Проблема надежности и ее значение для современной техники
Проблемой надежности занимались всегда с тех пор, как появилась техника. Ненадежные изделия никогда никому не были нужны.
В последнее время проблема надежности технических систем и входящих в них элементов сильно обострилась. Это обусловлено следующими причинами:
1) ростом сложности современных технических
систем, включающих до
отдельных элементов.
2) интенсивностью режимов работы системы или ее отдельных частей.
3) сложностью условий, в которых эксплуатируется техническая система.
4)требованиями к качеству работы системы.
5) повышением ответственности функций, выполняемых технической системой, высокой технической и экономической ценой отказа.
6)полной или частичной автоматизацией и исключением непосредственного участия человека при выполнении технической системы ее функций.
Сложность условий, в которых может
эксплуатироваться современная техническая
система, характеризуется работой в
широких диапазонах температур(от
до
),
наличием вакуума, высокой влажностью
(98-100%), вибрациями с большой амплитудой
и широким спектром частот, наличием
линейных ускорений (10..30)g
до 20000g, наличием высокой
солнечной радиацией.
Ответственность функций, выполняемых современными техническими системами, связаны с тем, что отказ их приводит к крупным техническим и экономическим потерям, а в ряде случаев это может вызвать катастрофические последствия. Примеров этому очень много: отказ элемента стоимостью в 4 цента привел к аварии в парижском аэропорту Боинга 707, в результате аварии самолет полностью сгорел. В Москве в конце 2005 года произошла авария в системе энергоснабжения. В течении 10 часов огромная территория с более 10 миллионным населением оставалась без света. Убытки составили более 100 млн $. Самой грандиозной аварией, связанной с низкой надежностью оборудования, явилась авария на Чернобыльской АЭС, последствия которой будут оценены лишь будущими поколениями.
Обеспечение надежности
Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания изделия, а также со всем периодом его практического использования. Надежность изделия закладывается в процессе его конструирования и расчета, и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества материалов, полуфабрикатов, а также условий и режимов изготовления. Надежность сохраняется применением правильных способов хранения изделий и поддерживается правильной эксплуатацией его, планомерным уходом, контролем и ремонтом.
I. При проектировании изделия должны быть учтены следующие факторы:
1).Качество применяемых комплектующих и деталей. Выбор комплектующих и деталей должен быть проведен с учетом условий работы изделия (климатических и производственных условий). Разработка сложных изделий показала, что использование унифицированных узлов и элементов значительно повышает надежность изделия, что связано с тем, что унифицированные элементы лучше отработаны в схемном и конструктивном отношении и имеют установившуюся и хорошо контролируемую технологию изготовления.
2).Режимы работы компонентов и деталей. Режимы должны соответствовать их физическим возможностям. Использование компонентов и деталей в режимах, не предусмотренных для их применения, является одним из источников отказа. Неправильный выбор рабочих режимов обычно происходит от незнания конструктором свойств элементов, их характеристик, влияния различных физических факторов и особенностей применения.
3).Доступность всех частей изделия (деталей, узлов, блоков) для осмотра, контроля, ремонта или замены.
4).Защитные устройства. При проектировании машин необходимо такое построение схем и конструкций, чтобы отказ элемента или узла не приводил к аварийному состоянию всего изделия.
II. При производстве изделий должен соблюдаться ряд условий, связанных с поддержанием технологической дисциплины.
1).Должный контроль качества, т.е. физико-химических свойств, характеристик и параметров материалов и комплектующих.
2).Недопущение нарушения режимов технологии сборки и правил электрического монтажа.
3).Должный контроль по операциям при выпуске готовой продукции.
4).Периодическая проверка качества и надежности готовой продукции.
III. При эксплуатации изделий основными факторами, влияющими на надежность, являются:
1).Условия эксплуатации (производственные и климатические).
2).Тщательно продуманная система технического обслуживания.
3).Квалификация и ответственность обслуживающего персонала имеют немаловажное значение для обеспечения надежности и долговечности изделий.
Можно оценить хотя бы приближенно значение отдельных факторов на надежность изделия. Исследование отказов и дефектов различных видов оборудования показывает, что 40-45 % от общего числа отказов происходит от ошибок, допущенных при проектировании, 20 % - от ошибок при производстве, 30 % приходится на долю эксплуатационных условий и неправильных режимов использования, 5-7 % - на отказы естественного износа и старения.