Классификация отказов

При расчете показателей надежности большое значение имеет вид и характер возникающих или возможных отказов.

Основными признаками, определяющими различные виды отказов, служат характер возникновения и протекания процессов, приводящих к отказу, последствия отказов и методы их устранения.

С этой точки зрения существуют следующие основные виды отказов.

1. Постепенные и внезапные отказы.

Постепенные (износные) отказы возникают в результате протекания того или иного процесса старения, ухудшающего начальные параметры изделия.

Основным признаком постепенного отказа является то, что вероятность его возникновения в течение заданного периода времени от до зависит от длительности предыдущей работы изделия . Чем дольше использовалось изделие, тем выше вероятность возникновения отказа, т.е. , если , где – вероятность отказа за период от до .

К этому виду относится большинство отказов машины. Они связаны с изнашиванием, коррозией, усталостью, ползучестью и другими процессами старения материалов, из которых созданы изделия.

Внезапные отказы – это те, причиной которых являются процессы, возникшие в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности изделия к их восприятию.

Основным признаком внезапного отказа является то, что вероятность его возникновения в течение заданного периода времени от до не зависит от длительности предыдущей работы изделия.

Примерами таких отказов могут служить тепловые трещины, возникшие в детали вследствие прекращения подачи смазки; поломки детали из-за неправильных методов эксплуатации машины или возникновения перегрузок; деформация или поломка деталей, попавших в непредусмотренные условия работы.

Отказ при этом происходит, как правило, внезапно, без предшествующих симптомов разрушения и не зависит от степени изношенности изделия.

Может быть и третий вид отказов, который включает особенности двух предыдущих и называется сложным отказом. Здесь время начала возникновения отказа – случайная величина, не зависящая от состояния изделия, а скорость процесса потери работоспособности изделия зависит от физики процесса старения.

Например, внешние ударные воздействия на машину от посторонних предметов (редкое случайное событие) могут явиться источником возникновения усталостной трещины из-за первичного повреждения поверхности детали. Постепенное развитие трещины будет происходить по мере дальнейшей эксплуатации машины, т.е. здесь имеет место схема возникновения сложного отказа.

2. Отказы функционирования и параметрические отказы.

Отказ функционирования приводит к тому, что изделие не может выполнять возложенные на него функции. Например, в результате отказа насос не подает масла, двигатель внутреннего сгорания не запускается и т.п. Часто отказ функционирования связан с поломками или заклиниванием отдельных элементов изделия.

Параметрический отказ возникает при выходе параметров (характеристик) изделия за допустимые пределы. Изделие становится неработоспособным с точки зрения требований, установленных техническими условиями.

Продолжение использования изделия, имеющего параметрический отказ, может привести к весьма тяжелым экономическим и иным последствиям. Например, к выпуску некачественной продукции, которая может быть причиной отказов функционирования в сфере ее эксплуатации, к невыполнению изделием поставленных задач, к большим дополнительным затратам времени и средств. Роль параметрических отказов важна еще и потому, что в сложных системах параметрические отказы элементов могут привести к отказу функционирования.

3. Фактические и потенциальные отказы.

При эксплуатации изделия рано или поздно наступит его первый, а затем и последующие отказы. Если эти отказы предотвращаются заблаговременным выполнением ремонта и регулировок, то они воспринимаются не как фактические, а как потенциально возможные события. Такие отказы называются потенциальными.

Отсутствие фактических отказов еще не свидетельствует о высокой надежности машины. Машина может вообще не иметь отказов при эксплуатации, тем не менее, уровень ее надежности не будет удовлетворять разработчиков и потребителей, если это достигнуто за счет большого объема профилактических и ремонтных работ. Поэтому, когда речь идет об отказах изделия, то имеются в виду главным образом потенциально возможные, а не только фактические отказы.

4. Допустимые и недопустимые отказы.

Все возникающие при работе машины отказы можно разделить на те, появление которых неизбежно, так как изделие имеет ограниченные возможности по восприятию различных воздействий, и на отказы, которые являются следствием нарушения методов и правил проектирования, изготовления и эксплуатации машины и которые возможно и необходимо избежать.

Допустимые отказы связаны обычно с процессами старения, которые нельзя предотвратить и которые приводят к постепенному ухудшению выходных параметров изделия. Сюда же следует отнести внезапные отказы, которые вызваны неблагоприятным сочетанием факторов, если последние находятся в пределах, указанных в технических условиях.

Недопустимые отказы связаны с нарушением условий производства и эксплуатации и с неучтенными факторами.

Во-первых, это отказы из-за нарушения технических условий при изготовлении и сборке изделий. Во-вторых, отказы могут наступить при нарушении правил и условий эксплуатации и ремонта – превышение режимов работы машины выше допустимых, нарушение правил ремонта, ошибки людей, управляющих машиной, и т.п. Кроме этого, существуют и скрытые причины возникновения недопустимых отказов – это неучтенные в технических условиях и нормативах параметры, влияющие на надежность. Изделие может быть выполнено в строгом соответствии с техническими условиями, однако сами технические условия не учитывают всех тех объективно существующих факторов, которые влияют на надежность и проявляются в процессе эксплуатации.

Анализ принадлежности каждого отказа к той или иной категории классификации позволит выбрать показатели надежности и модель расчета, правильно отражающую реальную ситуацию, в которой используется изделие.