Основні поняття, терміни та визначення надійності техніки

Усі терміни й визначення надійності наведено стосовно об'єктів і технічних систем.

Технічний об'єкт – це предмет певного цільового призначення, який розглядається при проектуванні, виробництві, експлуатації, дослідженнях і випробуваннях на надійність.

Такими об'єктами є вироби, технічні системи та їх елементи, зокрема пристрої, апарати, прилади та їх частини, агрегати, складальні одиниці та окремі деталі.

Технічна система – об'єкт, який є сукупністю сумісно діючих елементів, призначених для самостійного виконання наданих функцій.

Елемент системи – найпростіша частина системи, окремі частини якої у рамках конкретного випадку не розглядаються.

Залежно від характеру та точності об'єкт, врахований системою в одному випадку, може розглядатися як елемент при вивченні об'єкта більшого масштабу. Наприклад, якщо коробка передач трактора розглядалась як система елементів – валів, шестерен, підшипників та ін., то при оцінці надійності трактора у цілому вона вважається елементом системи.

Обслуговуваний об'єкт – об’єкт, для якого проведення технічного обслуговування передбачено нормативно-технічною документацією та (чи) конструкторською (проектною) документацією.

Необслуговуваний об'єкт – об'єкт, для якого проведення технічного обслуговування не передбачено нормативно-технічною документацією та (чи) конструкторською (проектною документацією).

Ремонтований об'єкт – об'єкт, ремонт якого можливий та передбачений нормативною, ремонтною та (чи) конструкторською (проектною) документацією.

Неремонтований об'єкт – об'єкт, ремонт якого неможливий чи непередбачений нормативною, ремонтною та (чи) конструкторською (проектною) документацією.

Відновлюваний об'єкт – ремонтований об’єкт, який після відмови та усунення несправності знову стає здатним виконувати потрібні функції з заданими кількісними показниками надійності.

Невідновлюваний об'єкт – об'єкт, ремонт якого неможливий чи не дозволяє відновити працездатність із заданими кількісними показниками надійності.

Деталі, які не ремонтуються (поршневі кільця, фрикційні накладки гальм та зчеплення, прокладки, ущільнювальні кільця та ін.), під час ремонту змінюють. Одні й ті ж спрацьовані об'єкти залежно від технічного стану і наявності дефектів можуть не ремонтуватися, наприклад тонкостінні вкладиші колінчастого валу або колінчастий вал із тріщинами, і підлягають ремонту, якщо ці ж деталі без тріщин.

Надійність – властивість об'єкта зберігати у часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, зберігання та транспортування.

Надійність закладається при проектуванні, забезпечується у виробництві (під час виготовлення) і підтримується (зберігається) в експлуатації. Важливе місце у підтриманні (збереженні), точніше, в реалізації необхідного рівня надійності, має експлуатація разом з технічним обслуговуванням та ремонтом.

Технічне обслуговування – окремі операції або їх комплекс для підтримки працездатності або справності об'єкта при використанні за призначенням, зберіганні і транспортуванні.

Ремонт – комплекс операцій, призначених для відновлення справності або працездатності об'єкта, а також відновлення ресурсу деталей, або їх складових.

Надійність як сукупність властивостей залежно від призначення об'єкта та умов його використання повинна забезпечувати окремо або у певному поєднанні такі властивості: безвідмовність, довговічність ремонтопридатність, збережуваність (рис. 1.1).

Безвідмовність – властивість об’єкта безперервно виконувати потрібні функції в певних умовах протягом заданого інтервалу часу чи напрацювання.

Довговічність – властивість об'єкта виконувати потрібні функції до переходу у граничний стан при встановленій системі технічного обслуговування та ремонту.

Довговічність передбачає перерви в експлуатації, пов'язані з технічним обслуговуванням і ремонтом, а безвідмовність – це безперервна працездатність протягом певного часу або напрацювання.

Рис. 1.1. Властивості надійності

Напрацювання – це тривалість або обсяг роботи об'єкта; вимірюється у годинах, мото-годинах, кілометрах пробігу, умовних гектарах та ін.

Ремонтопридатність – властивість об'єкта бути пристосованим до підтримання та відновлення стану, в якому він здатний виконувати потрібні функції за допомогою технічного обслуговування та ремонту. Від пристосованості машин до робіт, передбачених системами технічного обслуговування і ремонту, залежать збитки, які виникають через непрацездатність машин під час експлуатації. Ремонтопридатність машини – її найважливіша експлуатаційно-технічна властивість, від неї залежить час відновлення працездатності та витрати на технічне обслуговування й ремонт сільськогосподарської техніки.

Ремонтопридатною вважають таку конструкцію машини, яка при раціональних витратах на їх проектування, виготовлення та експлуатацію мінімальний час буде у непрацездатному стані (за певний період експлуатації).

Збережуваність – властивість об'єкта зберігати в заданих межах значення параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати потрібні функції, під час і після зберігання та (чи) транспортування. Ця властивість характерна для сільськогосподарської техніки, яка працює сезонно (сівалки, комбайни тощо).

У технічній літературі з надійності й ремонту технічних об'єктів та на практиці технічні об'єкти можуть бути справними й несправними, працездатними й непрацездатними, а також перебувати у граничному стані.

Взаємозв’язок стану та подій для деталі наведений на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Взаємозв’язок стану та подій для деталі (перелік подій): 1 – пошкодження; 2 – відмова; 3 – перехід в граничний стан першого виду; 4 – перехід в граничний стан другого виду; 5 – відновлення; 6 – списання деталі

Справний стан (справність) – це стан об’єкта, при якому він відповідає всім вимогам нормативно-технічної документації і (або) конструкторській документації.

Несправний стан (несправність) – стан об’єкта, не відповідний хоча б одній з вимог нормативно-технічної документації і (або) конструкторській документації.

До несправностей відносять: зниження продуктивності та економічності трактора понад допустимі межі, втрата верстатом точності, відхилення у товщині шару пофарбування кузова тощо.

Працездатний стан (працездатність) – стан об'єкта, який характеризується його здатністю виконувати усі потрібні функції. Поняття "справність" ширше, ніж "працездатність". Справний об'єкт завжди працездатний. Працездатний об'єкт може бути несправним, якщо несправність не впливає на його функціонування. Наприклад, коробка передач зберігає працездатність при спрацьованих шестернях, коли її експлуатаційні показники не вийшли за межі технічних вимог.

Непрацездатний стан (непрацездатність) – стан об'єкта, при якому він нездатний виконувати хоч би одну з потрібних функцій.

У граничному стані об'єкта його подальша експлуатація неприпустима чи недоцільна, або відновлення його працездатного стану неможливе чи недоцільне.

Причини припинення експлуатації: неможливість забезпечення безвідмовності або ефективності експлуатації об'єкта та мінімально необхідного рівня безпеки; значні витрати на ремонт (економічна недоцільність); моральне старіння об'єкта.

Перехід об'єкта зі справного стану у несправний, з працездатного – у непрацездатний характеризується його пошкодженням та відмовою.

Пошкодження – подія, яка полягає у порушенні справного стану об'єкта коли зберігається його працездатність. Несуттєві пошкодження та випадки їх неусунення можуть стати суттєвими з порушенням працездатності, тобто призвести до відмов.

Відмова – подія, яка полягає у втраті об'єктом здатності виконувати потрібну функцію, тобто у порушенні працездатного стану об'єкта.

"Відмова" є подія, на відміну від "несправності", що є станом та причиною відмови.

Роботу об'єкта необхідно припинити через недопустимі відхилення від заданих експлуатаційних характеристик (параметрів).

Відмова завжди пов'язана, як з виникненням несправності, так і втратою працездатності. Зниження потужності двигуна автомобіля понад встановлені межі – це і є відмова, водночас автомобіль переводить у непрацездатний стан. Але несправність не завжди визначає появу відмови. Наприклад, підтікання мастила в агрегатах трактора свідчить про їх несправність, але не завжди призводить до відмов.

Збій – самоусувна відмова або одноразова відмова, яку незначним втручанням усуває оператор.

Повторювальна відмова – самоусувна відмова одного й того ж характеру, що виникає багаторазово.

В надійності часто застосовують такі терміни як технічний ресурс, термін служби, строк збережуваності.

Ресурс (технічний ресурс) – сумарне напрацювання об'єкта від початку його експлуатації чи поновлення після ремонту до переходу в граничний стан; вимірюється в одиницях виміру напрацювання.

Термін служби – календарна тривалість експлуатації об'єкта від початку чи її поновлення після ремонту до переходу в граничний стан; вимірюється у роках.

Ресурс та термін служби мають багато спільного, оскільки характеризуються одним граничним станом, проте і суттєво відрізняються. При одному й тому ж ресурсі може бути різний термін служби залежно від інтенсивності експлуатації об’єкта. Наприклад, два двигуни з ресурсом 12 тис. мото-годин кожний та інтенсивністю експлуатації відповідно 3 тис. і 6 тис. мото-годин на рік будуть мати: перший – термін служби 4, другий – 2 роки.

Термін збережуваності – календарна тривалість зберігання та (чи) транспортування об'єкта, протягом якої значення параметрів, що характеризують здатність об'єкта виконувати потрібні функції, перебувають у заданих межах: вимірюється в роках або місяцях.

Для оцінки надійності техніки застосовують різні показники.

Показник надійності – кількісна характеристика однієї чи декількох із тих властивостей, які в сукупності складають надійність об'єктів.

Одиничний показник – показник надійності, що характеризує одну із тих властивостей, які в сукупності складають надійність об'єкта.

Комплексний показник – показник надійності, що характеризує декілька властивостей, із тих, які в сукупності складають надійність об'єкта. Наприклад, комплексним показником є коефіцієнт готовності, який характеризує дві властивості надійності об'єкта – безвідмовність і ремонтопридатність.

Експлуатаційний показник – показник надійності, точкову чи інтегральну оцінку якого визначають за наслідками експлуатації.

Експериментальний показник – показник надійності, точкову чи інтегральну оцінку якого визначають за даними випробувань.

Розрахунковий показник – показник надійності, значення якого визначають шляхом розрахунку.

Показники надійності та їх розрахунок докладніше розглянуті у розділі 3.

Контрольні запитання

1. Розкрити поняття "продукція", "продукти", "вибори".

2. Розкрити поняття "якість продукції". Який зв'язок між якістю та надійністю сільськогосподарської техніки?

3. Що є кількісною оцінкою якості продукції?

4. Які об'єкти розглядаються у надійності техніки?

5. Що розуміють під терміном "надійність техніки"?

6. У яких станах з точки зору надійності може бути технічний об'єкт при експлуатації? Охарактеризуйте ці стани.

7. Які події зумовлюють перехід об'єкта у несправний стан, у непрацездатний стан? Дати визначення цих подій.

8. Дати визначення властивостей, що обумовлюють надійність техніки.

9. Які втручання необхідні для повернення об'єкта з непрацездатного стану у працездатний, з граничного – у справний?

10. Що таке технічний ресурс та термін служби? Яка між ними різниця?

11.Які показники застосовують для оцінки надійності техніки?