Испытание на надежность

Создание сложных технических систем обладающих высокими показателями надежности возможно только лишь при условии получения достоверных исходных данных о работоспособности отдельных элементов, узлов или частей.

Основным показателем точной количественной оценки надежности является результат, полученный в процессе эксплуатации или при специальных испытаниях на надежность. При эксплуатации изделий на них воздействуют множество внешних и внутренних факторов, которые можно поделить на климатические, электрические, радиационные, химические и биологические.

В реальном объекте они как правило действуют в совокупности, поэтому разработать физико-математическую модель, которая бы учитывала все факторы действующие при эксплуатации, практически невозможно, поэтому при определении надежности отдельных узлов и элементов проводят параметрические модельные испытания, которые отличаются друг от друга:

1) Количеством рассматриваемых параметров (например рассмотреть зависимость от Т, Р от t работы, от внешних агрессивных факторов и т.д.)

2) Диапазон измерения параметров

3) Время испытаний для каждого принятого параметра

4) Интервал регистрации выбранных параметров

5) Точностью измерений.

Практика показывает, что создание экспериментальных установок позволяющих выявить зависимость надежности хотя бы одновременно от двух величин, является задачей достаточно сложной и затратной.

Испытание на надежность относится к числу важнейших исследований по повышению надежности объектов и включают в себя следующие виды исследований:

1) Исследования на безотказность

2) На долговечность

3) На ремонтопригодность

4) На сохраняемость.

Виды испытаний на надежность

При испытании на надежность необходимо решить следующие основные задачи:

1) Разработать физико-математическую модель с принятыми допущениями

2) Проанализировать физико-химические процессы происходящие внутри объекта, рассмотреть конструктивные особенности и экономические особенности при эксплуатации объекта.

При проведении испытаний на надежность необходимо рассмотреть две статистические задачи:

1) Контроль выборочный, сплошной контроль, входной контроль и выходной контроль

2) Возможность использования полученных статистических данных с использованием математического аппарата по теории вероятности.

Существующие методы испытания на надежность квалифицируют следующим образом:

1) В зависимости от цели испытаний (определительные или контрольные)

2) В зависимости от режимов испытаний (при нормальных параметрах или при экстремальных)

3) В зависимости от длительности испытаний (обычные и ускоренные)

4) В зависимости от этапа создания объекта (на этапе конструирования, опытного производства, серийного производства и этапа эксплуатации)

5) В зависимости от места проведения испытаний (в лабораторных условиях, «полунатурных» условиях и натурных условиях)

6) В зависимости от используемого аппарата исследований (натурные или модельные испытания)

7) В зависимости от части испытуемой системы (испытание комплектующих элементов, объектов, простых технических систем и сложных технических систем).

В результате проведенных испытаний проводится сравнение исследуемой физико-математической модели с реальным объектом – это сравнение может проводиться по следующим принципам:

1) По отказу элементов

2) По результатам изменений входных и выходных параметров как модельного объекта так и реального

3) По результатам сравнения необратимых процессов, протекающих как в моделируемом, так и в реальном объекте.

Оценка надежности по результатам испытаний

Эксплуатация оборудования сложных технических систем – наиболее эффективный и достоверный вид испытаний на надежность.

Эксплуатационная информация (информация полученная в процессе эксплуатации) обрабатывается и анализируется для следующих целей:

1) Для исключения повторения аналогичных отказов

2) Для определения причин отказов и повреждений

3) Для совершенствования технологического ремонта и обслуживания

4) Для выявления элементов лимитирующих надежность технической системы

5) Для определения научно-обоснованных требований технологии качества и надежности оборудования.

Процесс обработки эксплуатауионной информации делится на две части:

1) Предварительная обработка информации

2) Окончательная (математическая обработка информации).

В первой части обработки информации эксплуатации определяется классификация надежности (свойства надежности) и деление информации на три части:

1) Конструкционные отказы

2) Производственные отказы

3) Эксплуатационные отказы

На основании данных об отказах формируются выборки предназначенные для последующей математической обработки, в результате этой обработки должны быть получены показатели надежности с заданной степенью вероятности.

Лекция 6.

Методы повышения надежности

Все методы повышения надежности технических систем могут быть сведены к следующим вариантам:

1) Резервирование

2) Уменьшение отказов за счет использования элементов с повышенной надежностью

3) Сокращение времени непрерывной работы

4) Уменьшение времени восстановления и организация системы контроля и ремонта.

Указанные методы повышения надежности реализуются при проектировании, изготовлении и при эксплуатации.

Конструктивные методы повышения надежности

1) Использование элементов с малой интенсивностью отказов

2) Оптимальный выбор рабочих параметров

3) Обоснованный выбор допусков при изготовлении деталей и узлов

4) Защита элементов от воздействия физических факторов.

Способы повышения надежности при производстве

1) Совершенствование технологии изготовления

2) Использование современных методов контроля качества

3) Проведение предварительных испытаний отдельных элементов.

Техносфера. Техническая система

Техносфера – это часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком, технические и техногенные объекты в целях наилучшего соответствия социально-экономическим потребностям человека. В преобразовании участвуют технические системы и технологии (техника от греческого – искусство, мастерство).

Лекция 7.

Техника – это совокупность средств человеческой деятельности созданная для осуществления процессов производства, обслуживания и удовлетворения потребностей общества.

Из этапов техники составляются технические системы.

Технические системы функционируют в пространстве и во времени. Производственная функция системы заключается в изменении состояния технической системы или перехода ее из одного состояния в другое. Техническую систему принято разделять на статическую и динамическую. Статическая система – это система с одним техническим состоянием. Динамическая система – система с множеством состояний, которая с течением времени переходит из одного в другое. Все технические системы являются потенциально опасными.

Опасность – явления, процессы, объекты способные в определенных условиях наносить вред здоровью человека и ущерб окружающей среде. Опасность может реализовываться в виде прямого и косвенного ущерба. Определенным принципом опасности является нарушение норм состояния производственного процесса, которое выражается в виде аварии, взрыва, пожара либо травмы.

Существуют 6 аксиом опасности технических систем:

1) Любая техническая система потенциально опасна

2) Техническая опасность существует, если повседневные потери вещества, энергии, информации в техносфере превышают пороговые значения (ПДЗ)

3) Источником технологических опасностей являются элементы техносферы, которые могут выражаться в неисправности технической системы или в виде не правильного их использования

4) Технологическая опасность действует в пространстве и во времени

5) Технологическая опасность оказывает негативное влияние на человека и природу

6) Технологическая опасность приводит к травмам, материальным потерям и деградации природной среды.

Алгоритм развития опасности

Процесс развития опасности описывается следующей последовательностью:

1) Нарушение технологического процесса

2) Накопление поражающих факторов

3) Разрушение конструкции

4) Образование поражающих факторов (выброс)

5) Взаимодействие поражающих факторов с объектом

6) Реакция объекта на поражающее воздействие.

Для реализации опасности необходимо выполнение минимум трех условий:

1) Опасность реально действует

2) Объект находится в зоне опасности

3) Нет достаточных средств защиты.

Источники опасности принято делить на три группы:

1) Человек и объекты формирующие трудовой процесс

2) Продукты труда

3) Природно-климатическая среда.

Опасности проявляются всегда в результате неконтролирующего выпада энергии. Опасность характеризуется величиной, качеством, временем существования или воздействия, вероятностью появления и размером зоны действия. Для опасностей вводят понятие пороговый уровень опасности. Для технической системы пороговый уровень опасности – это способность элементов и сложных технических систем сопротивляться до определенного предела и до определенного времени рабочим нагрузкам, побочным действиям при свойстве сохранения заданной функции. Любые технические системы характеризуются понятием технический риск.

Технический риск – это комплекс показателей надежности элементов техносферы. он выражается вероятностью аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов при протекании технологического процесса, при эксплуатации и при строительстве. R_Т=ΔТ(t)/Т(f). Где R_Т – технический риск, ΔТ(t) – количество аварий в единицу времени, Т(f) – число идентичных технических объектов и подверженных фактору f.