Сравнение двух основных методов эксплуатации машин

Сравним рассмотренные выше два основных метода эксплуатации машин:

а) машина функционирует в течение назначенного периода;

б) машина работает до отказа.

В первом случае (рис. 4) все периоды непрерывной работы машины Т₀ одинаковы и заранее установлены. После каждого периода осуществляются профилактические мероприятия и производится ремонт в соответствии с фактической потребностью машины в восстановлении работоспособности. Работоспособность машины по данному параметру характеризуется полем его рассеивания (областью состояний) в пределах каждого периода Т₀.

С течением времени область состояний изменяется и вероятность выхода параметра за пределы допуска возрастает. Значение параметра Х_γ соответствующее данной вероятности γ выхода параметра за пределы допуска, ограничивает область состояний машины.

Средний ресурс машины T_ср по данному параметру определится из условия, что математическое ожидание М[X(t)] = Х_max.

Назначенный ресурс Т_ри будет определять период, в течение которого область реализаций случайного процесса находится в заданных пределах

X Х_max в рассматриваемой схеме Т_рн= 3Т₀.

На рисунке 4 показана одна из реализаций процесса X(t).

Рисунок 4 - Эксплуатация машины при Т0 = соnst

В последнем третьем периоде эксплуатации машины данная реализация не превысила даже своего среднего значения. Поэтому данная конкретная машина еще обладает некоторым запасом работоспособности и ее фактический ресурс может быть увеличен до некоторого значения T_рф, обеспечивающего заданную безотказность изделия, например до Т_рф = 4Т₀.

Данный метод эксплуатации машин имеет то неоспоримое преимущество, что он дает возможность заранее назначить равные промежутки времени для проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. Однако в первый период эксплуатации имеется больший запас надежности и вначале эти мероприятия носят в основном профилактический и диагностический характер. Возможности машины по непрерывной работе используются не полностью.

Во втором случае, т. е. при эксплуатации машины до возникновения отказа, периоды до профилактических и ремонтных мероприятий Т₀ неодинаковы и являются случайными величинами Т₀₁; Т₀₂; …. Для исключения нежелательных последствий отказа часто назначают условное предельно допустимое значение параметра Х_ус < Х_max, достижение которого параметром X фиксируется как отказ.

Длительность периода T₀ в среднем определяется временем достижения математическим ожиданием М[X(t)] значения Х_ус, а длительность конкретного периода Т₀₁ определится временем достижения данной реализацией предельного значения параметра. По мере эксплуатации машины среднее значение периода T₀₁, уменьшается.

Ресурс T_н, назначенный по среднему значению периода T₀, будет в данном случае определяться минимально допустимым из условий эксплуатации значением (Т₀₁)_ср.

Стационарный поток отказов встречается обычно тогда, когда имеется характерный и трудно устранимый вид отказа, который, однако, не приводит к тяжелым последствиям, а работоспособность машины легко восстанавливается. При этом все остальные узлы машины длительное время сохраняют свою работоспособность.

Основной недостаток эксплуатации машины с работой ее до отказа заключается в трудности планирования технического обслуживания из-за значительного колебания фактических значений периода T₀, в необходимости постоянного наблюдения за параметрами машины с целью выявлений реализаций процесса X(t), в большей вероятности возникновения отказа, так как в течение каждого периода Т₀ используется весь запас надежности.

Поэтому для большинства машин более распространен первый вариант эксплуатации с заранее назначенными периодами непрерывной работы до планового технического обслуживания.

Изучение областей работоспособности и областей состояний является основой для прогнозирования поведения сложной системы и оценки ее надежности.