Основные показатели надежности судовых механизмов и конструкций
Оценка качества отремонтированного судна или механизма может быть произведена путем сравнения его показателей с показателями нового судна-модели или механизма той же модели, а также сравнением с пока- зателями модели или судна, отремонтированного на передовом специали- зированном предприятии.
Наиболее обобщенным показателем уровня качества нового судна яв- ляется показатель, определяемый отношением:
Kоб= Q (Cиз- Cэ) . (1.3)
Уровень качества отремонтированного судна, механизма, агрегата можно оценить обобщенным показателем:
Kо¢б = Q1 (Cр - Cэ¢ ), (1.4)
где Q и Q1 – объемы транспортной (ресурс, ч) работы, выполнен- ной новым и отремонтированным судном (механиз- мом) за срок службы до следующего ремонта;
Cизи Ср – стоимость изготовления и ремонта;
Сэи С’э – стоимость эксплуатации нового и отремонтированного судна (механизма).
Уровень качества отремонтированного судна (механизма) по сравне- нию с уровнем качества нового судна, механизма того же типа может быть оценен коэффициентом
K = Kо¢ б = Q1(Cиз - Cэ ) . (1.5)
р Коб
Q(C р - Cэ¢ )
Из формулы следует, что уровень качества отремонтированного судна (механизма) выражается безразмерной величиной, что позволяет оцени- вать качество ремонта дизелей, узлов, агрегатов и других механизмов.
В настоящее время значение коэффициента Kрво многих случаях ко- леблется в пределах 0,6…0,8. В дальнейшем по мере совершенствования технологии и организации судоремонтного производства значение коэф- фициента Kрвсе более будет приближаться к единице.
ГОСТ 13377–75 устанавливает основные определения надежности. Надежность – свойство объекта (судна, дизеля, агрегата, узла) выпол-
нять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих режимам и условиям использования. Надежность судна обусловливается безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долго- вечностью его частей.
Работоспособность – состояние объекта, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных в пределах, установленных нормативно-технической документацией.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Под устранением отказов подразумевается восстановление работо-
способности.
Неисправность – состояние объекта, при котором оно не соответству- ет хотя бы одному из требований, установленных нормативно- технической документацией.
Наработка – продолжительность или объем работы объекта. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспо-
собность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе техниче- ского обслуживания и ремонтов. Предельное состояние изделия опреде- ляется невозможностью его дальнейшей эксплуатации или снижением эффективности, или требованиями безопасности и оговаривается в техни- ческой документации. Показателями долговечности могут служить ре- сурс, срок службы.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособ- ленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неис- правностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после срока хранения и транспор- тирования.
Наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объ- екта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой нара- ботки. Если наработка выражается в единицах времени, можно применять термин среднее время безотказной работы.
Ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации до предельного состояния, оговоренного в технической документации. В отношении суд- на и его агрегатов можно различать ресурс до капитального, среднего или текущего ремонтов.
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объек- та до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в тех-
нической документации. Различают срок службы до капитального, сред- него или текущего ремонтов, срок службы до списания и др.
Время безотказной работы представляет собой случайное явление, по- этому статистические характеристики надежности носят вероятностный характер и могут быть определены на основе статистических данных.
Если t – время, в течение которого необходимо определить вероят- ность безотказной работы P(t), а T – период времени его работы до перво- го отказа, тогда вероятность безотказной работы
P(t) = P(T> t ). (1.6)
Вероятность безотказной работы является убывающей функцией вре- мени. Другие свойства этой вероятности:
0 £ P(t)£1 , P(0)= 1 , P(¥)= 0 . (1.7)
Событием, противоположным вероятности безотказной работы, явля- ется вероятность отказа q:
так как то
q(t) = 1-P(t) ; (1.8)
P(t) = P(T> t ), (1.9)
q(t) = P(T£ t ) . (1.10)
Вероятность безотказной работы на протяжении наработки:
¥
P(t)=ò f (t)dt. (1.11)
t
Статистически
P(t)=N (t) , (1.12)
n
где N – число изделий, оставшихся работоспособными до конца на- работки;
n – общее число наблюдаемых изделий.
Интенсивность отказов представляет собой отношение плотности рас- пределения наработки до отказа f(t) к вероятности безотказной работы P(t):
Статистически
l(t )=
f (t )
|
P t
l(t)=N (t )- N (t + Dt ) , (1.14)
DtN
где N(t) – количество работоспособных изделий к рассматриваемому моменту времени;
Dt – выражает число изделий, отказавших в единицу времени.
Для ремонтируемых изделий (для новых) определяют следующие по- казатели надежности.
Среднее число отказов:
mср=
n
| |
n i =1
где n – общее число наблюдаемых изделий.
Поток отказов
n n
å mi(t + Dt )- å mi(t )
w(t )= i =1
nDt
i =1
, (1.16)
то есть отношение числа отказов в единицу времени к общему числу на- блюдаемых изделий.
Наработка на отказ за период (t1– t2)
T = t2- t1 mср(t2)- mср(t1)
. (1.17)
Вероятность безотказной работы в период между наработками (t1– t2) P(t2- t1) = exp[H(t1)-H (t2)], (1.18)
где
H (t1) и H (t2)
В общем виде:
– характеристики потока отказов за периоды t1и t2.
n
H (t )= lim å mi(t ) n . (1.19)
n®¥ i =1
Надежность судна как сложной системы зависит от надежности от- дельных деталей и равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных деталей:
n
Pc (t )= P1(t )× P2 (t )...Pn (t )= Õ Pi (t ). (1.20)
i =1
В идеальном случае P (t ) = Pn.
c i
Высокое качество и эксплуатационная надежность отремонтирован- ных судов (дизелей) могут быть достигнуты на специализированных предприятиях.