МТУСИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ПО КУРСУ «ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ»
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ ДИАГНОСТИКИ И НАДЕЖНОСТИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение основных терминов и определений ДИАГНОСТИКИ И НАДЕЖНОСТИ, умение их формулировать и применять.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И НАДЕЖНОСТИ.
Термин «диагностика» происходит от греческого слова diagnosis, что означает распознавание, определение. Если провести классификацию по признаку области применения, то диагностику используют в медицине, ветеринарии, технике и т. д.
Техническая диагностика — это область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.
Цельтехнической диагностики — обеспечение надежности объекта. Отказ объекта может привести к срыву выполнения целевой задачи, и цена такого отказа может быть неизмеримой.
Техническое диагностирование ОД представляет собой процесс определения его технического состояния, включающего в себя совокупность свойств ОД, подверженных изменению при производстве или эксплуатации и характеризуемых в определенный момент времени признаками (параметрами), установленными технической документацией на ОД.
Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причин дефекта. Характерными примерами результатов диагностирования являются исправность или неисправность, работоспособность или неработоспособность, правильное или неправильное функционирование отдельных элементов, каскадов или всей системы управления технической системы.
Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Если хотя бы одно из требований нормативно-технической документации на объект не выполняется — объект неисправен. Диагностирование при контроле
исправности объекта — есть проверка исправности объекта.
Работоспособность — состояние объекта, при котором он способен выполнить заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах установленных нормативно-технической документации. Понятие «работоспособность» уже, чем понятие «исправность». Работоспособный объект может быть неисправным, однако его повреждения при этом не настолько существенны, чтобы препятствовать нормальному его функционированию. Например, резервированный объект может быть работоспособным, несмотря на наличие неисправности в резервных компонентах или связях. Диагностирование при контроле работоспособности объекта — есть проверка работоспособности.
Правильное функционирование — состояние объекта, при котором он способен выполнять в текущий момент времени предписанные ему алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям. В правильно функционирующем объекте могут быть неисправности, которые не позволят ему правильно работать в других режимах. Так, неисправность промежуточного реле времени в контакторных панелях управления электроприводами не изменит правильность функционирования электродвигателя на данной скорости, но вызовет неисправность электропривода при повторных пусковых режимах. Диагностирование при контроле правильного функционирования объекта - есть проверка функционирования.
Неисправность, неработоспособность и неправильное функционирование вызваны появлением каких-либо дефектов в техническом объекте. Диагностирование, целью которого является определение места и при необходимости причины и вида дефекта объекта — есть поиск дефекта.
Поиск дефекта осуществляется при помощи тех или иных средств технического диагностирования путем различного рода экспериментов над объектом диагностирования.
Некоторый минимальный (не подлежащий расчленению в данных конкретных условиях) эксперимент над объектом диагностирования,
характеризующийся определенным рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие, представляет собой элементарную проверку. Конкретные значения признаков (параметров), получаемые при диагностировании, являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.
Совокупность элементарных проверок, последовательность (или последовательности) их реализации и Правила анализа результатов реализуемых элементарных проверок представляют собой алгоритм диагностирования.
Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению и прогнозированию отказов позволяет устранять возникшие или потенциальные отказы, что обеспечивает требуемый уровень надежности ТС на этапах хранения и эксплуатации, а также предоставляет возможности проведения эксплуатационных мероприятий в зависимости от технического состояния ТС (Система планово-предупредительного ремонта).
Объектами технической диагностики могут быть любые технические системы, в которых возможно выделить элементы, способные изменять свое состояние и вызывать тем самым изменение состояния системы.
Одним из важнейших свойств, определяющих качество техники, является ее надежность.
Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений
одного или нескольких заданных параметров объекта (например, заклинивание вала привода, пробой транзистора, обрыв тяговой цепи конвейера, короткое замыкания витков обмотки электромагнита и т. п.).
Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта (например, подгорание контактов пускателей, стирание трущихся поверхностей вкладышей подшипников и т. п.).
Сбой - самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности. Причиной сбоев, как правило, являются внешние воздействия (ударно-вибрационные нагрузки, колебания напряжения сети, воздействия внешних магнитных полей и т. п.).
Перемежающийся отказ многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.
Конструктивный отказ возникает вследствие несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления объектов или его ремонта.
Эксплуатационный отказ возникает вследствие нарушения установленных правил эксплуатации объекта.
На основании приведенных выше двух понятий теории надежности сформулированы характерные признаки надежности:
Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой длительности эксплуатации или некоторой наработки;
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта;
Ремонтопригодность - свойство объекта, определяемое его потребностью в операциях технического обслуживания (ремонта) и приспособленностью к
выполнению этих операций;
Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования,
При определении количественных показателей безотказности объекты делятся на два класса: невосстанавливаемые и восстанавливаемый.
Невосстанавливаемыми являются объекты, которые в случае возникновения отказа не подлежат либо не поддаются восстановлению.
Восстанавливаемым является объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению.
К показателям безотказности невосстанавливаемых объектов относятся следующие:
Система—- совокупность связанных между собой элементов, обладающая свойством (назначением, функцией), отличным от свойств отдельных ее элементов.
Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система. Системой с точки зрения механики являются, например, собранная из стержней стрела крана или труба газопровода. Элементами последней будут ее участки между сварными швами или опорами. Связи в данном случае имеют силовой (энергетический) характер - - каждый элемент действует на соседний.
Структура системы взаимосвязи и взаиморасположение составных частей системы, ее устройство. Расчленение системы на группы элементов может иметь материальную (вещественную), функциональную, алгоритмическую и другую основу. Структура сборного моста состоит из его отдельных, собираемых на месте секций. Грубая структурная схема укажет только эти секции и порядок их соединения. Последнее и есть связи, которые здесь носят силовой характер. Пример функциональной структуры - это деление двигателя внутреннего сгорания на подсистемы питания, смазки,
охлаждения, передачи силового момента.
Обычно понятие структура связывают с ее графическим отображением. В зависимости от связей между элементами различают следующие виды структур: последовательные, параллельные, с обратной связью, сетевые и иерархические.
Процесс это набор состояний системы соответствующий
упорядоченному (непрерывному или дискретному) изменению некоторого параметра, определяющего характеристики (свойства) системы. Процесс изменения системы во времени называется динамикой системы. Параметрами процесса могут также выступать температура, давление, линейные и угловые координаты и другие физические величины, которые, однако, сами зависят от времени.
Технический объект в процессе функционирования может находиться в различных состояниях, оцениваемых численными показателями. Приведем термины состояния объекта и их оценки.
Исправность состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).
Понятие исправности шире, чем понятие работоспособности. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение по назначению. Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.
Назначенный ресурс — суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.
Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации (в том числе хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния. Для большинства объектов электромеханики в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.
Время восстановления работоспособного состояния - продолжительность восстановления работоспособного состояния
объекта.
Существуют технические объекты, основным режимом функционирования которых является хранение. К таким объектам относятся системы разового использования, например: системы вооружения, системы с малым коэффициентом использования, запасные элементы, приборы, устройства, хранящиеся на складе, и т. п.
Понятие "надежность", сформулированное ранее, в полной мере относится и к таким объектам. Вводится только новое название "сохраняемость".
Сохраняемостью называется свойство технического объекта сохранять свои характеристики (параметры) в процессе хранения.
Из этого определения следует, что понятия "надежность" и "сохраняемость" тождественны. Их отличие лишь в условиях эксплуатации.
Критериями и показателями сохраняемости могут быть все критерии и показатели, применяемые для оценки надежности техники в процессе ее работы. Однако методы анализа надежности и сохраняемости по этим показателям существенно различны.
В процессе хранения техника не работает. В связи с этим основным видом ее отказа является отказ постепенный, возникающий вследствие старения материалов. Время возникновения такого отказа— величина случайная. Получить экспериментальным путем ее распределения чрезвычайно трудно. В связи с этим прогнозировать показатели сохраняемости в процессе проектирования и создания техники вряд ли возможно.