проведения испытаний наладочных, настроечных, регулировочных и т. п. ра­бот, не предусмотренных эксплуатационной документацией, а также не должны допускать упрощений, приводящих к снижению достоверности результатов.

Методики испытаний разрабатывают на основе технического задания и конструкторской документации, типовых методик испытаний на надежность (при наличии) с учетом особенностей изделия, условий проведения испытаний, свойств конкретных типов или экземпляров средств измерений и испытательного оборудования и других факторов, обеспечивающих в совокупности необ­ходимую точность, воспроизводимость и (или) достоверность результатов.

Контрольные вопросы

1. Термины и определения надежности.

2. Что понимается под дефектом, повреждением, отказам.

3. Какие могут быть отказы.

4. Какие временные термины используются и их определения при определении показателей надежности.

5. Комплексные показатели надежности.

6. Что должна содержать программа испытаний на надежность.

Лекция № 12.