Взаимосвязь надёжности с безотказностью, работоспособностью, долговечностью оборудования - Реферат

Возникло беспорядочное нагромождение отдельно торчащих камней (разработок) без цементирующих связок не представляющих собой единой физической теории надежности и качества. Ситуация еще более усугубляется тем, что до сих пор не существует прикладных разработок по теории качества, которые можно было бы заложить в фундамент будущего здания науки о надежности и качестве. В случае успешного решения этой проблемы за счет улучшения машин и сооружений, в том числе и повышения их надежности можно будет добиться огромного экономического эффекта во всех отраслях народного хозяйства. Для решения же выше отмеченной проблемы потребуется принципиально новый подход к построению теории надежности, которая может быть разработана лишь при хорошем взаимодействии специалистов в области теории надежности, математики, материаловедения, механики и других наук, чего, к сожалению, в настоящее время не наблюдается. Ранее в гост 13377-75 [116] понятию надежности и безотказности давалось такое определение: надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.Нет смысла дальше анализировать другие определения, все они исходят из одного и того же неверного постулата, а именно: Надежность - это безотказность.

Существующее знание науки о надежности создавалось мировым сообществом, в основном, по чертежам второй половины двадцатого столетия. Возводилось оно общими усилиями ученых медленно и трудно. Его создатели (математики, физики, материаловеды, механики и др.) очень часто не слышали или не понимали друг друга. Каждая группа специалистов закладывала в фундамент будущего знания науки о надежности свой обособленный, краеугольный камень. И эти камни, а иногда и целые блоки научных разработок не стыковались между собой. В результате чего, монолитного единого и до конца осмысленного научного фундамента под возводимое здание науки о надежности не получилось. Возникло беспорядочное нагромождение отдельно торчащих камней (разработок) без цементирующих связок не представляющих собой единой физической теории надежности и качества. В этом здании есть либо абсолютно бесполезные элементы, либо чего-то недостает. Необходимо единое "архитектурное" (научное) решение, которое бы подчинило весь этот материал общей идее (планировке) будущего здания науки о надежности, безжалостно отбросив все лишнее и добавив недостающие элементы. Ситуация еще более усугубляется тем, что до сих пор не существует прикладных разработок по теории качества, которые можно было бы заложить в фундамент будущего здания науки о надежности и качестве. А без этого достичь дальнейшего прогресса в области создания конкурентоспособной (высококачественной и надежной) техники не представляется возможным. На решение этой проблемы в определенной мере и направлена данная монография, в которой изложена современная концепция физической теории надежности.

При первом знакомстве с идеями и положениями, заложенными в этой теории, может возникнуть ощущение полной "абсурдности" этой концепции. После второго и последующих чтений эти идеи, возможно, уже не будут казаться такими безумными как в первый раз. А через год, два (и более) они будут нам представляться не только недостаточно безумными и абсурдными, но уже несколько устаревшими и несовременными. И тогда может возникнуть вопрос, а достаточно ли они были безумными, для того чтобы быть истинными? Ничего не поделаешь, такова диалектика познания и развития науки.

1. Значение проблемы надежности для развития науки и техники надежность долговечность российский сельскохозяйственный

В современных условиях развития промышленности и экономики страны (при весьма ограниченных материальных и сырьевых ресурсах) проблема повышения надежности машин становится одной из главнейших задач. В случае успешного решения этой проблемы за счет улучшения машин и сооружений, в том числе и повышения их надежности можно будет добиться огромного экономического эффекта во всех отраслях народного хозяйства.

Действительно, значение проблемы надежности и качества в условиях развивающихся рыночных отношений в стране трудно переоценить. Низкий уровень качества отечественной техники и невысокая надежность делают ее абсолютно неконкурентоспособной как на внутреннем, так и на внешнем рынках сбыта. В результате чего страна не может иметь валютных поступлений от реализации машиностроительной продукции, и вынуждена по-прежнему экспортировать сырье и энергоносители, в которых сама испытывает острую нужду.

Исследования экономистов в развитых европейских странах показывают, что определяющим условием для долгосрочного завоевания рынков сбыта и получения больших доходов является более совершенное качество товара, включающее в себя и высокую надежность, а не низкие цены на него. Качество, а не объем выпускаемой продукции, станет задачей номер один на ближайшие десятилетия для нашей страны, иначе, в противном случае, мы рискуем лишиться своей производственной, а затем и технической базы и, в конечном итоге, будем иметь низкий уровень жизни. Следовательно, на современном этапе развития нашего общества, в том числе и отраслей промышленности, повышение надежности и качества машин и сооружений является одним из наиболее эффективных социально-экономических направлений развития науки и техники.

Вклад науки в проблему повышения надежности машин состоит в создании научно-технических основ решения этой проблемы, а также разработки общей методологии обеспечения надежности сложных механических систем. При этом из всех этих направлений наиболее важное значение имеет разработка физической теории надежности механических систем.

Такая теория должна позволить прогнозировать характеристики надежности машин на стадии проектирования с учетом уровня технологий, материалов, методов оценки предельного их состояния, а также позволять учитывать изменения этих характеристик во времени и на основе этого не только предсказывать вероятность наступления отказов, но и определять пути их предупреждения.

В настоящее время наиболее существенные результаты получены в области применения математической теории надежности в основном только в радиотехнике. Для решения же выше отмеченной проблемы потребуется принципиально новый подход к построению теории надежности, которая может быть разработана лишь при хорошем взаимодействии специалистов в области теории надежности, математики, материаловедения, механики и других наук, чего, к сожалению, в настоящее время не наблюдается.

Традиционные пути повышения надежности механических систем по прежнему лежат в исключении усталостных разрушений, снижении динамической напряженности систем, прежде всего применительно к сельскохозяйственным машинам, разработке совершенных способов сварки, поверхностном упрочнении, создании новых износостойких материалов, а также прогрессивных методов изготовления и восстановления изношенных деталей.

Однако, решение этих задач в целом ряде случаев затрудняется отсутствием информации о физических причинах выхода из строя техники, а также терминологическими трудностями. Об экономической значимости проблемы надежности и качества для всего народнохозяйственного комплекса страны также говорят следующие факты. Так, на поддержание машин в работоспособном состоянии путем устранения отказов, ежегодно тратится около 30% от их первоначальной стоимости. Особенно низка надежность зерноуборочных комбайнов. Так, например, "КОЛОС" имеет среднюю наработку на отказ 5,7, а "НИВА" 8,7 моточасов и, как следствие, потери до 50% рабочего времени, при этом расход запчастей превышает годовые нормативы в 2-4 раза. Надежность отечественных универсальных пропашных тракторов тоже весьма низка. Например, при испытаниях трактора Djon Dir HR-50 его средняя наработка на отказ была в 3,5 раза выше, чем у трактора МТЗ - 80.

Основными причинами низкой долговечности отечественной сельскохозяйственной и другой техники {как свидетельствуют статистические данные) является низкое качество материалов, недостаточное использование прогрессивных технологий, низкое качество сборок и регулировок техники и др.

Взаимосвязь надежности и безотказности

В настоящее время в отечественной и зарубежной технической литературе приводится большое количество определении надежности и безотказности, которые, по содержанию практически ничем не отличаясь, друг от друга (изменяется только форма) и дают не совсем верное представление об этих понятиях. Для того чтобы разобраться в сути данной проблемы, необходимо вначале проанализировать существующие понятия надежности и безотказности. Итак, приведем некоторые формулировки понятий надежности и безотказности, которые даются в отечественных и зарубежных источников.

IMG_c6a09946-38c7-4aaf-8331-a59755fd0878

Рис. 1 Теоретическая кривая изменения сохраняемости объекта

В них говорится, что Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонта пригодности и сохраняемости.

В международном стандарте ISO 8402 понятию надежности дается следующее определение: Надежность - Способность Изделия выполнять требуемые функции в заданных условий Течение заданного периода времени.

Безотказность-свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Ранее в гост 13377-75 [116] понятию надежности и безотказности давалось такое определение: надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Безотказность-свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Храмцов Н. В. [112] считает, что при определении понятия надежности концовку можно опустить, то есть... технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки МОЖНО в определении не употреблять. Безотказности же он дает следующие определение. Безотказность - это свойство изделия Сохранять работоспособность.

Ачкасов К. А. же считает, что Надежность-это свойство машины (сборочной единицы, агрегата) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в ЗАДАННЫХ пределах в течение требуемого времени или требуемой НАРАБОТКИ [И 1].

В определении понятия безотказности этот автор придерживается стандартной формулировки по ГОСТ 13377-75.

А вот другие авторы (Ермолов Л. С., Кряжков В. М., Черкун В. Е.) считают, что данное определение безотказности нуждается в уточнении и дают следующее определение этому понятию: Безотказность-это свойство объекта непрерывно СОХРАНЯТЬ работоспособность в течение некоторого времени или Некоторой наработки [114]. Дьяченко С. С. и Рабухин В. Б. считают, что Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в ЗАДАННЫХ пределах в течение требуемого промежутка времени или Требуемой наработки.

Далее авторы утверждают, что Надежность - это ВЕРОЯТНОСТНЫЙ показатель, определяющий вероятность того, что в Заданном интервале времени или в пределах заданной наработки Не возникает отказа. Кроме того, авторы считают, что надежность конструкции зависит от способности материала сопротивляться разрушению при возникновении пиковых напряжений[117].

Другие же авторы (Шведков Е. Л., Денисенко Э. Т., Ковенс-кии И. И.) считают, что Надежность-способность объекта ВЫПОЛНЯТЬ заданные функции, сохраняя во времени значения определенных эксплуатационных свойств в заданных пределах при заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от НАЗНАЧЕНИЯ объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонт пригодность и сохранность в отдельности или в их Сочетании. [109]

Этот перечень определений можно было бы продолжить и далее, но в этом нет никакой необходимости, ибо все определения будут по смыслу одни и те же, только с различными вариациями.

Так что же такое надежность и безотказность, каков смысл надежности " физический, или вероятностно-статистический? Следствием чего является надежность и безотказность, что лежит в их основе? Надежность и безотказность - это одно и тоже или это разные понятия и какова взаимосвязь между ними? Какие объекты оцениваются надежностью, а какие безотказностью? Эти и другие вопросы требуют своего ответа и разъяснения потому, что, не дав на них ответов, нам не решить проблему повышения надежности.

Попробуем просистематизировать все эти понятия и выделить в них основные и дополняющие аргументы.

Так, одни авторы (Дьяченко С. С, Ачкасов А. К., Храмцов Н. В.), считают. что Надежность - это свойство, Аналогичное определение дается так же и в ГОСТ 27. 002-83, ГОСТ 13377-75. В отличие от других авторов Шведков Е. Л. считает, что Надежность- это Способность. Какое же это свойство и какая способность? Одни считают, что этим свойством является, что-то сохранять другие это свойство трактуют как, что-то выполнять...

Но, что-то сохранять, или, что-то выполнять объект может лишь в том случае, если это обеспечено каким-то целым рядом физико-механических или конструктивных свойств показателей, то есть это уже следствие определенных свойств. Кроме того, свойство, как известно, это признак материальной основы, проявляющийся при взаимодействии одного предмета (или явления) с другим, чего в данном случае не наблюдается. Это физические, химические и другие свойства, характеризующие внутреннее состояние объектов. А сохранять или выполнять - это функциональные (технологические) особености и к свойствам объектов они вряд ли имеют какое-либо отношение, это уже результат, действие, следствие свойств. Поэтому говорить, что Надежность - это свойство, не имеет смысла, ибо надежность это уже следствие Не одного, а целого Комплекса свойств (физико-механических и конструктивных) Шведков Е. Л. же в своем определении Заменил Слово Свойство на способность. Это несколько лучше, но не устраняет до конца ошибочность представлений о надежности.

Далее, в основной части определения (ГОСТ 27.002-83 говорится, что это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров. Каких - таких всех параметров? Эксплуатационных, конструктивных технологических., эстетических, эргономических, физических или еще каких-то других? В дополнительной части определения как-то странно уточняется вид этих параметров. Что это за параметры? Оказывается - это параметры, характеризующие способность выполнять требуемые функции. Какие функции, какие параметры, сплошные недоговорки. Может быть все-таки не характеризующие, а обеспечивающие способно что-то выполнять. Конечно, можно и охарактеризовать, то Есть Дать оценку той или иной способности или способностям человека, машины, системы, но это опять-таки следствие, характеристика этих способностей, а не их первооснова, не причина, которая порождает эти способности. То есть опять нарушена причинно-следственная связь.

Но что же это все-таки за такие требуемые функции? Ведь всяких разных функций у разных объектов великое множество. А какие здесь имеются ввиду: эксплуатационные, технические, административно-хозяйственные, инженерно-психологические, эргономические, транспортные, сельскохозяйственные, экологические и т. д., какие, какого вида, класса, разряда и т. д.? Сказано только то, что эти функции должны выполняться в заданных режимах. Каких режимах? Режиме ожидания, непрерывного функционирования, хранения, консервации, перегрузки, испытания и т. д.? Ответа на данный вопрос в этом определении не содержится. Сказано только, что эти требуемые функции должны выполняться и в условиях технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Но если, например, это эксплуатационные функции (вероятнее всего о них подразумевают авторы), то тогда становится абсолютно непонятным, как эти функции (скорость, мощность, безотказность и др.) могут выполняться если объект во время техобслуживания, ремонта, хранения в транспортировки не работает, не функционирует, да еще чтобы они выполнялись в каких-то заданных режимах (видимо, авторы имели ввиду не режимы, а параметры) но написали режимы, считая, что это одно и то же, хотя это абсолютно разные понятия.

Далее, в уточняющей части определения сказано, что надежность - это сложное свойство. По этому поводу следует отметить, что свойство единично, потому оно и свойство, что характеризует какой-то один отличительный признак материи или объекта. Другое дело, что в основе этого свойства может лежать одно или несколько физических явлений или состояний материи.

Например, такое свойство как прочность единственное и неповторимое, но в его основе лежит компонентный состав материала, его микроструктура, наличие или отсутствие микро и макро-дефектов и т. д. Тем более, это свойство не может в зависимости от назначения объекта или условий его применения состоять из сочетания других каких-то свойств. Тем более таких "свойств" как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Все эти термины и стоящие за ними понятия не являются свойствами. А вот их понятия характеризуют либо техническое состояние объекта (безотказность), либо его конструктивные особенности (ремонтопригодность), либо износостойкость человечность), либо физико-механическое состояние.

То есть, если убрать все эти излишние нагромождения слов, о из ГОСТ определения следует, что Надежность - Это способность объекта не ломаться или работать безотказно в течение заданного промежутка времени.

Но ведь она (машина) потому и не ломается (или не ООТКАЗЫВАЕТ), что надежна. А, что же такое сама надежность, которая обеспечивает эту безотказную работу объекта? Ответа на этот вопрос ни в одном определении не содержится.

Нет смысла дальше анализировать другие определения, все они исходят из одного и того же неверного постулата, а именно: Надежность - это безотказность. Нет, еще раз нет. Это ошибочное представление. Надежность - это не безотказность, надежность обеспечивает или является основой безотказности.

Размещено на .ru