Показатели для оценки долговечности изделия

Показатели долговечности оценивают потерю работоспособности изделия за весь период его эксплуатации. Следует различать показатели для долговечности элемента изделия и для изделия или машины в целом.

Основным показателем долговечности элемента изделия является его срок службы (наработка) до отказа Т.

Значение Т определяется предельно-допустимой величиной выходного параметра X = Xmax и некоторым случайным процессом потери работоспособности X (t) — например, износом изделия, его коррозией и т. п. Срок службы (наработка) до отказа t = Т является случайной величиной и характеризуется некоторым законом распределения, например плотностью вероятности f(t) (рисунок 2) и числовыми характеристиками — математическим ожиданием М (t), дисперсией D = σ ² и др.

Если имеется регламентированное значение вероятности безотказной работы Р(t), то соответствующее ему значение Т превращается в неслучайную величину — гамма-процентный ресурс. Срок службы (ресурс) Тр является неслучайной величиной и тогда, когда его значение задано исходя из тех или иных условий, например из требований системы ремонта и технического обслуживания.

После периода работы элемента t = Tр деталь или изделие должны ремонтироваться или заменяться. Типичным для изделий машиностроения является случай, когда срок службы или ресурс регламентированы и заменяемая или ремонтируемая деталь еще обладает потенциальной работоспособностью, так как не достигла своего предельного состояния.

Если долговечность элемента изделия характеризуется одним показателем — Т, то совершенно иная картина для сложного изделия или машины, которые насчитывают десятки и сотни тысяч элементов со своими сроками службы.

Предельное состояние всей машины, т. е, прекращение ее эксплуатации, определяется экономическими факторами — ее моральным износом или затратами, связанными с физическим износом машины.

Моральный износ машины вызывается тем, что ее потребительная стоимость становится ниже допустимого для данной отрасли промышленности уровня.

Физический износ машины приводит к возрастанию затрат, связанных с ненадежностью выше допустимых значений, и обусловливает целесообразную продолжительность эксплуатации машины.

Для некоторых машин может иметь место критическая длительность эксплуатации, начиная с которой при эксплуатации изделия будут резко возрастать затраты на ремонт из-за износа наиболее дорогих узлов машины или опасности ее дальнейшей эксплуатации.

Для оценки долговечности сложного изделия применяют две категории показателей:

1 показатели, характеризующие выход за допустимые пределы основных технических характеристик (выходных параметров) изделия в целом. Это относится прежде всего к показателям, характеризующим точность функционирования, мощность, скорость, КПД и т. п. всего изделия. В этом случае основным показателем долговечности будет ресурс (или срок службы), связанный с выходом за допустимые пределы основных технических характеристик изделия и наступлением предельного состояния изделия, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена.

2 долговечность всей машины должна характеризовать ее способность выполнять свои рабочие функции с минимальными затратами на замену износившихся деталей, наладку, ремонт и обслуживание. Чем меньше суммарные затраты времени и средств, идущих на восстановление работоспособности машины в течение всего периода ее эксплуатации, тем она долговечнее.

Показателем, определяющим долговечность машины, может служить коэффициент технического использования Ктн, который равен

(6)

где Траб — время работы машины за некоторый период эксплуатации; Σ Трем — суммарная продолжительность ремонтов машины за этот же период эксплуатации.

Коэффициент технического использования является безразмерной величиной (0 < Кти < 1). Он численно равен вероятности того, что в данный, произвольно взятый момент времени машина работает, а не ремонтируется.

Коэффициент технического использования, взятый за период между плановыми ремонтами и техническим обслуживанием, называется коэффициентом готовности К_Г. Коэффициент готовности К_Г оценивает непредусмотренные остановки машины, наличие которых свидетельствует о том, что плановые ремонты и мероприятия по техническому обслуживанию не полностью выполняют свою роль. К_Г численно равен вероятности того, что изделие будет работоспособно в произвольно взятый момент времени в промежутках между плановыми ремонтно-профилактическими мероприятиями.

Для более точной оценки надёжности за весь период эксплуатации используют коэффициент долговечности Кд. Для определения коэффициента долговечности Кд необходимо установить его зависимость от сроков службы элементов изделия.

Ремонтопригодность — это свойство изделия, которое заключается в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Время простоя из-за ремонта данной i-й детали или узла машины будет

Трем = Траб ∙ τ _i / T_i

где T_i - срок службы (наработка) до отказа i-й детали (узла) машины; τ _i - продолжительность (трудоемкость) ремонта i-й детали машины (узла), включая разборку, сборку и выверку.

Отношение Tpa6/T _i показывает, сколько раз в течение периода, равного Траб, ремонтировалась данная деталь.

Ресурс или срок службы сложного изделия должен назначаться как из условия его безотказности, так и учитывать затраты времени и средств, необходимые для восстановления утраченной работоспособности.

Так, например, ресурс до капитального ремонта автомобиля назначается исходя из вероятности его безотказной работы но техническим характеристикам, из условия безопасности движения и с учетом суммарных затрат, необходимых для восстановления его работоспособности.