ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И РЕМОНТА МАШИН

Понятия и определения теории надежности и ремонта машин устанавливаются стандартами ГОСТ 27.002-89 и ГОСТ 18322-87. Они обязательны к применению для всех видов техдокументации и литературы. Для каждого понятия стандартизован один термин, применение терминов-синонимов не допускается.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Это свойство определяет эффективность функционирования изделия во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, надежность оценивается через показатели частных свойств - долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость, каждым в отдельности или в различных их сочетаниях.

Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или наработки. Проявляется оно как в режиме работы, так и в режиме ожидания.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния с возможными перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Долговечность разделяют на физическую и моральную.

Физическая долговечность - это продолжительность работы машины в средних условиях эксплуатации до капитального ремонта или списания. Списание производится тогда, когда эксплуатация становится опасной, технически невозможной, а восстановление - экономически нецелесообразным.

Моральная долговечность - это продолжительность работы машины, после которой ее конструкция становится технически и экономически не эффективной по сравнению с новыми типами машин.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение и после режима ожидания, хранения и транспортирования. Изделие в период его применения (эксплуатации) может находиться в исправном, неисправном, работоспособном, неработоспособном состояниях. Особое состояние изделия - его предельное состояние. Переход из одного состояния в другое характеризуется событиями - повреждением или отказом. Исправное состояние (исправность) - состояние объекта, при котором он удовлетворяет всем требованиям нормативно-технической документации (НТД).

Неисправное состояние (неисправность) - состояние объекта, при котором он не удовлетворяет хотя бы одному из требований НТД.

Работоспособное состояние (работоспособность) - состояние объекта, при котором изделие способно выполнять заданные функции, соответствующие требованиям НТД.

Неработоспособное состояние (неработоспособность) - состояние объекта, при котором не выполняется хотя бы один параметр заданных функций изделия, указанных в требованиях НТД. Предельное состояние - состояние объекта, при достижении которого его дальнейшее применение (эксплуатация) по назначению недопустимо, невозможно или нецелесообразно.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении его работоспособного состояния.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Причина отказа - явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа. Объекты или изделия делятся на ремонтируемые и неремонтируемые.

Ремонтируемый - это такой объект, для которого возможность проведения ремонтов и технического обслуживания предусмотрена НТД.

Неремонтируемый - это такой объект, для которого ремонты и техобслуживание не предусмотрены НТД. Абсолютное большинство машин и их сборочных единиц относятся к ремонтируемым. К неремонтируемым могут быть отнесены подшипники качения, ременные и зубчатые передачи, рукава высокого давления, манжеты и уплотнения, фрикционные накладки, пружины и др. Величина, характеризующая одно из свойств или нескольких свойств надежности, называется показателем надежности.

Наработка - продолжительность или объем работы объекта.

Ресурс - наработка объекта от начала его применения до предельного состояния. Важнейшими понятиями в теории надежности являются работоспособное состояние (работоспособность) и отказ.

Отказы узлов и деталей горных машин могут быть аварийными (случайными) или естественными (предсказуемыми).

Аварийные - это, к примеру, деформации или поломки рабочего инструмента выемочных горных машин, предохранительных клапанов из-за загрязнения рабочих жидкостей гидросистем, поломки зубьев шестерён и др. Естественные повреждения и отказы возникают при нормальных условиях эксплуатации машин. К ним относятся абразивный износ, усталость поверхностных слоёв, смятие поверхностей контакта. Качение без скольжения вызывает усталость поверхностных слоёв. При качении с относительным скольжением наблюдаются усталость и износ (зубчатая пара). Каждому виду взаимодействия деталей друг с другом соответствует свой вид отказа.

Отказы классифицируются:

1) по характеру утраты работоспособности - внезапные и постепенные;
2) по взаимосвязи с другими отказами - независимые и зависимые;
3) по возможности контроля параметра - неконтролируемые и контролируемые; характеру повреждения детали - недопустимый и допустимый; причине возникновения - конструкционный, производственной и эксплуатационной; времени возникновения - при хранении и транспортировании, при эксплуатации (при освоении, до 1-го капитального ремонта, после капитального ремонта). Для установления причины отказа необходима полнота информации о нем: наработка испытуемой машины с начала испытаний и наработка к моменту каждого отказа; место отказа (тип и номер по каталогу отказавшей детали); время отказа (астрономическое); вид отказа (разрушение, течь, заедание и т.д.); условия среды в момент отказа (температура, влажность, вибрации, удары и др.), действия обслуживающего машину персонала.

Отказы механических устройств могут происходить по следующим причинам:

1) износ и нарушение условий трения;
2) недостаточная прочность;
3) недопустимые деформации;
4) старение и коррозия материалов;
5) нарушение регулировок и центровок;
6) нарушение крепления и соединения отдельных деталей и узлов;
7) непредусмотренные контакты и соприкосновения отдельных деталей;
8) неправильное назначение допусков.

Для гидравлических пневматических систем основными причинами отказов являются: нарушение герметичности систем, перегрев рабочей жидкости, чрезмерное загрязнение рабочей жидкости, ее кавитация, а в отдельных случаях - замерзание рабочей жидкости или конденсата. Для электрических устройств: чрезмерные напряжения, частота и сила тока в обмотках электрических аппаратов. В отдельных случаях - это старение материалов изоляции, ее неприспособленность к перегреву или переохлаждению на морозе.

Отказы горно-металлургического оборудования связаны с совместным воздействием большого числа различных факторов - динамических нагрузок, температур, влажности и запыленности окружающей среды, качества технического обслуживания и ремонта машин, выполнения правил технической эксплуатации и др. Поэтому отказы носят случайный характер, а сам отказ трактуется как случайное событие.

Главной характеристикой случайного события «А» является вероятность Р(А) его появления в результате испытания. При расчетах надежности испытаниями обычно считают многократно повторяющееся периоды эксплуатации, в течение которых накапливают статистические данные об отказах. Вероятность события «А» - это отношения числа возможных результатов испытания, благоприятствующих появлению события «А», к общему числу всех возможных результатов испытания: Р(А) = m/n, где m - число результатов испытания, благоприятствующих событию «А»; n - общее число всех возможных результатов испытания. В каждом испытании могут происходить несколько различных случайных событий: несовместимые или совместимые, независимые или зависимые. Несовместимыми называются два таких случайных события, которые не могут произойти в одном и том же испытании. Особенно существенными являются группы попарно несовместимых событий. Применительно к горно-металлургическому оборудованию, например, когда имеет место группа из трех событий, заключающихся в появлении отказа, переходе оборудования в работоспособное состояние или в состояние технического обслуживания, два из этих событий не могут появиться одновременно.