1. Основные положения теории надежности и долговечности машин

[2], [3]

1.1. Основные термины и определения

В соответствии с ГОСТом надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Термин «объект» является наиболее общим наименованием изделия: подъемно-транспортной, строительной и дорожной машины; оборудования или отдельной сборочной единицы. Объект, предназначенный для самостоятельного выполнения заданных функций, будем называть системой. Система представляет собой совокупность элементов. Например, если бульдозер рассматривается в качестве системы, то его отдельные детали и сборочные единицы являются элементами.

В процессе эксплуатации объект может находиться в одном из следующих состояний: исправном, работоспособном, неисправном.

Исправное состояние (исправность) – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Работоспособное состояние (работоспособность) – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Параметры, характеризующие выполнение функций, обусловливают эксплуатационные показатели изделия: производительность, мощность, тягово-скоростные характеристики, параметры рабочего процесса и прочее.

Неисправное состояние (неисправность) – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией. Различают неисправности, не приводящие к отказам (нарушение лакокрасочного покрытия, износ режущей кромки рабочего органа), и неисправности, ведущие к возникновению отказа (трещина металлоконструкции рамы, изгиб лопасти вентилятора системы охлаждения двигателя).

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Для каждого объекта признаки (критерии) отказов установлены нормативно-технической документацией.

В зависимости от причин возникновения отказа различают: конструкционные отказы, возникшие в результате нарушения установленных правил конструирования; производственные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленного процесса изготовления или ремонта изделия; эксплуатационные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленных правил или условий эксплуатации машины.

По характеру возникновения различают отказы внезапные, постепенные и перемежающиеся.

Внезапный отказ характеризуется резким изменением одного или нескольких заданных параметров объекта. Примером внезапного отказа является нарушение работоспособности щековой камнедробилки, вызванное срезом болтов распорной плиты в результате попадания металлического предмета между дробящими плитами.

Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта. Характерным примером постепенного отказа является нарушение работоспособности тормозов в результате износа фрикционных элементов.

Перемежающийся отказ – многократно возникающий сбой одного и того же характера. Примером перемежающегося отказа может служить ухудшение мощностных и топливно-экономических показателей двигателя из-за появления нагара в головке цилиндров. Этот отказ часто самоустраняется при длительной работе машины в тяжелом нагрузочном режиме. Другим характерным примером перемежающегося отказа является нарушение работоспособности бульдозера в результате налипания грунта на поверхность отвала.

В зависимости от способа устранения отказа все объекты разделяют на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые (невосстанавливаемые). К ремонтируемым относят объекты, которые при возникновении отказа ремонтируют и после восстановления работоспособности снова вводят в эксплуатацию. ПТС и ДМ, а также большинство их элементов являются ремонтируемыми объектами.

Неремонтируемые объекты после возникновения отказа заменяют. К числу неремонтируемых элементов машин относят подшипники качения, тросы, оси, пальцы, крепежные детали и т. д. Восстановление этих элементов экономически нецелесообразно, так как затраты на ремонт достаточно велики, а обеспечиваемая при этом долговечность значительно ниже, чем у новых деталей.

Надежность объекта характеризуется безотказностью его работы, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Под наработкой подразуме-

вают продолжительность или объем работы объекта, измеряемые в часах, километрах, кубических метрах или других единицах. Это свойство особенно важно для элементов системы управления, тормозных устройств и других механизмов, отказ которых может привести к аварии или к длительному простою дорогостоящего оборудования.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущих ремонтов. Предельное состояние – состояние, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой. Объект, достигший своего предельного состояния, направляют в капитальный ремонт или списывают.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Под устранением отказа подразумевают восстановление работоспособности объекта путем ремонта (для ремонтируемых элементов) или замены (для неремонтируемых элементов) отказавшего элемента. Долговечность и ремонтопригодность являются основными свойствами, определяющими уровень надежности ПТС и ДМ и оборудования.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования. Это свойство более важно для машин сезонного использования и сменного рабочего оборудования: снегоочистителей, уплотняющих машин, грейферного оборудования, кусторезов и др.

Совокупность перечисленных свойств определяет способность объекта выполнять заданные функции, сохраняя установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение установленного срока, т. е. надежность изделия в эксплуатации.