3.2. Ресурс объекта

Количественная оценка надежности — мера способности объекта выполнять поставленную задачу (выражается в процентах или как отношение числа объектов, выполнивших свою задачу, к общему числу взятых для наблюдения объектов). При рассмотрении надежности следует четко и ясно сформулировать, что должно быть достигнуто, а также установить признаки, при появлении которых задача считается невыполненной. Только после этого можно приступить к проектированию объекта, количественные показатели надежности которого отвечали бы поставленным требованиям. Количественные показатели надежности зависят от прочности объекта и его элементов, метода оценки вариаций, способа оценки величины нагрузки и ее изменения вовремени; метода определений прочности и влияния нагрузки на объект и его долговечность.

Технический ресурс системы — один из показателен долговечности. Это наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Средний ресурс — математическое ожидание ресурса.

Гамма-процентный ресурс — это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов. Если, например, γ=9О %, то соответствующий ресурс следует называть девяностопроцентным.

Назначенный ресурс — это суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния. Например, бурильные и утяжеленные трубы после определенной наработки должны быть сняты с эксплуатации, подвергнуты дефектоскопии и отбраковке или переведены в более низкую категорию качества.

По характеру выполняемых функций различают следующие виды элементов:

одноразового срабатывания (диафрагмы предохранительных клапанов, срезающиеся шпонки и болты и др.);

непрерывного функционирования, наработка которых исчисляется единицами времени (подшипники, трансмиссии и др.);

циклического функционирования (предохранительные клапаны, краны управления пневмосистемой, кулачковые, зубчатые и ф рикционные муфты сцепления и др.).

Наработка этих элементов определяется числом циклов срабатывания.

Например, под наблюдение взято 20 предохранительных клапанов буровых насосов, из которых четыре сработали при давлениях ниже требуемых, тогда показатель их вероятной безотказной работы будет

Р = 1—4/20 = 0,8.

Характеристики надежности невосстанавливаемых и восстанавливаемых элементов непрерывного и циклического функционирования различны. Характеристики надежности восстанавливаемого элемента непрерывного функционирования зависят от закона распределения случайной величины времени Т от момента включения до отказа и заданной наработки .

Вероятность безотказной работы (функция надежности) — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказа объекта не возникает

(3.1)

Вероятность отказа (функция ненадежности)

(3.2)

Плотность распределения наработки до отказа

(3.3)

Интенсивность отказов — условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяется для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента времени отказ не возникал:

(3.4)

Физический смысл плотности вероятности возникновения отказа восстанавливаемого объекта — это вероятность отказа, определяемая для рассматриваемого момента времени.

Математическое ожидание среднего времени наработки на отказ Т=М[Т]. Поскольку безотказное состояние и отказ являются противоположными случайными событиями и образуют полную группу событий, то

(3.5)

Тогда

Средняя наработка до отказа — это математическое ожидание наработки объекта до первого отказа, статистически определяемое отношением суммы наработки испытуемых объектов до отказа к числу наблюдаемых объектов. Она зависит от плана испытаний и закона распределения наработки до отказа. Например, при экспоненциальном распределении наработка до отказа (оценка) определяется по формуле

(3.6)