Глава 01.2. Классификация и характеристики отказов
· Отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).
По своей Природе отказы могут быть:
· Случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;
· Систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.
Основные признаки классификации отказов:
· дальнейшее использование объекта;
Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:
Характер возникновения:
· Внезапный отказ – отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта;
· Постепенный отказ – отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения качества объекта.
Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (трещины – хрупкое разрушение, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы.
Постепенные отказы — связаны с износом деталей и старением материалов.
Причина возникновения:
· Конструкционный отказ , вызванный недостатками и неудачной конструкцией объекта;
· Производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;
· Эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации.
Характер устранения:
· Устойчивый отказ;
· Перемежающийся отказ (возникающий/исчезающий). последствия отказа: легкий отказ (легкоустранимый);
· Средний отказ (не вызывающий отказы смежных узлов – вторичные отказы);
· Тяжелый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).
Дальнейшее использование объекта:
· полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения;
· Частичные отказы, при которых объект может частично использоваться.
Легкость обнаружения:
· Очевидные (явные) отказы;
· Скрытые (неявные) отказы.
Время возникновения:
· Приработочные отказы, Возникающие в начальный период эксплуатации;
· Отказы при нормальной эксплуатации;
· Износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и пр.
Понятие отказа. Классификация отказов
Надежность является одним из самых важных показателей современной техники. Современные мир требует, чтобы используемые человеком технические объекты были максимально надежными. Отказы таких объектов, как инфраструктурные объекты, объекты транспорта и т.п. приводят к большим экономическим потерям и даже смертям. Поскольку не существует абсолютно надежных технических устройств, требуется уметь повышать надежность систем за счет изменения внутренней структуры объектов, резервирования, выбора оптимальной стратегии обслуживания и т.п.
Всё большая взаимосвязанность многих важных для промышленности и населения систем приводит к увеличению роли теории надежности в проектировании и эксплуатации техники.
Надежность – свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации.
Теория надежности – это наука, изучающая закономерности отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Основными объектами её изучения являются:
- критерии надежности технических систем;
- методы анализа надежности в процессе проектирования или эксплуатации технических систем;
- методы синтеза надежных технических систем;
- пути обеспечения и повышения надежности техники;
- математические модели функционирования систем различного назначения;
- влияние надежности на риски использования техники.
Базой математического аппарата теории надежности являются различные разделы математики:
- теория вероятностей;
- математическая статистика;
- математическая логика;
- теория случайных процессов;
- теория массового обслуживания;
- теория графов;
- теория оптимизации;
- и др. дисциплины
Существуют разные подходы к надежности:
- физический – изучает физические процессы, приводящие к старению, потере качеству и отказу технической системы;
- статистический – изучает статистические данные об отказах, эмпирически определяет показатели надежности технических систем;
- математическая – использует математические модели для анализа надежности технических систем или синтеза надежных систем.
В этом курсе рассматриваются математический и статистический подход к надежности.
Понятие отказа. Классификация отказов
Центральное понятие теории надежности – отказ.
Отказ – событие, после возникновения которого характеристики технического объекта (параметры) выходят за допустимые пределы. Отказ – понятие, которое необходимо определять для каждого вида техники.
Критерий отказа – признак, согласно которому устанавливается факт возникновения отказа.
Классификация отказов
В зависимости от классификационных признаков отказы делятся на следующие виды:
по характеру процесса возникновения — внезапные, постепенные;
по влиянию на работоспособность — полные, неполные (частичные);
по внешнему проявлению — явные, неявные;
по взаимосвязи отказов — зависимые, независимые;
по времени существования — устойчивые, сбои, перемежающиеся;
по причине — конструкционные, производственные, эксплуатационные.
Внезапные отказы проявляются в виде резких изменений одного или нескольких основных параметров под воздействием скрытых случайных факторов, связанных с внутренними дефектами элементов, ошибками операторов и т. д.
Постепенные отказы развиваются сравнительно медленно, являются чаще всего следствием износа и старения элементов, нарушения регулировок и т. п.
Деление отказов на внезапные и постепенные является условным. Практически почти любой внезапный отказ есть следствие постепенного развития каких-то неисправностей в объекте (при нормальных условиях эксплуатации), которые остаются незаметными для нас. Однако при появлении соответствующих методов и средств контроля, обеспечивающих увеличение глубины и достоверности контроля, отказы, ранее считавшиеся внезапными, переходят в группу постепенных.
Полные отказы приводят к полному нарушению работоспособности, а неполные (частичные) вызывают ухудшение качества его функционирования. Примерами частичных отказов могут служить увеличение времени уборки-выпуска шасси.
Явные отказы обнаруживаются сразу при внешнем осмотре или при включении устройства в работу. Для обнаружения неявных отказов требуется применение специальных средств контроля.
Зависимые отказы — отказы элементов, обусловленные повреждением или отказом другого элемента. Они происходят в результате перегрузок первых, связанных с отказами других элементов. Отказ плунжерного насоса может привести к отказу обратных клапанов забивке фильтров и т.д.
Независимые отказы не обусловлены отказом какого-либо другого объекта.
Устойчивые отказы устраняются только после выполнения специальных восстановительных работ.
Сбой — самоустраняющийся отказ, который приводит к кратковременному нарушению работоспособности устройства. Отказы такого вида исчезают самопроизвольно без вмешательства оператора. Наиболее характерны сбои для электронно-вычислительных устройств: здесь даже один сбой может быть причиной совершенно неверных результатов реализации программы вычислений.
Перемежающиеся отказы представляют собой случай, когда один и тот же отказ периодически появляется и самоустраняется. Например, при поврежденной изоляции оголенный участок электропровода периодически может касаться корпуса воздушного судна (при эволюциях воздушного судна), вызывая нарушения в работе определенной аппаратуры. Периодически повторяющийся один и тот же сбой в ЦВМ также можно отнести к перемежающимся отказам.
Конструкционный отказ появляется в результате ошибок и нарушения норм конструирования устройства.
Производственный отказ возникает в результате нарушения установленной технологии изготовления или ремонта устройства.
Эксплуатационный отказ является следствием нарушения установленных правил эксплуатации объекта.
В зависимости от последствий отказы авиационной техники делятся на следующие четыре группы:
катастрофические — которые, как правило, ведут к авиационному происшествию (заклинивание рулей, невыпуск шасси и т. д.);
критические — которые могут привести к авиационному происшествию и парирование которых в полете требует больших эмоциональных и физических напряжений от экипажа (самовыключение одного из авиадвигателей, отказ системы автоматического управления полетом в некоторых режимах ее работы и т. п.);
граничные, которые приводят к значительному ухудшению условий полета, но не угрожают безопасности полета (отказ одного- двух насосов из шести имеющихся, отказ какого-либо из приборов на приборном пульте одного из пилотов при наличии такого прибора у другого пилота и т. д.);
безопасные, которые не приводят к опасным последствиям и создают экипажу (пассажирам) при выполнении полета лишь незначительные затруднения (отказы отдельных ламп освещения, электронагревательных элементов в кухне и т. д.).
Функциональный отказ — потеря комплексом бортовых систем способности выполнять предназначенную для него функцию (рулевого управления, производства электроэнергии, навигации и т. д.).
В зависимости от приспособленности к восстановительным работам устройства делятся на ремонтируемые и неремонтируемые, восстанавливаемые и невосстанавливаемые.
Ремонтируемым называется устройство, исправность и работоспособность которого при отказе могут быть восстановлены путем ремонта, если это предусмотрено нормативно-технической документацией.
Неремонтируемым является устройство, исправность и работоспособность которого при отказе не подлежит восстановлению путем ремонта (лампы накаливания, электронные лампы, микросхемы, залитые компаундами блоки и т.д.).
Восстанавливаемым устройством называется такое, которое после отказа подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях эксплуатации (в рассматриваемой ситуации).
Невосстанавливаемым, называется устройство, работоспособность которого после отказа не подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях эксплуатации.
Ремонтируемое устройство может быть принято как восстанавливаемое и как невосстанавливаемое, в зависимости от рассматриваемой ситуации. Например, гидроаккумулятор является ремонтируемым. При некоторых отказах он является восстанавливаемым в условиях эксплуатации (нарушение герметичности зарядного клапана). При других отказах (внутренняя негерметичность) в условиях эксплуатации гидроаккумулятор оказывается невосстанавливаемым. Но он может быть отремонтирован, т. е. восстановлен на ремонтном заводе. Таким образом, понятия о восстанавливаемых или невосстанавливаемых устройствах являются относительными к рассматриваемым ситуациям (характер отказа, условия эксплуатации или ремонта),
Неремонтируемое устройство является в то же время и невосстанавливаемым, а ремонтируемое устройство может быть восстанавливаемым в одних условиях и невосстанавливаемым в других.