3. Оценка надежности при проектировании

Как мы уже говорили, надежность изделия закладывается при проектировании, создается в процессе производства и поддерживается в процессе эксплуатации изделия.

В процессе проектирования необходимо применительно к условиям эксплуатации выбирать конструкции оптимальных форм и размеров, требуемой прочности, жесткости, пластичности и т.д. При этом необходимо стремиться к упрощению кинематических схем, уменьшению действующих в машинах динамических нагрузок, применению средств защиты от перегрузок. /Предохранительные клапана, мембраны и другие КИПиА./ Особое внимание следует уделять деталям, работающим в особенно нагруженных условиях. Рациональный выбор конструкционных материалов, для изготовления деталей, с учетом особенностей условий эксплуатации, создание надежной защиты трущихся пар от воздействия внешней среды, выбор смазочных материалов, соответствующих режимов трения кинематических пар, создают предпосылки, обеспечивающие надежность изделия.

В процессе производства реализуются все основные пути по соз­данию изделия с требуемой надежностью для определенных условий эксплуатации. К ним относятся: получение заготовок высокого качества, близких по форме и размерам к готовым деталям; применение современных технологических приемов, обеспечивающих изготовление, деталей и сборку изделия с оптимальными эксплуатационными показателями; применение процессов упрочняющей обработки для получения требуемого качества рабочих поверхностей деталей с высоким сопротивлением износу и поломкам в условиях эксплуатации.

При проектировании оборудования очень важно определить и обосновать оптимальные сроки службы узлов и деталей с тем, чтобы максимально сократить неоправданный разброс этих сроков. Всегда ли можно и надо стремиться к полной равнопрочности всех узлов и деталей? Нет, не обязательно. Обеспечение одинаковой равнопрочности всех деталей и узлов не всегда выгодно экономически, не всегда удобно при ремонте и часто недостижимо технически. Часто бывает целесообразно подобрать узлы и детали, близкие по срокам службы, разбив эти сроки на несколько диапазонов, кратных друг другу.

Рассчитать изделие на надежность – значит определить какую-либо одну или несколько его количественных характеристик.

Основные из них такие:

▪ вероятность безотказной работы Р(t) или вероятность отказа (t);

▪ частота отказов а(t);

▪ интенсивность отказов λ(t);

▪ среднее время безотказной работы Т₀ ;

▪ среднее время между последовательными отказами t_ср;

▪ среднее время восстановления τ_ср;

▪ коэффициент готовности k_г.

Большинство этих характеристик связано между собой определен­ными соотношениями, зависящими от вида потока отказов. Поэтому, зная одну или несколько количественных характеристик, можно определить все остальные. Надежность изделий определяют в соответст­вии с количеством входящих в них элементов и уровнем их надежности.

Различают следующие виды расчета надежности:

1. Прикидочный расчет надежности основывается на следующих допущениях: все элементы изделия равнонадежны, т.е. при расчете принимается среднее значение величины интенсивности отказов; интенсивность отказов всех элементов изделия не зависит от времени, т.е. λ=const, а отказ любого элемента приводит к отказу всего изделия.

Прикидочный расчет надежности применяется при: проверке требований по надежности, представленных в техническом задании на про­ектируемое изделие; для определения минимального допустимого уровня надежности элементов проектируемого изделия; при сравнительной оценке надежности отдельных вариантов изделия на этапах предэскизного и эскизного проектирования; при расчете нормативных данных по надежности отдельных блоков, устройств и приборов системы (норм надежности отдельных частей системы). Прикидочный расчет позво­ляет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности изделия.

2. Ориентировочный расчет надежности учитывает влияние на надежность изделий количества и типов, примененных в них элементов, и основывается на следующих допущениях: все эле­менты данного типа равнонадежны, т.е. величины интенсивности отказов для однотипных элементов одинаковы; все элементы рабо­тают в номинальном (нормальном) режиме, предусмотренном техниче­скими условиями; интенсивность отказов всех элементов, не зависит от времени, т.е. в течение срока службы у элементов, входящих в изделие, отсутствует старение и износ, следовательно, λ_i(t)=const; отказы элементов изделия – случайные и независимые события; отказ любого элемента изделия приводит к отказу всего изделия; все эле­менты изделия работают одновременно. Ориентировочный метод расчета надежности применяется при эскизном проектировании. Он позволяет определить наиболее рацио­нальный состав элементов, применяемых в изделии, и наметить пути повышения надежности изделия на стадии эскизного проектирования.

3. Окончательный расчет надежности (расчет надеж­ности с учетом режимов работы элементов). Режимы работы элемен­тов изделия различны и очень отличаются от номинальной величины. Это влияет на надежность, как всего изделия, так и его частей. Окончательный расчет надежности применяется на этапе технического проектирования изделия.