Конспект(1)

г) при обработке изделия на изношенном оборудовании с плохой

оснасткой, у которых нет запаса точности, kт = 0,95 ... 1,0. При kт > 1, имеем брак (неточность) или специальный припуск для последующей более точной обработки.

Натуральным показателем запаса технологической точности, т. е. размера возможного регулирования точности, является величина:

Есть утверждения, что коэффициентом запаса точности в сфере эксплуатации изделия kз.т.э. является отношение допускаемой погрешности (неточности) параметра изделия в конце установленного срока

В таком случае, например, если отклонение размера новой детали составляет 0,05 мм, а допускаемое отклонение размера в конце срока службы или через установленный период времени составляет 0,2 мм, то

kз.т.э. = 0,2 / 0,05 = 4.

Однако, если ориентироваться на показатель натурального запаса точности Зт.т. (3т.т. = Т – ω < Т), то получаем, вероятно, более правильное вычисление коэффициента по формуле

Деталь (изделие) считается качественной до тех пор, пока ее размеры не вышли за пределы допуска Т в результате эксплуатационного износа или других причин. Подставляя во вторую формулу для kз.т.э. те же исходные данные, получаем kз.т.э. = (0,2 – 0,05) / 0,2 = 0,75. Разница в расчетах получается существенной. Выбор формулы расчета коэффициента запаса точности параметра в процессе эксплуатации kз.т.э. остается в компетенции оценщика этого показателя.

После того как определены необходимые показатели точности отдельных параметров изделия, определяют уровни точности этих параметров. Под уровнем точности показателя свойства (размера)

101

понимается значение q = Рбаз / Роц, где Рбаз и Роц – условные обозначения

единичных показателей точности (например, А, kд, kр, kт, Зт.т. и др.).

4.1.5. ПОКАЗАТЕЛИ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПРОДУКЦИИ

Показатели состава и структуры технических изделий входят в подгруппу конструктивных показателей и характеризуют количество самостоятельных частей (компонент) сложных машин, агрегатов или технических комплексов, а также число стандартных элементов в конструкции изделия и т. д. В то же время, показатели состава и структуры материалов характеризуют, например, в металлопродукции содержание химических элементов, структурных групп, их форму и размеры, а также связь этих показателей с численными характеристиками (показаниями) потребительских свойств.

Известно, что качество любого материала зависит от его химического состава и внутренней структуры, формирующейся в естественных условиях или в процессе технологической обработки. В результате этого получаются материалы с вполне определенными свойствами, совокупность которых и есть их качество. Объективно существует логическая цепочка: химический состав – технология – структура – свойства материала. Содержательно эту фактическую взаимосвязь изучают материаловедение и технология материалов. Однако для оценки качества материалов как промышленной продукции для производства техники материаловедческие сведения обрабатываются и преобразуются в соответствующие квалиметрические показатели уровня качества оцениваемого материала.

Показатели состава и структуры материалов выражают количество в них примесных элементов и структурные состояния этих видов продукции. Показателями состава материала являются: процентное содержание компонентов (например, количество легирующих элементов и их процентное содержание в стали), процентное содержание серы и золы в коксе, концентрация различных примесей в кислотах, в щелочах, в минеральной воде и в других средах и др.

Вообще говоря, вся совокупность свойств любой продукции определяется ее внутренним строением, в свою очередь зависящим от состава. Это обусловливает взаимосвязь свойств между собой и дает возможность по структуре судить о многих свойствах, а по одним свойствам оценивать другие. Так, например, механические свойства

102

углеродистых сталей можно узнать по их химическому составу и

структурам, а при необходимости – по магнитным свойствам, т. е. не используя разрушающие методы определения и контроля потребительских свойств.

Структура материала имеет определенные иерархические уровни: макроструктура, микроструктура, субструктура, мезоструктура, межатомная (например, кристаллическая). Комплекс потребительских свойств материала предопределяется структурами всех уровней. Однако установлено, что отдельные свойства и их единичные показатели обусловлены преимущественно структурой того или иного уровня. Это обстоятельство вызывает необходимость знать количественные зависимости характеристик свойств от показателей соответствующих структур.

Состав и структура материала как основа различных его свойств позволяют составить модель и установить математическую зависимость показателей потребительских свойств от показателей структуры и состава.

Известны зависимости практически всех потребительских свойств углеродистых и многих других сталей от содержания в них углерода. Это позволяет, зная процентное содержание углерода в составе стали, с достаточной точностью определить численные значения показателей потребительских свойств, что во многих случаях является важным приемом в процессе определения показателя качества (или уровня качества) исследуемой стали по сравнению с другими.

На примере сталей показано, как по показателям состава и структуры можно определять потребительские и иные свойства, если известна количественная зависимость между ними. В дальнейшем, используя методы квалиметрии, становится возможным определение показателя качества оцениваемого материала по отношению к принятому за базовый. Но если известны потребительские свойства сравниваемых (соотносимых) материалов, то при определении уровня качества следует проводить оценку качества непосредственно по показателям проявляемых материалом свойств.

Итак, какие показатели свойств следует отнести к показателям назначения, определяют при классификации показателей свойств оцениваемой продукции по их функциональной значимости для потребителя. Поэтому для группы показателей назначения нет строгой регламентации.

103

4.2. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ

4.2.1.ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

НАДЕЖНОСТИ

Надежность – свойство изделия сохранять в установленных пределах времени значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения, транспортировки и других действий.

Характеристики надежности отражают качественную сторону следующих объектов:

а) изделие – единица промышленной продукции, количество которой может исчисляться в штуках (экземплярах); к изделиям допускается относить завершенные и незавершенные предметы производства, в том числе заготовки (ГОСТ 15895-77);

б) элемент – составная часть изделия; в) система – совокупность совместно действующих элементов,

предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций. Понятия «элемент» и «система» могут взаимно трансформироваться

взависимости от поставленной задачи. Например, станок с точки зрения надежности можно рассматривать как систему, состоящую из отдельных элементов – узлов, механизмов, деталей и т. д., но станок, установленный

вавтоматической линии, на которую заданы требования по надежности, должен рассматриваться уже как ее элемент.

Надежность изделия – это комплексное свойство, которое в зависимости от назначения и условий эксплуатации может включать: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивость работы, режимную управляемость, живучесть и т. п. Однако чаще всего при оценке качества технических изделий определяют значения таких показателей свойств, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Взависимости от вида изделия, его назначения и условий эксплуатации надежность может оцениваться только частью составных свойств надежности (ГОСТ 27.003-90). Если, например, изделие невосстанавливаемое, то для него в состав свойств надежности не входит ремонтопригодность.

104

Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять

работоспособность в течение заданного времени или наработки в определенных условиях эксплуатации.

Работоспособное состояние – состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя при этом допустимые значения всех основных параметров, установленных нормативнотехнической документацией (НТД) и/или проектно-конструкторской документацией.

Исправное состояние – состояние, при котором изделие соответствует всем требованиям нормативно-технической и/или проектноконструкторской документации.

Долговечность – свойство изделия сохранять во времени работоспособность, с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта, до его предельного состояния, оговоренного технической документацией.

Долговечность обусловлена наступлением таких событий, как повреждение или отказ.

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправности изделия.

Неисправное состояние – состояние, при котором изделие не удовлетворяет хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Неисправное изделие может быть работоспособным. Например, снижение плотности электролита в аккумуляторных батареях, повреждение облицовки автомобиля означает неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен. Неработоспособное изделие является одновременно и неисправным.

Отказ – событие, в результате которого происходит полная или частичная утрата работоспособности изделия.

Отказы классифицируют по различным признакам, а именно: по причинам возникновения, по характеру возникновения и по характеру проявления, а также по сложности и месту устранения.

Причинами возникновения отказов могут быть:

– конструктивные ошибки и недостатки (например: недостаточная прочность отдельных элементов или конструкции; неудачная компоновка узлов; нетехнологичность конструкции, относящаяся к выполнению заготовок, механической и термической обработке, сборке и разборке; недостаточная защищенность конструкции от попадания влаги пыли, от

105

разогрева; назначение материала, не соответствующего условиям работы

отдельных деталей; неудобство обслуживания и др.);

–производственные недостатки в изготовлении (например: скрытые дефекты – раковины, рыхлоты, мелкие трещины, инородные включения, локальные неоднородности материала; некондиционные материалы; нарушения технологии изготовления и сборки и др.);

–неправильная эксплуатация и техническое обслуживание (например: невыполнение эксплуатационных инструкций, несоблюдение правил технического обслуживания из-за низкой квалификации обслуживающего персонала; неисправности вспомогательных механизмов

ит.д.);

–внешние факторы (например: повышенная или низкая температура, повышенная влажность, повышенное или пониженное атмосферное давление, загрязненность воздуха и др.);

–некачественный ремонт (например: несоответствие материала; несоответствие технологии изготовления – методов, режимов, точности и качества обработки; несоответствие технологии сборки первоначальным условиям изготовления; плохой контроль за проведением ремонта).

По характеру возникновения отказы могут быть:

–внезапными, которые заранее их предусмотреть невозможно;

–постепенными, когда условия, приводящие к отказу, накапливаются постепенно (износ, перегрев, усталостные явления, старение, деформации);

–периодическими, повторяющимися через некоторые промежутки времени, по мере накопления условий, приводящих к отказу; после восстановления нормальных условий (температура, давление и др.) система самовосстанавливается и продолжает функционировать.

Проявления отказов могут быть явными, скрытыми, независимыми

изависимыми. Независимым отказом является такой, который не вызван отказом других элементов системы. Отказ какого-либо элемента системы, случившийся в результате отказа других ее элементов, является

зависимым. Отказ может быть также случайным или явно закономерным.

В теории надежности отказ обычно рассматривается как событие независимое, случайное.

В зависимости от сложности устранения различают отказы устраняемые в порядке технического обслуживания и устраняемые при среднем или капитальном ремонте. В зависимости от места устранения

106

различают отказы, не устраняемые в эксплуатационных условиях и

устраняемые в стационарных условиях.

Так как долговечность характеризует продолжительность работы изделий по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и техническом обслуживании, то основным мерилом долговечности является наработка и, в частности, технический ресурс.

Наработка – продолжительность (например, в часах или циклах) или объем работы изделия (например, в тоннах, километрах, кубометрах и прочих единицах).

Ресурс – суммарная наработка изделия от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Предельное состояние – состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация (применение) недопустима по требованиям безопасности или нецелесообразна по экономическим причинам либо когда восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно из-за неустранимого снижения эффективности. Предельное состояние наступает в результате исчерпания ресурса или в аварийной ситуации.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделий или ее возобновления после ремонта от начала его применения до наступления предельного состояния.

Неработоспособное состояние – состояние изделия, при котором оно не способно нормально выполнять хотя бы одну из заданных функций.

Перевод изделия из неисправного или неработоспособного состояния в исправное или работоспособное происходит в результате восстановления.

Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) изделия с целью восстановления его работоспособности (устранения неисправности).

По способности к восстановлению изделия подразделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Восстанавливаемое изделие – изделие, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации.

107

Невосстанавливаемое изделие – изделие, работоспособность

которого в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации.

Основным способом восстановления работоспособности является ремонт. В зависимости от того, предусмотрены или нет операции ремонта, изделия подразделяются на ремонтируемые и неремонтируемые.

Ремонтируемое изделие – это изделие, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документациями.

Неремонтируемое изделие – изделие, ремонт которого невозможен или не предусмотрен нормативно-технической, проектно-конструкторской и эксплуатационно-ремонтной документациями.

Большинство изделий машиностроения относятся к ремонтируемым. К неремонтируемым могут быть отнесены, например, подшипники, шпонки, шестерни, ремни, рукава высокого давления, манжеты, уплотнения и другие изделия машиностроения.

Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем обнаружения и устранения дефекта и неисправности технической диагностикой, обслуживанием и ремонтом. Это свойство обусловлено в основном компоновочным решением изделия.

Используют такие показатели ремонтопригодности, как среднее время восстановления, вероятность восстановления, коэффициент ремонтосложности и др.

Время восстановления – основной показатель ремонтопригодности, характеризующий календарную продолжительность операций по восстановлению работоспособного состояния изделия или продолжительность профилактических операций по техническому обслуживанию.

Сохраняемость – свойство изделий непрерывно сохранять значения установленных показателей его качества в заданных пределах в течение длительного хранения и транспортирования.

Срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и/или транспортирования изделия в заданных условиях, в течение и после которых сохраняются исправность, а также значения показателей безотказности, долговечности и ремонтнопригодности в пределах, установленных нормативно-технической документацией на данный объект.

108

Безотказность, как одна из важнейших составляющих надежности,

характеризуется закономерностями возникновения отказов, а ремонтопригодность – закономерностями их предупреждения и устранения. Долговечность определяется интенсивностью и продолжительностью действия этих закономерностей, их постоянными изменениями в допустимых пределах на протяжении всего срока службы.

Надежность постоянно изменяется в процессе эксплуатации технического изделия и при этом характеризует его состояния. Схема изменения состояний эксплуатируемого изделия приведена на рис. 4.1.

Исходное состояние

Рис. 4.1. Схема изменения состояний изделия

Для количественной характеристики каждого из свойств надежности изделия служат такие единичные показатели, как наработка до отказа и на отказ, наработка между отказами, ресурс, срок службы, срок сохраняемости, время восстановления и другие. Значения этих величин получают по данным испытаний или эксплуатации.

Обобщенные показатели надежности, такие как коэффициент готовности, коэффициент технического использования и коэффициент оперативной готовности, вычисляются по данным единичных показателей. Номенклатура показателей надежности приведена в табл. 4.1.

109

Таблица 4.1. Примерная номенклатура показателей надежности

110