Надежностью называется свойство объекта (машины, узла, детали) выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации в течение требуемого промежутка времени. Известно, что надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Отличительным признаком надежности является то, что она характеризуется вероятностными процессами, протекающими во времени, то есть изменениями состояния объектов под воздействием внешних и внутренних условий.
Одним из важнейших терминов в теории надежности является отказ, т.е. событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Отказы делятся на независимые, зависимые, внезапные, постепенные, перемежающиеся, конструкционные, производственные и эксплуатационные.
Независимый отказ – это отказ элемента, не обусловленный отказом другого элемента, а зависимый отказ – это отказ, обусловленный отказом другого элемента.
Внезапные отказы возникают в результате скачкообразного изменения параметров элемента (системы). Причинами таких отказов являются, например, тепловые трещины, поломки из-за неправильной эксплуатации (перегрузки) и др. Основным признаком внезапного отказа является независимость вероятности его возникновения в течение заданного периода времени от длительности предыдущей работы элемента.
Отказы, связанные с процессами износа, коррозии, усталости и ползучести материалов, т.е. возникающие в процессе старения, ухудшающего начальные параметры элемента, называются постепенными. Для таких отказов характерно то, что вероятность их возникновения в течение заданного периода времени зависит от длительности предыдущей работы изделия [1].
Конструктивные неисправности, вызывающие отказы, могут возникать вследствие неудачной конструкции узла, неверно выбранных посадок, недостаточной жесткости, несоответствия расчетных данных по прочности фактически их величинам. В условиях повышенных температур преобладают отказы в результате ползучести и текучести материалов.
Производственные отказы возникают вследствие нарушений технологии при изготовлении машины или из-за применения некачественных материалов. Поскольку производственные неисправности – это результат несоблюдения технологических условий изготовления, ремонта и сборки узлов машины, этап изготовления является весьма важным с точки зрения обеспечения надежности машины.
Эксплуатационные отказы – следствие естественного изнашивания сопряженных деталей в результате трения, изменения свойств и качества смазочных и других эксплуатационных материалов, нарушения режимов работы и правил эксплуатации машин [2].
Свойства, обуславливающие надежность объекта, количественно характеризуются показателями надежности. К показателям надежности металлургического оборудования предъявляются следующие требования [3; 4; 5]: 1. Показатель надежности должен быть измеряемым, иметь количественную оценку. Именно это позволяет априорно оценивать этот показатель, используя аналитические методы или методы статистического моделирования, а также вырабатывать основные рекомендации по рациональному повышению показателей надежности путем изменения структуры системы, принципов ее функционирования и технического обслуживания. 2. Показатель надежности должен допускать возможность экспериментальной проверки во время испытания или во время эксплуатации. 3. Показатель надежности должен быть простым в физическом смысле и измеряться прямыми методами. 4. Общее число показателей надежности, характеризующих техническую систему, должно быть небольшим.
Рекомендуемые единичные показатели надежности характеризуют только одно свойство надежности объекта, например, наработка на отказ, характеризующая его безотказность; среднее время восстановления работоспособного состояния, характеризующее ее ремонтопригодность. Числовое значение показателей надежности может изменяться в зависимости от условий эксплуатации объекта.
Комплексный показатель надежности количественно характеризует не менее двух ее основных составляющих. Например, коэффициент готовности характеризует одновременно два различных свойства объекта - безотказность и ремонтопригодность.
Поскольку текущий и капитальный ремонты позволяют частично или полностью восстанавливать ресурс, отсчет наработки, образующей ресурс, возобновляют по окончании ремонта, различая в связи с этим, доремонтный, межремонтный, послеремонтный и полный (до списания) ресурс. Доремонтный ресурс исчисляется до первого капитального ремонта. Число возможных видов межремонтного ресурса зависит от чередования капитальных и текущих ремонтов. Послеремонтный ресурс отсчитывается от последнего капитального ремонта, полный ресурс – от начала эксплуатации объекта до его перехода в предельное состояние. Следовательно, для технически обоснованного планирования материальных и трудовых ресурсов ремонтных служб необходимо иметь информацию об истории объекта. Для этого необходимо организовывать систематический сбор и анализ отказов деталей и узлов машин по причинам и видам отказов.
