6.4. Показатели долговечности

Показатели долговечности характеризуют свойство технического изделия сохранять во времени работоспособность до наступления предельного состояния, когда оно теряет работоспособность при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Перечень используемых показателей долговечности таков:

T_p — средний ресурс, т.е. средний технический ресурс до капитального ремонта;

T_pγ — гамма-процентный ресурс;

T_рн — назначенный ресурс;

Т_р.у. — установленный ресурс;

Т_сл — средний срок службы;

Т_сл.γ — гамма-процентный срок службы.

Т_сл.н — назначенный срок службы;

Т_сл.у — установленный срок службы;

Т_сп — срок службы до списания изделия или предельный срок службы.

Понятие "ресурс" характеризует долговечность по наработке изделия, а "срок службы" — по календарному времени.

Исходные данные для расчета ресурса, порядок его расчета и статистической оценки, а также правила установления требуе­мого ресурса изделий регламентированы методическими указа­ниями МУ10-71 "Промышленные изделия. Определение ресурса" (М..: Изд-во стандартов, 1972).

Так как под ресурсом понимается суммарная наработка до предельного состояния, то его показатели определяются по фор­мулам, аналогичным формулам наработки на отказ.

Средний ресурс изделия — это математическое ожидание его ресурса. Статистическая оценка среднего ресурса такова:

(6.20)

где Т_рі — ресурс i-го объекта;

N — число изделий, поставленных на испытания или в эксплуатацию

Гамма-процентный ресурс выражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью у процентов не достигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс является основным расчетным показателем, например, для подшипников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя состоит в возможности его определения до завершения испытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Вероятность обеспечения ресурса T_pγ, соответствующую значению γ/100, определяют по формуле

(6.21)

где T_p — наработка до предельного состояния (ресурса);

γ — число изделий (%), не достигающих с заданной вероятностью предельного состояния.

Значение гамма-процентного ресурса определяют с помощью кривых распределения ресурсов (рис. 22).

Рис. 22. Определение значения гамма-процентного ресурса: а и б — кривые соответственно убыли и распределения ресурсов

Назначенный ресурс — суммарная наработка, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным ресурсом понимается технически обоснованная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конструкцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределам которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Средний срок службы — математическое ожидание срока службы. Статистическую оценку среднего срока службы определяю по формуле:

(6.22)

где Т_ся — срок службы i-го изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью у, выраженной в процентах. Для его расчета используют соотношение

(6.23)

Назначенный срок службы — суммарная календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономический обоснованный срок службы, обеспечиваемый конструкцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого ; изделие не должно достигать предельного состояния.

Предельный срок службы Т_сп означает календарную продолжительность эксплуатации или использования изделия до мо­мента его списания и снятия с эксплуатации (использования). Он определяется аналогично тому, как определяют, например, средний срок службы.

Известно, что основной причиной снижения показателей до­лговечности изделия является износ его деталей.

Изнашиванием называется процесс постепенного поверхностного разрушения материала деталей машин в результате трения о них других деталей, твердых тел или частиц. Известно, что сопротивление материала изнашиванию зависит не только от свойств этого материала, но и от многих условий, в которых происходит трение. К этим условиям (факторам) относятся: свойства сопряженного тела, свойства промежуточной среды, температура на поверхности и т.д.

На рис. 23 приведена типичная кривая зависимости характе­ристик износа от длительности испытаний или эксплуатации изделий.

Износ характеризуется тремя периодами:

1. Период начального износа или период приработки, когда происходит переход от исходного состояния поверхности трения к относительно устойчивому состоянию. В течение периода приработки темп износа со временем уменьшается, приближаясь к некоторой постоянной величине, характерной для периода установившегося износа.