Основы теории надежности Лекция 24 Классификация и

Основы теории надежности Лекция № 24 Классификация и характеристика отказов сложных технических систем 1

Классификация отказов Отказ событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы. Критерий отказа отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа. По типу отказы подразделяются на: Ø отказы функционирования, при которых прекращается выполнение объектом основных функций (например, поломка зубьев шестерни); Ø отказы параметрические, при которых параметры объекта изменяются в недопустимых пределах (например, потеря точности измерения частоты вращения ротора двигателя). По природе появления отказы могут быть: Ø случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала, сбоями системы управления и т. п. ; Ø систематические, обусловленные закономерными явлениями, вызываю щими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия материалов и т. п. 2

Основные признаки классификации отказов: Ø характер возникновения; Ø причина возникновения; Ø последствия отказов; Ø дальнейшее использование объекта; Ø легкость обнаружения; Ø время возникновения. 3

Классификация отказов по характеру возникновения : Ø Внезапный отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта. Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (поломки, пробои изоляции, обрывы и т. п. ) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы. Ø Постепенный отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения характеристик объекта из за износа и старения материалов. Ø Перемежающийся отказ самоустраняющийся (возникающий – исчезающий). (например сбой компьютера). 4

Классификация отказов по причине возникновения: Ø Конструкционный отказ появляется в результате недостатков и неудачной конструкции объекта. Ø Производственный отказ связан с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии. Ø Эксплуатационный отказ связан с нарушением правил эксплуатации объекта. 5

Классификация отказов по признаку дальнейшего использования: Ø Полный отказ исключает возможность работы объекта до его устранения. Ø Частичный отказ использовать объект. дает возможность частично 6

Классификация отказов по признаку легкости обнаружения: Ø очевидные (явные); Ø скрытые (неявные). 7

Классификация отказов по времени возникновения: Ø приработочные, возникающие в начальный период эксплуатации; Ø отказы при нормальной эксплуатации; Ø износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и т. п. 8

Показатели оценки надежности объекта: Наработка— продолжительность или объем работы объекта, измеряемые единицами времени, числом циклов нагружения, километрами пробега и т. п. Наработка до отказа — наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа. Наработка между отказами — наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения сле дующего отказа. Технический ресурс — наработка объекта от начала его эксплуатации (или ее возобновления после ремонта) до перехода в предельное состояние. Технический ресурс может быть также регламентирован, например, от начала эксплуатации до среднего или капитального ремонта, или от среднего до капитального ремонта, после которого требуется продление технического ресурса. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов. Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают. Назначенный ресурс — суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния. Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации (в том числе хранение, ремонт и т. п. ) от ее начала до наступления предельного состояния. 9

Невосстанавливаемые и восстанавливаемые объекты: Ø Технический объект называется невосстанавливаемым (неремонтируемым), если его отказ приводит к неустранимым последствиям и объект нельзя использовать по своему назначению. Работа после отказа невосстанавливаемого объекта считается невозможной или нецелесообразной. Типичными примерами невосстанавливаемых объектов являются полупроводниковые приборы, система управления воздушным судном в процессе полета и т. п. Ø Технический объект называется восстанавливаемым (ремонтируемым), если может продолжать выполнение своих функций после устранения отказа, вызвавшего прекращение ее функционирования. Работа восстанавливаемого объекта после отказа может быть возобновлена в результате проведения необходимых восстановительных работ. При этом под восстановлением системы понимается не только ремонт тех или иных элементов системы, а также пол ная замена отказавших элементов на новые. Ø Технический объект называется смешанного типа, у которого часть элементов может восстанавливаться, а часть — нет. 10

По времени выполняемых функций объекты бывают: Ø длительного существования; Ø короткого существования. 11

Резервирование - способ повышения надежности путем включения резервных единиц, способных в случае отказа основного устройства выполнять его функции. Этот метод обладает большими возможностями получения заданных уровней надежности и имеет широкое практическое применение. Основные виды резервирования: Ø Общее резервирование объекта, при котором параллельно включаются идентичные объекты. Ø Раздельное резервирование объекта, при котором используются отдельные резервные устройства. Ø Комбинированное резервирование объекта, при котором в одном и том же объекте применяется общее и раздельное резервирование. Отношение числа резервных устройств к числу основных называется кратностью резервирования. Если это отношение — число целое, то такое резервирование называется резервированием с целой кратностью, иначе — с дробной кратностью. Резервирование может быть с восстановлением, если основные и резервные элементы ремонтируются в процессе эксплуатации, и без восстановления. 12

Главные способы включения резервных устройств при отказах основных: Постоянное резервирование, при котором резервные объекты соединены с основными в течение всего времени работы; Резервирование замещением, при котором резервные объекты замещают основные только после отказа последних. Резервные объекты могут находиться в трех режимах работы: Ø Нагруженном, при котором резервные объекты находятся в тex же условиях, что и основные. Ø Ненагруженном, при котором резервные объекты не включены и не могут отказывать. Ø Облегченном, при котором резервные объекты включены, но не работают на полную нагрузку 13