9 Расчет показателей надежности

9.1 Общие положения

Для исследования надежности оборудования и технологических схем, для разработки мероприятий по обеспечению и оптимизации их надежности необходимо, прежде всего, иметь количественные характеристики (оценки) этого комплексного свойства.

Показатель надежности – это количественная характеристика, или оценка, одного либо нескольких свойств, составляющих его надежность. Показатель надежности может быть как размерной, так и безразмерной величиной.

Все основные показатели надежности разделяют на два класса: единичные и комплексные.

К единичным относят:

	Показатели
Безотказность	Вероятность безотказной работы Средняя наработка до отказа Гамма-процентная наработка до отказа Средняя наработка на отказ Интенсивность отказов Параметр потока отказов
Долговечность	Средний ресурс Гамма-процентный ресурс Назначенный ресурс Средний срок службы Гамма-процентный срок службы Назначенный срок службы
Ремонтопригодность	Вероятность восстановления в заданное время Среднее время восстановления Интенсивность восстановления
Сохраняемость	Средний срок сохраняемости Гамма-процентный срок сохраняемости

Оценка показателей надежности изделий должна осуществляться во взаимосвязи с эффективностью их функционирования и экономической эффективностью.

Методы оценки надежности и эффективности для изделий химического машиностроения устанавливаются ГОСТами и руководящими нормативными документами. Например, РД 26-01-143-83 НАДЕЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ. Оценка надежности и эффективности при проектировании. В этом документе обосновываются численные значения показателей надежности и обоснование численных значений показателей надёжности и эффективности изделия, подлежащих включению в конструкторскую и нормативно-техническую документацию; обосновываются технико-экономические требования к разрабатываемому изделию, обеспечивающие заданный уровень его надёжности и эффективности. В задачах, также, обеспечение сравнения вариантов конструктивных решений изделия и прогнозирование надёжности и эффективности функционирования изделий для учета в системе ценообразования.

Оценка показателей надёжности и эффективности функционирования изделий химического машиностроения должна проводиться расчётным методом.

Для изделий (элементов изделия), не имеющих аналогов, оценка показателей надежности должна проводиться экспертным методом в соответствии с ГОСТ 23554.0-79, ГОСТ 23554.1-79 и ГОСТ 23554.2-81.

Расчет показателей надежности выполняют на двух стадиях:

• предварительный (ориентировочный) расчет – на стадии технического задания на разработку изделия (ТЗ) с целью оценки значений показателей в выдвигаемых требованиях заказчика и служит основанием для их внесения в ТЗ;

• уточненный расчет – на стадии технического проекта (ТП) с целью подтверждения соответствия значений показателей требованиям ТЗ и служит основанием для их включения в конструкторскую документацию.

Показатели надёжности изделия, нормируемые в соответствии с РД РТМ 26-01-135-81 и ОСТ 26-01-150-82 и необходимые для расчета эффективности изделия, приведены в табл. 9.1.

Расчету надежности должен предшествовать анализ условий эксплуатации и конструкции изделия. При анализе определяются элементы (сборочные единицы, детали), приводящие к отказам изделия, и взаимосвязь отказывающих элементов; выявляются факторы, приводящие к разрушению элементов изделия, соответствующий им характер проявления разрушения (постепенный или внезапный) и возможность наблюдения за разрушением (или его проявлением). Наличие последнего обстоятельства дает возможность предупреждать отказы путем своевременного проведения ремонта (технического обслуживания) и является основой при определении системы планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания.

Показатели надежности и эффективности функционирования рассчитывают исходя из годового фонда времени (8640 ч), т. к. экономические характеристики, используемые в расчете экономической эффективности, определяются за годовой цикл эксплуатации (период между ежегодными остановочными ремонтами, включая время простоя в одном из них).

Таблица 9.1

Наименование показателей	Обозначение	Определение по
Показатели безотказности Наработка на отказ, ч	Т	ГОСТ 13377-75
Показатели долговечности
Ресурс между плановыми ремонтами текущими, ч	Тpт
средними, ч	Тpс	ГОСТ 18322-78
капитальными, ч	Тpк
Срок службы до списания, лет	Тсл	ГОСТ 13377-75
Показатели ремонтопригодности
Среднее время восстановления, ч	Тв
Продолжительность плановых ремонтов		ГОСТ 18322-78
текущего, ч	Тпт
среднего, ч	Тпс
капитального, ч	Тпк
Комплексные показатели		ГОСТ 13377-75
Коэффициент готовности	Кг
Коэффициент технического использования	Кти

Исходными данными для расчета надежности и эффективности функционирования разрабатываемого изделия являются:

1. показатели надежности элементов (сборочных единиц, деталей) аналога, эксплуатируемого в сходных условиях, полученные в соответствии с РД РТМ 26-01-136-81 в виде «точечных» оценок;

2. техническая характеристика разрабатываемого изделия, оговоренная в конструкторской документации.

Исходными данными для расчета надежности объекта могут быть (в соответствии с ГОСТ Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения):

1. априорные данные о надежности объектов-аналогов, составных частей и комплектующих изделий рассматриваемого объекта по опыту их применения в аналогичных или близких условиях;

2. оценки показателей надежности (параметры законов распределения характеристик надежности) составных частей объекта и параметров примененных в объекте материалов, полученные экспериментальным или расчетным способом непосредственно в процессе разработки (изготовления, эксплуатации) рассматриваемого объекта и его составных частей;

3. расчетные и/или экспериментальные оценки параметров нагруженности примененных в объекте составных частей и элементов конструкции.

Источниками исходных данных для расчета надежности объекта могут быть:

• стандарты и технические условия на составные части объекта, применяемые в нем комплектующие элементы межотраслевого применения, вещества и материалы;

• справочники по надежности элементов, свойствам веществ и материалов, нормативам продолжительности (трудоемкости, стоимости) типовых операций ТО и ремонта и другие информационные материалы;

• статистические данные (банки данных) о надежности объектов-аналогов, входящих в их состав элементов, свойствах применяемых в них веществ и материалов, о параметрах операций ТО и ремонта, собранные в процессе их разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации;

• результаты прочностных, электрических, тепловых и иных расчетов объекта и его составных частей, включая расчеты показателей надежности составных частей объекта.

При наличии нескольких источников исходных данных для расчета надежности объекта приоритеты в их использовании или методы объединения данных из разных источников должны быть установлены в методике расчета. В расчете надежности, включаемом в комплект рабочей документации на объект, предпочтительным должно быть применение исходных данных из стандартов и технических условий на составные части, элементы и материалы.

Для расчёта надёжности и эффективности функционирования на основании конструктивной схемы изделия и критериев его отказа следует составлять структурную схему расчёта надёжности, состоящую из последовательно соединённых элементов – сборочных единиц (деталей), выход из строя каждой из которых приводит к отказу изделия.

Расчёт рекомендуется выполнять в следующем порядке: