Северо-Западный государственный заочный технический университет
ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И
ДИАГНОСТИКА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Санкт – Петербург
2011
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Северо-Западный государственный заочный технический университет»
Кафедра автомобилей и автомобильного хозяйства
ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ
И
ДИАГНОСТИКА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Институт автомобильного транспорта
Специальность
190601.65 - автомобили и автомобильное хозяйство
Специализация
190601.65 -01 – техническая эксплуатация автомобилей
Направление подготовки бакалавров
190500.62 – эксплуатация транспортных средств
Санкт – Петербург
Издательство СЗТУ
2011
Утверждено редакционно-издательским советом университета
УДК 629.113.02.004.5
Основы теории надежности и диагностика: учебное пособие/ сост. Ю.Н. Кацуба, [и др.]. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011.- 142 с.
Учебное пособие разработано в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.
В учебном пособии даны понятия о старении и восстановлении машин и их составных частей; качественные и количественные характеристики надежности; факторы, влияющие на надежность изделий; надежность как основной показатель качества автомобиля; методы статистического анализа состояния изделий, средства и методы контроля состояния; стратегии и системы обеспечения работоспособности; диагностические параметры технического состояния машин и их составных частей; место диагностики в системе поддержания технического состояния автомобилей; классификация методов диагностики технического состояния; понятие о надежности транспортного процесса.
Рассмотрено на заседании кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства 10 ноября 2011 г., протокол № 6, одобрено методическим советом института автомобильного транспорта 24 ноября 2011 г., протокол № 3.
Рецензенты: кафедра автомобилей и автомобильного хозяйства СЗТУ (Ю.И. Сенников, канд. техн. наук, проф.); В.А. Янчеленко, канд. техн. наук, доц. кафедры организации перевозок СЗТУ.
Составители: Ю.Н. Кацуба, канд. техн. наук, доц;
А.Б. Егоров, канд. техн. наук, проф.;
© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2010
© Кацуба Ю.Н., Егоров А.Б. , 2011
Основы теории надежности и диагностика Введение
Повышение качества продукции невозможно обеспечить без решения проблемы повышения надежности выпускаемой продукции, так как надежность является основным, определяющим свойством качества.
Увеличивающаяся сложность технических устройств, возрастающая ответственность функций, выполняемых техническими системами, повышение требований к качеству изделий и условий их работы, возросшая роль автоматизации управления техническими системами – основные факторы, определившие главное направление в развитии науки о надежности.
Круг вопросов, входящих в компетенцию теории надежности, наиболее полно сформулировал академик А.И. Берг: теория надежности устанавливает закономерности возникновения отказов и восстановления работоспособности системы и ее элементов, рассматривает влияние внешних и внутренних воздействий на процессы в системах, создает основы расчета надежности и предсказания отказов, изыскивает способы повышения надежности при конструировании и изготовлении систем и их элементов, а так же способы сохранения надежности при эксплуатации.
Проблема повышения надежности продукции особенно актуальна для автомобильного транспорта. Эта проблема обостряется по мере усложнения конструкции самих автомобилей и повышения интенсивности режимов эксплуатации.
При решении вопросов модернизации парка автомобилей актуальна проблема повышения надежности, а также при создании конструкций нового поколения и при эксплуатации современных автомобилей.
При эксплуатации автомобилей важно знать их конструкцию, а также механизм выхода из строя составных частей (агрегатов, узлов и деталей). Зная предполагаемое время выхода из строя составных частей автомобилей можно предупредить их появление. Решением этих задач занимается теория диагностики.
Учитывая вышеизложенное, будущим специалистам по эксплуатации АТ необходимо обладать знаниями и умениями в области повышения и поддержания надежности АТ при его создании, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.
Раздел 1. Основы теории надежности
Основные определения теории надежности
Теория надежности опирается на совокупность различных понятий, определений, терминов и показателей, которые строго регламентируются в государственных стандартах (ГОСТ).
Все термины и определения даются применительно к техническим изделиям целевого назначения, рассматриваемым в периоды проектирования, производства, эксплуатации и испытании на надежность.
Общие понятия
Изделие – любая функциональная единица, которую можно
рассматривать в отдельности.
Примерами изделия могут быть система, подсистема, оборудование, устройство, аппаратура, узел, деталь, элемент.
Изделие может состоять из технических средств, программного обеспечения или их сочетания и может также в частных случаях включать людей.
Группу изделий можно рассматривать как самостоятельное изделие.
Составная часть – рассматриваемая часть изделия.
Составную часть можно рассматривать как самостоятельное изделие.
Уровень разукрупнения (для технического обслуживания) – уровень разделения изделия на составные части с точки зрения операций технического обслуживания.
Примерами уровней разукрупнения могут быть составные части, блоки, печатные платы, элементы.
Уровень разукрупнения зависит от сложности структуры изделия, доступности к составным частям, необходимых навыков персонала, соображений безопасности.
Восстанавливаемое изделие – изделие, которое при данных условиях после отказа может быть возвращено в состояние, в котором оно может выполнять требуемую функцию.
«Данные условия» могут включать климатические, технические или экономические обстоятельства.
Изделие, которое является восстанавливаемым при одних данных условиях, может быть невосстанавливаемым при других условиях
С точки зрения теории надежности любой технический объект (система, устройство, элемент) можно охарактеризовать его свойствами, техническим состоянием и приспособленностью к восстановлению после потери работоспособности (рис.1).
Рис.1. Основные характеристики транспортного средства
Невосстанавливаемое изделие – изделие, которое при данных условиях после отказа не может быть возвращено в состояние, в котором оно способно выполнить требуемую функцию.
Изделие, которое является невосстанавливаемым при одних данных условиях, может быть восстанавливаемым при других условиях.
Услуга (в технике) – набор функций, предлагаемых пользователю.
Требование – потребность или ожидание, которое установлено, обычно предполагается или является обязательным.
Слова «обычно предполагается» означают, что это общепринятая практика организации, ее потребителей и других заинтересованных сторон, когда предполагаются рассматриваемые потребности или ожиданию.
Для обозначения конкретного вида требования могут применяться определяющие слова, например такие, как требование к продукции, требование к системе качества, требование потребителя.
Установленным является такое требование, которое определено, например, в документе.
Требования могут выдвигаться различными заинтересованными сторонами.
Требуемая функция – функция или сочетание функций, которые рассматривают как необходимые для оказания услуги.
Требуемая функция может быть установлена, предполагаться или быть обязательной.
Соответствие – выполнение требования.
Несоответствие – невыполнение требования.
Дефект – невыполнение требования, связанное с предполагаемым или установленным использованием.
Различие между понятиями «дефект» и «несоответствие» является важным, так как имеется подтекст юридического характера, особенно связанный с вопросами ответственности за качество продукции. Следовательно, термин «дефект» следует использовать чрезвычайно осторожно.
Использование, предполагаемое потребителем, может зависеть от характера информации, такой как инструкция по использованию и техническому обслуживанию, предоставляемые поставщиком.
Верификация – подтверждение посредством предоставления объективных свидетельств того, что требования, предназначенные для конкретного использования или применения, выполнены.
Термин «верификация» используют для обозначения соответствующего статуса.
Деятельность по подтверждению требования может включать в себя: осуществление альтернативных расчетов; сравнение спецификации на новый проект с аналогичной документацией на апробированный проект; проведение испытаний и демонстраций; анализ документов до их выпуска.
Модификация – процесс осуществления изменений конструкции изделия, технологического процесса или требуемой функции.
Деградация – необратимые изменения, ухудшающие способность изделия выполнять требуемую функцию, развивающиеся с течением времени.
Деградация может наступать при применении или при хранении и быть вызвана внутренними процессами и (или) воздействием окружающей среды.
Эффективность применения – способность удовлетворять требованиям к услуге с заданными количественными характеристиками.
Эта способность зависит от сочетания возможности и готовности изделия.
Возможность (в области надежности в технике) – способность изделия при оказании услуг удовлетворять запросам с заданными количественными характеристиками при данном внутреннем состоянии.
Внутреннее состояние может быть сочетанием работоспособных и неработоспособных состояний составных частей.