Классификация отказов. Наработка к отказу как случайная величина

Отказы подразделяются на отказы функционирования, при которых выполнение функций объектом прекращается (например, поломка зубьев шестерни), и параметрические, при которых хотя бы один параметр объекта изменяется в недопустимых пределах (падение давления топлива на выходе из топливного насоса и т.п.).

В соответствие с причинами и характером развития и проявления отказы подразделяются на:

— внезапные, возникающие в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, скачкообразно превышающих возможности объекта (поломки, перегрузок, заедания);

— постепенные по развитию и внезапные по проявлению (усталостные разрушения, перегорания ламп);

— постепенные, представляющие собой выходы параметров за границы допуска в процессе эксплуатации или хранения в результате изнашивания, старения, коррозии, и т.д.

По своим последствиям отказы могут быть:

— легкими, (легкоустранимыми);

— средними - не вызывающими разрушений других узлов;

— тяжелыми - вызывающими вторичные разрушения или жертвы.

По характеру устранения отказы делятся на:

— устранимые, причины возникновения которых известны и могут быть полностью устранены, что исключает их возникновение при дальнейшей эксплуатации;

— неустранимые, причины возникновения которых не могут быть устранены для объектов данного вида.

В свою очередь устранимые отказы подразделяются по сложности устранения на устранимые в порядке технического обслуживания, в порядке среднего или капитального ремонта.

Отказы подразделяются также по наличию внешних проявлений на:

— явные, появление которых сопровождается признаками, непосредственно воспринимаемыми органами чувств наблюдателя или средствами контроля;

— скрытые, обнаружение которых невозможно без проведения дополнительных операций по контролю работоспособности объекта.

По времени возникновения отказы делятся на:

— приработочные, возникающие в первый период эксплуатации и связанные с отсутствием приработки и с попаданием на сборку дефектных элементов, не отбракованных контролем; при нормальной эксплуатации, характеризуемой практически постоянной или незначительно изменяющейся интенсивностью отказов;

— износовые.

Названным временным интервалам соответствуют три отличающихся явно выраженных участка кривой изменения интенсивности отказов, представленной на рисунке 3.

Рис. 3. - Типичные формы кривых, являющихся основными характеристиками надежности элементов.

P(t) - вероятность безотказной работы; f(t) - плотность распределения отказов; λ(t) - интенсивность отказов

С целью уменьшения отказов на участке приработки вводят тщательный контроль качества материалов и комплектующих элементов, а также специальные приработочные испытания. Обычно в расчетах надежности первый участок кривой не учитывают, а используется второй участок, на котором в основном проявляются отказы случайного характера, вызванные неблагоприятным сочетанием допусков или увеличением непредусмотренных нагрузок. На третьем участке, называемом периодом старенияили износа, происходят необратимые физико-химические изменения, когда интенсивность отказов монотонно возрастает и надежность соответственно снижается.

Рассмотрим процесс возникновения постепенного отказа.

Обозначим величину параметра, характеризующего работоспособность изделия – η . Параметрами, характеризующими работоспособность могут быть: линейный износ, длина усталостной трещины, площадь или глубина коррозии.

Изобразим изменение ηво времени для двух изделий:

Рис. 4. Изменение параметра η во времени.

Функция η_(t),значение которой при любом значении аргумента является величиной случайной, называется случайной функцией.

В том случае, когда аргумент случайной функции может принимать любые значения в заданном интервале числовой оси, функция называется случайным процессом. Таким образом, изменение параметров, характеризующих работу изделия в зависимости от времени можно рассмотреть как случайный процесс.

Если известна предельная величина износа М, при достижении которой наступает отказ изделия, то время достижения этой предельной величины случайным процессом η_(t)будет величиной случайной, т.е. наработка к отказу Т есть величина случайная.

Рис. 4. Возникновение постепенного отказа.

Покажем схематично возникновение внезапного отказа:

Рис. 5.Возникновение внезапного отказа.

На этом рисунке S есть действующая на элемент нагрузка. В процессе эксплуатации она случайным образом меняется. Изменение во времени нагрузки S представляет собой непрерывный случайный процесс S_(t) . Поэтому наработка Т, при которой происходит выброс процесса нагружения за допустимый уровень M, будет величиной случайной.

Таким образом, как и в случае постепенных отказов, наработка к моменту появления внезапного отказа является величиной случайной.