реферат по надёжности

Методы и процедуры, связанные с обес­печением надежности на всех этапах жизнен­ного цикла продукции, начиная с выработки технического задания, подлежат стандартиза­ции. Основы нормирования и обеспечения надежности регламентируются национальны­ми стандартами, а также международными документами рекомендательного характера.

Стандарты по надежности служат норма­тивной базой для создания продукции, обла­дающей необходимым уровнем надежности, регулируют взаимоотношения заинтересован­ных сторон (заказчиков, разработчиков, изго­товителей, поставщиков и потребителей) при решении проблемы обеспечения надежности продукции на всех стадиях жизненного цикла. Особенно велика роль стандартов примени­тельно к объектам общегосударственного зна­чения (энергетика, связь и другие линии жиз­необеспечения, оборонная техника и т.п.), а также применительно к объектам, отказы которых могут угрожать населению и (или) окружающей среде или могут привести к большому экономическому ущербу. Система стандартов по надежности включает меры организационного, технического, эксплуата­ционного, экономического характера, направ­ленные на обеспечение и поддержание технико-экономически целесообразного уровня надежности изделий, на сокращение связанных с обеспечением надежности затрат вре­мени, трудовых и материальных ресурсов.

Методологическое значение стандартов по надежности состоит в том, что они позво­ляют регламентировать методы решения ти­повых задач анализа, прогнозирования, оце­нивания и обеспечения надежности, отве­чающие современному научно-техническому уровню. Тем самым стандарты по надежности вносят существенный вклад в общее дело повышения культуры проектирования, изго­товления и эксплуатации технических объек­тов, повышения эффективности производства и качества продукции. Для изделий, которые являются объектами общегосударственного значения, стандарты устанавливают количест­венные требования к показателям надежно­сти, а также к способам контроля надежности на всех этапах жизни изделия.

Нормативно-техническая документация по надежности представляет собой комплекс взаимосвязанных нормативных документов. Образцом таких документов могут служить разработки Международной организации по стандартизации (ИСО) и Международной электротехнической комиссии (МЭК), а так­же ряда других международных, региональных и национальных организаций общетехниче­ского, межотраслевого и отраслевого характе­ра.

Принципы и структура отечественных стандартов по надежности в технике разраба­тывалась Экспертным советом по стандарти­зации при МНТК "Надежность машин" в 1986 - 1988 гг. Эта работа была про­должена в рамках Технического комитета по стандартизации в области надежности (ТК-119) Госстандарта Российской Федерации. Структура стандартов по надежности в технике, предложенная ТК-119, представлена в табл.1. Предложено ввести три уровня стандартов: первый - общетехнический, по­ложения которого распространяются на тех­нику в целом; второй уровень образуют стан­дарты на укрупненные группы однородной продукции; стандарты третьего уровня рас­пространяются на группы однородной про­дукции или изделия конкретного вида.

Государственные стандарты первого уровня образуют систему стандартов "Надежность в технике". Эти стандарты должны быть согласованы с международными стандартами. При этом планируется осущест­вить максимально возможное соответствие структуре международных стандартов. В част­ности, предусмотрена возможность введения в действие стандартов МЭК в качестве государ­ственных стандартов.

Табл. 1

Стандарты второго и третьего уровней будут разработаны вне системы "Надежность в технике". Эти стандарты должны конкрети­зировать положения общетехнических стан­дартов применительно к данной группе изде­лий, а также содержать конструктивные, тех­нологические и эксплуатационные требова­ния, специфические для данной группы изде­лий. Стандарты третьего уровня разрабатыва­ют лишь при явно выраженной специфике в организации и методологии обеспечения на­дежности соответствующих изделий или при необходимости назначения более жестких (по сравнению со стандартами второго уровня) требований по надежности. Такая структура нормативно-технической документации по надежности отражает сложившуюся мировую практику по стандартизации, а именно упро­щение иерархии стандартов путем ее сведения к двум уровням: уровню национальных стан­дартов, гармонизированных с международны­ми и уровню стандартов фирм, ассоциаций и т.д.

Среди международных организаций, на­ряду с Международной организацией по стан­дартизации (ИСО), следует выделить Между­народную электротехническую комиссию (МЭК). Документы по надежности, разработанные МЭК, выходят далеко за пределы электротехники и родственных ей отраслей. Основные концепции МЭК в области надеж­ности, отражены в публикации МЭК 50 (191).

Примером другого подхода к стандарти­зации может служить разработка норм и стан­дартов в рамках Американского общества инженеров-механиков (ASME). Эта деятель­ность ведется с 1884 г. Строго говоря, эта документация не носит обязательного харак­тера даже в пределах США. Однако практиче­ски все американские частные и государст­венные организации признают за этими до­кументами силу закона de facto. Более того, многие из них приняты (полностью или с небольшими изменениями) в качестве норма­тивно-технических документов в других стра­нах, а также положены в основу международ­ных документов. Примером могут служить нормы по расчету и проектированию котлов, сосудов давления и трубопроводов (Pressure Vessel and Piping Code). Эти документы с из­менениями и дополнениями существуют многие десятки лет. Но далеко не все инже­неры-практики, связанные с обеспечением надежности трубопроводов и сосудов давле­ния, знают, что прототипом применяемых ими норм служат соответствующие нормы ASME. Менее известно в нашей стране мето­дическое руководство для расчетной оценки ресурса машиностроительных конструкций (ASME XI - Life Evaluation Code).

Среди организаций, которые вносят значительный вклад в разработку стандартов и норм, следует указать Американское общество по испытаниям и материалам (American Society for Testing and Materials, ASTM). Образованное в результате выделения из ASME, оно занимает сейчас одно из ведущих мест в мировой практике стандартизации. Основное направление ASTM - создание нормативно-технической и методической документации по испытаниям материалов, элементов конструк­ций и деталей машин на конструкционную надежность. Рекомендации ASTM находят широкое применение в других отраслях тех­ники - в авиации, судостроении, космической технике и т.п. Один из наиболее известных стандартов ASTM, посвященный методам экспериментального определения характери­стик трещиностойкости конструкционных материалов (имеется в виду ASTME-399) стал прототипом для многих аналогичных нацио­нальных стандартов.

Новое поколение отечественных стан­дартов в значительной степени приближено к международному уровню, сохраняя в то же время традиции, заложенные в предыдущих стандартах.

Источник:

Шашкин В.В. - Надёжность в машиностроении Справочник – 1992г.

Министерство образования и науки РФФГОУ ВПО

«Волгоградский государственный технический университет»

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты».

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине НАДЕЖНОСТЬ И ДИАГНОСТИКА

На тему:«НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НАДЕЖНОСТИ»

Группа: ТОА-424

Студент: Баранов Н.С.

Оценка в баллах:________

Преподаватель: Агапов С.И.

Дата_________________

Волгоград 2011год.

НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НАДЕЖНОСТИ

Под нормированием требований к надежности понимаются задания в нормативно-технической и (или) технической документации количест­венных значений показателей надежности и (или) комплекса требований к конструкции, технологии изготовления и правилам эксплуатации, выполнение которых обязательно для обеспечения требуемого уровня надежности. Задание таких качественных требований широко практикуется в отечественной и зарубежной практике. Наибольшее распространение они получают применительно к изделиям с высоким уровнем безотказности и долговечности, когда подтверждение и проверка количественных зна­чений показателей надежности при контрольных испытаниях становится практически невозможной из-за большой длительности испытаний, стоимости и низкой достоверности получаемых оценок показателей надежности. В то же время контроль и проверка выполнения качественных требований не представляет трудностей и может производиться в ритме технологичес­кого процесса изготовления.

К конструктивным способам обеспечения надежности могут предъяв­ляться следующие требования:

к кратности резервирования;

к равнопрочности (по надежности) составных частей;

к качеству и надежности комплектующих изделий;

к свойствам конструкционных и смазочных материалов;

к блочности, доступности к местам смазки, легкости замены при отказе отдельных блоков или составных частей изделия;

к аппаратуре встроенного контроля технического состояния изделия и индикации отказов;

к способам самовосстановления отказов и т. п.

К производственно-технологическим способам обеспечения надежности могут предъявляться следующие требования:

к способам и продолжительности обкатки, технологического прогона, электротермотренировки;

к промышленной чистоте;

к способам и методам контроля параметров технологических процес­сов, лимитирующих надежность изделий;

к надежности технологических систем;

к способам упрочнения деталей машин и элементов конструкции;

к периодичности и объемам контрольных испытаний на надежность серийной продукции;

к технологии изготовления, технологическому оборудованию и средст­вам контроля и т. п.

К эксплуатационным методам обеспечения надежности могут предъявляться следующие требования:

к данным о режимах и условиях эксплуатации; к квалификации обслуживающего персонала;

к периодичности и объемам работ при техническом обслуживании и ремонте;

к составу ЗИП;

к сбору и обработке информации о надежности в процессе эксплуа­тации;

к правилам консервации, хранения и транспортирования и т. д.

Состав качественных требований должен конкретизироваться для каж­дого вида изделий, их состав должен отвечать требованиям необходимости и достаточности, т. е. чтобы выполнение регламентированных требований обеспечивало требуемый уровень надежности и в то же время он не должен быть избыточным. Количественные значения показателей надежности в зарубежных стандартах ИСО и рекомендациях МЭК, как правило, не регла­ментируются. Однако их анализ показывает, что хотя в зарубежной прак­тике не регламентируется фактически достигнутый уровень надежности, в них нередко устанавливаются требования по безотказности и долговеч­ности, которые носят характер норм типа „изделие должно быть работо­способным в течение . . . часов", например, в DIN 32633-т. 6-84 (стан­дарт ФРГ) „Выключатели мгновенного действия типа К для техники свя­зи" указано: ,, ... стандарт распространяется на выключатели со сроком службы 10 X 10⁶ коммутационных циклов . . . "; в DIN 43237-85 „Пере­ключатели поворотные кулачковые для железных дорог и транспортных средств" записано, что „ . . . срок службы — 10⁶ коммутационных цик­лов"; в DIN 32954—86 ,,Системы приемо-передающие поисковые для об­наружения людей, засыпанных лавиной" регламентировано: „ . . . продол­жительность работы с одним комплектом батарей должна быть не менее 200 ч при режиме передачи и температуре + 10°С".

В таком же виде задаются требования к надежности во многих ката­логах, проспектах и других технических материалах. Например, в ката­логе ВАТ 82 „Вентили, клапаны, лопатки" (швейцарская фирма, выпус­кающая трубопроводную арматуру), приведены следующие показатели надежности: „срок службы до первого ремонта (техобслуживания) 20000 циклов", под которым понимается „такое количество циклов, во время которых клапан функционирует удовлетворительно без какого бы то ни было ремонта (техобслуживания). Если же затем проводится соответствую­щий ремонт (техобслуживание), то клапан вновь готов для функциони­рования в течение стандартного срока службы".

Выраженные в таком виде требования к надежности являются норма­ми, техническими требованиями, которым должны удовлетворять изделия. Однако эти показатели не указывают, какое количество изделий из серий­но выпускаемых будет удовлетворять данным требованиям. Эти сведения считаются секретом фирмы.

В фирменных документах, в контрактах многие фирмы указывают фактически достигнутый уровень надежности и требуют этого от своих поставщиков. В них, например, отмечается, что ранее „технические условия, определяющие заказ и покупку изделий, не содержали конкретных реко­мендаций по надежности из-за отсутствия или низкого уровня соответствующих методик. Если даже эти требования определены, то „заинтересован­ные стороны неохотно принимали конструктивные меры из-за дополнитель­ных трудозатрат и повышения стоимости изготовления". „Справочник по надежности" рекомендует руководителям фирм включать в контракты на поставку комплектующих изделий требования по надежности и выбирать таких поставщиков, которые показали наилучшую организацию исследований по отработке на надежность. „Потребитель комплектации как ответственная сторона должен назначать жесткие испытания на надежность, гаран­тирующие надежность комплектующих изделий".

В некоторых документах нормы надежности приравниваются к гарантийным срокам. Так, например, в Публикации 609 МЭК „Оценка кавитационных разрушений в гидротурбинных насосах гидроаккумулирующих станций и насос-турбинах" установлена величина ресурса, до истечения ко­торой должно гарантироваться разработчиком отсутствие отказов из-за кавитационных разрушений. Такая наработка, называемая „кавитационной гарантией", установлена равной: для машин, работающих с высоким коэффициентом нагрузки, например, для турбин, — 8000 рабочих часов, для машин, имеющих низкий коэффициент использования мощности и, например, установленных на типовых станциях, — 3000 рабочих часов. За критерий отказа по кавитации установлено полное отсутствие кавитационных разрушений за регламентированную наработку или допускаемая доля кавитационных пятен разрушения, оговоренная в данной Публикации МЭК.

Определенный интерес представляют требования к надежности, ко­торые закладываются при проектировании отдельных видов техники. Так, например, проектирование и создание крылатых ракет проводится из условий безотказной длительности полета в режиме реального времени в течение 7ч. С целью обеспечения этой надежности двигатель рассчитывается на ресурс в 25 ч. При этом учитывается и строго оговаривается, что включение двигателя осуществляется только три раза: при заводских испытаниях, приемке и в режиме реального использования.

В США проектирование электронных автоматических телефонных станций производится из условий, что она должна быть работоспособна в течение 24 ч в сутки; среднее время простоя должно быть не более 2 ч за 40 лет эксплуатации; количество ошибочно обслуживаемых вызовов должно быть не более 0,1 % вызовов, проходящих через станцию. Исходя из этих требований, проводится конструирование станций и системы их технического обслуживания. Известный специалист США Ф.Никсон пишет: „Само собой разумеется, что если изделие должно быть абсолютно надеж­ным в эксплуатации, недопустим его выход из строя, то любая деталь каж­дого отдельного серийного изделия должна обладать способностью выдержать нагрузку в том режиме, на который она рассчитана. Этой простой истины не заметили те, кто выбрал надежность своей узкой специальностью и кто усиленно утверждает, что надежность есть статистическая вероятность, а 100 %-ного успеха можно добиться только случайно. А все же именно в области космической техники, где статистика была в особой моде, мы наблюдаем самую высокую надежность ... И все это через 12 лет после того, как предпринимались попытки статистически доказать невозмож­ность достижения 100 %-ной надежности. Несомненно этот успех во мно­гом связан с научным подходом к надежности, к которому первыми про­ложили дорогу инженеры радиоэлектронной, ракетно-космической и ядерной промышленности . . .".

В широко известной книге Капура, Ламберсона рассматриваются тео­ретические распределения, параметром которых являются индивидуаль­ные нормы показателей надежности, взаимоувязанные с гарантийными сроками. Авторы пишут: . . . ,,С точки зрения потребителя гарантийный срок можно рассматривать как период, в течение которого отсутствуют отказы. Кроме того, при изучении усталости металлов известно, что сущест­вует некоторый начальный период, когда отсутствуют отказы. Например, при разрушении подшипников в поршневых двигателях с кривошипно-шатунным механизмом, которое вызывается главным образом усталостью, существует ненулевая минимальная долговечность. Несомненно, имеется множество других примеров".

О сложностях нормирования надежности для авиационной техники, связанной с безопасностью человека, Йоменc Д.Г. пишет так: „Весьма сложную проблему представляет собой установление допустимого уровня надежности самолета с приемлемой достоверностью, так как конструкто­ры возражают против самой постановки вопроса о какой-либо допустимой вероятности катастрофического разрушения конструкции самолета". В.В. Дружинин объясняет такого типа концепцию следующим образом: „Социологические исследования показали, что во время второй мировой войны летчики не уклонялись от воздушного сражения при вероятности успеха всего 0,3 (эта цифра была им известна из анализа предыдущих боев), шли на верную гибель, если при этом наносился ощутимый урон противнику, однако избегали летать на самолетах, расчетная эксплуатацион­ная надежность которых достигла 0,9 (цифра высокая, но не гарантирую­щая безопасность)".

При решении вопроса о методологии нормирования показателей надежности в НТД следует вначале остановиться на принятом в зарубежной и отечественной практике порядке нормирования функционально-эксплуатационных показателей (мощность, расход горючего, материалоемкость, габаритные размеры и т. п.). Нормативные значения такого вида показате­лей регламентируются в стандартах некоторой детерминированной величи­ной, позволяющей классифицировать изделия на соответствующие и не со­ответствующие требованиям нормативно-технической документации (на годные и бракованные). Если норма — детерминированная величина, то фактические значения функционально-эксплуатационных показателей ка­чества у отдельного изделия являются случайными величинами, распреде­ление которых может быть описано некоторым теоретическим распределе­нием, например, нормальным. Поэтому, теоретически всегда имеется не­которая вероятность (большая нуля), что значение, например, массы не­которого экземпляра изделий будет не соответствовать требованиям НТД, так как масса изделия зависит от размеров заготовок, точности обработки, колебаний свойств материалов и т.п. Однако, несмотря на случайный ха­рактер массы единичного изделия, в НТД регламентируется некоторое ми­нимальное ее значение, которое служит границей для классификации изде­лий по этому показателю на годные и дефектные. Если использовать фор­мально теорию вероятностей, то имеется отличная от нуля вероятность то­го, что масса некоторого изделия будет равна нулю или даже примет отри­цательное значение (при описании распределения массы, например, нормаль­ным распределением). Несмотря на это в НТД указывается только норма­тивное значение массы без указания процента изделий, требования которых по массе могут не обеспечиваться. Такой подход к нормированию показателей качества принят во всем мире, т. е. нормы показателей качества являются индивидуальными. Этим нормам должно удовлетворять каждое единичное изделие (каждый экземпляр). Такой подход к нормированию показателей качества обусловлен правовым статусом стандартов, в соот­ветствии с которым при несоответствии изделия закрепленным в НТД показателям наступают для изготовителя правовые последствия, преду­смотренные действующим законодательством.

Аналогичное положение имеет место в практике нормирования точ­ности изготовления.

В конструкторской и технологической документации регламентируют­ся допуски на точность изготовления и на расположение. Эти допуска также задаются в виде детерминированной величины (односторонних или двусторонних предельных отклонений). Но фактические значения размеров отдельно взятого изделия являются случайными величинами, подчиняющимися некоторым законам распределения. Нормирование допусков позволяет по каждому размеру и параметру изделия судить о соблюдении или несоблюдении требований технической документации. Индивидуальными и детерминированными являются также гарантийные обязательства. В соответствии со статьей 152 УК РСФСР, инструкциями и инструктивными письмами Госарбитража СССР продукция признается недоброкачественной, если она вовсе или без существенной переработки не может быть использована по назначению, а также продукция, кото­рая при надлежащем ее использовании или хранении не выдержала уста­новленных для нее гарантийных сроков эксплуатации или хранения. Не­доброкачественная продукция не может быть продукцией, соответствую­щей требованиям стандартов и технических условий; по этой же причине нельзя считать соответствующими требованиям НТД изделия, которые не выдержали срока гарантии. Это требование распространяется и на все составные части изделия, так как в „Положении о поставках" четко указано, что гарантийный срок на комплектующие изделия и составные части считается равным гарантийному сроку на основное изделие и истекает одновре­менно с истечением гарантийного срока на это изделие, если иное не пре­дусмотрено стандартами или техническими условиями на основное изделие.

Понятие, „бракованное изделие", как сказано выше, четко определено по всем функционально-эксплуатационным показателям. Встает вопрос, следует ли распространять это понятие на показатели надежности, т. е. следует ли квалифицировать изделия на годные и дефектные по надеж­ности. Ответ на этот вопрос полностью зависит от принятой методоло­гии нормирования надежности.

Рассмотрим подробнее сущность показателей надежности, как количественной характеристики данного свойства изделий.

Показатели надежности при таком подходе следует подразделять на две группы: фактические значения показателей, характеризующие надежность реально изготовленных изделий, и показатели надежности, регламентированные в качестве норм, т. е. нормативные показатели. Показатели надежности реально изготовленной продукции могут характеризовать надежность одного изделия или их совокупности (партии). На­дежность единичного образца изделия характеризуется наработкой до отказа, наработкой на отказ, ресурсом (сроком службы), сроком восстановления. Эти характеристики являются случайными величинами и их точные значения могут быть определены только по данным эксплуатации или испытаний. В общем случае значения этих показателей различны у каждо­го изделия.

Статистически показатели надежности совокупности (партии) реально изготовленной продукции определяются по показателям надежности единичных изделий, входящих в данную совокупность. При этом показатели надежности такой совокупности могут получаться в виде точечных оце­нок или доверительных интервалов. При этом доверительный интервал строится для оценки надежности изделий данного типа, т. е. он устанавли­вает границы, в которых с определенной вероятностью будут находиться значения единичных показателей надежности изделий, изготовленных в аналогичных условиях. Необходимость построения доверительных интервалов связана с ограниченностью объемов выборок, по которым имеются данные о надежности единичных изделий. Если эта информация получена по всем изделиям, составляющим рассматриваемую совокупность, то находить доверительные границы доверительных интервалов нет необходимости.

Рассмотрим теперь нормы показателей надежности, т. е. значения показателей надежности, которые устанавливаются в нормативно-технической документации. Эти нормы являются неслучайными, хотя и могут определяться статистико-вероятностными методами. Они могут распрост­раняться на каждое единичное изделие или на их совокупность. В зависи­мости от области распространения нормы подразделяются на индивидуаль­ные и групповые. Индивидуальная норма устанавливает требования, кото­рым должно отвечать каждое единичное изделие. В зависимости от соот­ношения между нормой и фактическим значением показателя надежности можно делать вывод о том, что соответствует или нет отдельно взятый экземпляр изделия требованиям нормативно-технической документации по надежности. При использовании только групповых норм показателей этого сделать невозможно. По групповым показателям надежности можно судить о соответствии или несоответствии требованиям НТД только от­дельной совокупности (партии) изделий.

Регламентация в НТД индивидуальных показателей надежности не означает, что к нестандартным (дефектным) по уровню надежности будут относиться все изделия, у которых в процессе эксплуатации будет прояв­ляться хотя бы одно повреждение. В этих случаях нужно четко разграни­чивать события: повреждение и отказ. К повреждениям относятся события, заключающиеся в нарушении исправного события изделия при сохранении работоспособного состояния, а к отказам — события, приводящие к на­рушению работоспособного состояния. Действующими стандартами четко оговорено, что одновременно с регламентацией в НТД показателей надеж­ности должны указываться критерии отказов и предельных состояний, которые должны регламентировать, какие дефекты относятся к повреждениям, а какие к отказам. Так, например, для сельскохозяйственной тех­ники к отказам могут не относиться такие дефекты, которые устраня­ются машинистом на месте эксплуатации и которые не приводят к сры­ву агротехнических сроков, а также дефекты, устраняемые путем использования комплекта запасных частей. Во всех случаях критерии отказов должны назначаться с учетом функционального назначения из­делий, экономической целесообразности и должны быть согласованы с потребителем.