НАДЁЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.

Оценка надёжности и эффективности при проектировании.

РД 26-01-143-83

УТВЕРЖДАЮ

Начальник Всесоюзного
промышленного объединения

В. А. Чернов

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

НАДЁЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ. Оценка надёжности и эффективности при проектировании.

РД 26-01-143-83 Вводится впервые

Приказом по ВПО от 05.10.83 г. № 141 срок введения установлен

с 01.01.84.

Настоящий руководящий нормативный документ устанавливает методы оценки надёжности и эффективности изделий химического машиностроения в составе технологических линий.

УТВЕРЖДЁН                       ВСЕСОЮЗНЫМ ПРОМЫШЛЕННЫМ ОБЪЕДИНЕНИЕМ

                                           В. А. Чернов

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ      Приказом по ВПО от 05.10.83 г. № 141

ИСПОЛНИТЕЛИ                  Д. Н. Гальперин

                                               В. Д. Жданов

                                               Р. Г. Маннапов

                                               Д. В. Баконин

                                               В. И. Бобышев

                                               В. Ф. Самсонов

                                               Н. Д. Козлова

СОГЛАСОВАН                    УкрНИИхиммашем

                                               В. Ф. Павленко

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Оценка показателей надёжности изделий должна осуществляться во взаимосвязи с эффективностью их функционирования и экономической эффективностью.

1.2. Методы оценки надёжности и эффективности, установленные данным документом, предназначены для решения следующих задач:

обоснование численных значений показателей надёжности и эффективности изделия, подлежащих включению в конструкторскую и нормативно-техническую документацию;

обоснование технико-экономических требований к разрабатываемому изделию, обеспечивающих заданный уровень его надёжности и эффективности;

сравнение вариантов конструктивных решений изделия;

прогнозирование надёжности и эффективности функционирования изделий для учета в системе ценообразования.

1.3. Оценка показателей надёжности и эффективности функционирования изделий химического машиностроения должна проводиться расчётным методом, изложенным в разделе 2.

Для изделий (элементов изделия), не имеющих аналогов, оценка показателей надежности должна проводиться экспертным методом в соответствии с ГОСТ 23554.0-79, ГОСТ 23554.1-79 и ГОСТ 23554.2-81.

Расчет экономической эффективности и уровня качества изделий следует выполнять в соответствии с рекомендуемым приложением 1.

1.4. Расчет показателей надежности следует проводить на дух стадиях:

предварительный (ориентировочный) - на стадии технического задания на разработку изделия (ТЗ) с целью оценки значений показателей в выдвигаемых требованиях заказчика и служит основанием для их внесения в ТЗ;

уточненный - на стадии технического проекта (ТП) с целью подтверждения соответствия значений показателей требованиям ТЗ и служит основанием для их включения в конструкторскую документацию.

1.5. Показатели надёжности изделия, нормируемые в соответствии с РД РТМ 26-01-135-81 и ОСТ 26-01-150-82 и необходимые для расчета эффективности изделия, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Примечание: В соответствии с ГОСТ 22851-77 показатели могут быть средними, назначенными и гамма-процентными. Установленные показатели долговечности (по ГОСТ 23642-79 и ОСТ 26-01-150-82) должны определяться по гамма-процентным показателям.

1.6. Расчету надежности должен предшествовать анализ условий эксплуатации и конструкции изделия.

При анализе определяются элементы (сборочные единицы, детали), приводящие к отказам изделия, и взаимосвязь отказывающих элементов. Выявляются факторы, приводящие к разрушению элементов изделия, соответствующий им характер проявления разрушения (постепенный или внезапный) и возможность наблюдения за разрушением (или его проявлением). Наличие последнего обстоятельства дает возможность предупреждать отказы путем своевременного проведения ремонта (технического обслуживания) и является основой при определении системы планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания.

1.7. Показатели надежности и эффективности функционирования следует рассчитывать исходя из годового фонда времени (8640 ч) [10], т. к. экономические характеристики, используемые в расчете экономической эффективности, определяются за годовой цикл эксплуатации (период между ежегодными остановочными ремонтами, включая время простоя в одном из них).

1.8. Расчет надежности системы автоматизации (СА) должен проводиться отдельно и включаться в расчет надежности изделия, т. е. СА должна рассматриваться как элемент изделия.

1.9. Исходными данными для расчета надежности и эффективности функционирования разрабатываемого изделия являются:

показатели надежности элементов (сборочных единиц, деталей) аналога, эксплуатируемого в сходных условиях, полученные в соответствии с РД РТМ 26-01-136-81 в виде «точечных» оценок (см. справочное приложение 2);

техническая характеристика разрабатываемого изделия, оговоренная в конструкторской документации.

2. РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

2.1. Для расчёта надёжности и эффективности функционирования на основании конструктивной схемы изделия и критериев его отказа следует составлять структурную схему расчёта надёжности, состоящую из последовательно соединённых элементов - сборочных единиц (деталей), выход из строя каждой из которых приводит к отказу изделия.

2.2. Расчёт рекомендуется выполнять в следующем порядке:

определение показателей безотказности;

определение показателей долговечности;

определение показателей ремонтопригодности;

определение комплексных показателей надёжности и эффективности функционирования.

Все свойства надёжности изделия (безотказность, долговечность и ремонтопригодность) взаимосвязаны, поэтому изменение одних показателей влечёт за собой изменение других, о чём при выполнении расчёта необходимо иметь ясное представление.

2.3. Определение показателей безотказности.

2.3.1. В качестве исходных данных для расчёта безотказности разрабатываемого изделия следует использовать значения наработки на отказ (средней наработки до отказа) элементов изделия-аналога или другого изделия в сходных условиях эксплуатации.

2.3.2. При изменении масштаба элемента по сравнению с элементом аналогичного назначения и конструктивного исполнения определение средней наработки до отказа элемента может быть выполнено с использованием масштабного пересчёта по формуле:

                                                      (1)

где Т_i - средняя наработка до отказа i-го элемента аналога, ч;

М - масштаб элемента, определяемый по табл. 2;

в - параметр, определяемый в зависимости от коэффициента вариации наработки до отказа u по табл. 3 (если неизвестен, то его можно определить по справочному приложению 3).

Примеры расчёта по формуле (1) приведены в справочном приложении 4.

Таблица 2

Определение величины масштаба элемента

2.3.3. При отсутствии данных об отказах элемента, но известном распределении ресурса для таких элементов (это возможно при известных закономерностях изнашивания элементов), среднюю наработку до отказа элемента (Т_i) за период эксплуатации изделия между ремонтами, Т_p, во время которых производится его замена или восстановление, следует определять по формуле:

                                                       (2)

где Р(Т_р) - вероятность безотказной работы элемента за наработку Т_р (см. справочное приложение 3).

Формула (2) даёт нижнюю оценку Т_i, т. е. с некоторым запасом.

Таблица 3

Значения параметров b и К_в в зависимости от коэффициента вариации u.

2.3.4. При отсутствии сведений об элементах по п.п. 2.3.1 - 2.3.3 их средняя наработка до отказа может быть определена ориентировочно по справочным данным (см. справочное приложение 6) с использованием зависимости Т_i = 1/l_i, ч.

2.3.5. Значения показателей безотказности элементов, используемые в дальнейшем расчёте, рекомендуется сводить в табл. 4.

Таблица 4

Показатели надёжности элементов изделия

2.3.6. Формула для расчёта среднего значения наработки на отказ изделия в целом приведена в табл. 6 п. 1.

Для учёта рассеяния значений показателей надёжности результаты расчёта могут быть представлены в виде доверительных интервалов (в соответствии с ГОСТ 27503-81). В этом случае рекомендуется значение доверительной вероятности принимать равным 0,8 для всех рассматриваемых вариантов разрабатываемого изделия.

При наличии информации о законах распределения ресурсов элементов расчёт безотказности и долговечности можно выполнить более точно, используя известные методы, например, изложенные в ГОСТ 20237-74.

2.5. Определение показателей долговечности.

2.5.1. Оценка долговечности изделия должна включать в себя определение ресурса до текущего, среднего и капитального ремонта, срока службы до списания и составление структуры ремонтного цикла.

За ремонтный цикл рекомендуется принимать ресурс до капитального ремонта, в течение которого планировать проведение текущих (средних) ремонтов. Численные значения ресурсов до плановых ремонтов следует определять на основании анализа структур ППР действующих аналогов с учётом рекомендаций п.п.2.4.2 - 2.4.4.

2.4.2. Значение ресурса между текущими ремонтами следует определять по гамма-процентному ресурсу (см. справочное приложение 3) наименее долговечного быстроизнашиваемого элемента. Периодичность текущих ремонтов следует назначать кратной месячной наработке (при непрерывной эксплуатации 720 ч) или (для малонадёжных элементов) суточной наработке (24 ч).

2.4.3. Значение ресурса до капитального ремонта изделия следует определять по гамма-процентному ресурсу наименее долговечного базового элемента. К базовым элементам относят основные части изделия, предназначенные для его компоновки и установки других составных частей.

2.4.4. При наличии в изделии элементов с ресурсом значительно большим, чем ресурс быстроизнашиваемых элементов, но меньшим гамма-процентного ресурса базовых элементов, в ремонтный цикл следует включать средние ремонты с периодичностью, равной гамма-процентному ресурсу указанных элементов.

2.4.5. Срок службы до списания непрерывно работающих изделий следует определять по формуле:

                                                    (3)

где d - целесообразное число капитальных ремонтов; для химического оборудования обычно равно 1 - 5; количество капитальных ремонтов должно быть обосновано и назначено с учётом условий эксплуатации и системы ППР.

Для периодически работающих изделий в формулу (3) необходимо вводить коэффициент, учитывающий планируемые простои изделия.

2.5. Определение показателей ремонтопригодности.

2.5.1. Определение среднего времени восстановления после отказа Т_в должно осуществляться по формуле табл. 6, где Т_вi - среднее время восстановления элемента, взятое из табл. 4 по результатам эксплуатации аналога.

2.5.2. Для определения цели и содержания каждого из плановых ремонтов следует использовать рекомендации ГОСТ 18322-78 и [10] (в квадратных скобках указана позиция документа в перечне ссылочных документов).

2.5.3. Продолжительность простоя в каждом из плановых ремонтов следует принимать по данным эксплуатации аналога, по [10] или дополнительным расчетом, исходя из допущения, что ремонты выполняются одной бригадой последовательным методом по группам сборочных единиц.

2.5.4. Продолжительность текущего ремонта должна определяться по времени, необходимому для замены (ремонта) элементов, лимитирующих безотказность изделия.

Продолжительность среднего ремонта должна определяться по времени, необходимому для замены (ремонта) элементов, имеющих ресурс, равный периодичности средних ремонтов.

Продолжительность капитального ремонта должна определяться временем, необходимым на восстановление базовых элементов.

В дополнение к основному должно учитываться время, затрачиваемое на удаление продуктов переработки, подготовительные операции, разборку изделия и последующую после ремонта сборку, регулировку и испытание.

2.5.5. Техническое обслуживание изделия, осуществляемое без остановки изделия, в расчете надежности не учитывается. При необходимости остановки продолжительность простоя должна определяться аналогично продолжительности простоя в плановом ремонте.

2.5.6. Определение количества плановых ремонтов, общей продолжительности плановых ремонтов, числа отказов и продолжительности простоя в неплановых ремонтах должно осуществляться по формулам табл. 6.

2.5.7. Данные о структуре ремонтных циклов и продолжительности простоя в плановых ремонтах следует представлять в форме табл. 5.

2.6. Определение комплексных показателей надежности и эффективности функционирования.

Комплексными показателями надежности являются коэффициент готовности и коэффициент технического использования, который вместе с тем является показателем эффективности функционирования, т. к. определяет годовой ресурс изделия.

Вторым показателем эффективности функционирования изделия является годовой объем выпускаемой продукции, значение которого зависит от показателей надежности и часовой производительности изделия.

Формулы для определения указанных показателей приведены в табл. 6. Данные формулы справедливы для изделий, предназначенных для непрерывной работы - в таких случаях ресурс между плановыми ремонтами принимают равным их периодичности [10]. Для изделий, работающих периодически, в формулах по п.п. 3, 4, 5, 9 и 10 табл. 6 необходимо учитывать перерывы в использовании изделия.

Пример расчёта показателей надёжности и эффективности изделий приведён в справочном приложения 5.

Таблица 5

Показатели системы планово-предупредительных ремонтов изделия

Таблица 6

Расчет показателей надежности и эффективности функционирования изделия

Примечания: 1. В формуле поз. 7 учитывается продолжительность плановых ремонтов с ресурсом менее или равным 8640 ч.

2. При определении числового значения по формулам поз. 3, 4, 5 и 12 учитывается только целая часть числа без округления в сторону увеличения.

3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА

3.1. Результаты расчёта должны служить обоснованием значений показателей надёжности и эффективности функционирования при выборе варианта конструктивно-схемного решения изделия, а также исходными данными для расчёта технико-экономических показателей и оценке уровня качества.

Последовательность выполнения технико-экономического расчёта изложена в справочном приложении 1.

3.2. Значения показателей надёжности, определяемые в результате расчёта в соответствии с требованиями нормативных документов Госстандарта должны быть включены в конструкторские документы:

пояснительную записку - раздел расчёта надёжности (в соответствии с ГОСТ 2.106-68);

технические условия - в разделе «Техническая характеристика» приводятся значения основных показателей в соответствии с РД РТМ 26-01-135-81 и ОСТ 26-01-150-82 (требование ГОСТ 2.114-70). В разделе «Методы контроля» следует указать методы подтверждения значений показателей, приведённых в первом разделе технических условий. Показатели, определяющие эффективность функционирования изделия, как правило могут быть подтверждены за годовой цикл эксплуатации после окончания периода пуска и освоения производства, в котором работает данное изделие. Если для подтверждения показателя потребуется период времени больше годового цикла эксплуатации изделия, то порядок подтверждения этих показателей должен быть оговорён отдельно;

информационную карту (приложение и техническим условиям). В качестве исходных данных для расчёта экономической эффективности и цен на новое изделие рекомендуется использовать следующие параметры: время работы изделия за год (или годовой объём продукции), срок службы (или ресурс до капитального ремонта), продолжительность простоя в ремонте (текущие затраты потребителя) и другие;

карту технического уровня и качества продукции - технические и экономические параметры, определяющие качество изделия;

программу и методику испытаний - показатели качества и надёжности изделия, проверка удобства обслуживания и проведения ремонтов, продолжительность и режим испытаний. Значения показателей должны проверяться в процессе приёмочных испытаний и в условиях промышленной эксплуатации изделия.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

рекомендуемое

РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И УРОВНЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ

1. Расчёт экономической эффективности должен проводиться на основании формул табл. 3 приложения 1. Исходными данными для расчёта служат данные, полученные в результате расчёта показателей надёжности и эффективности функционирования (табл. 6 раздела 2), технико-экономические и нормативные показатели (табл. 1 приложения 1), а также данные, полученные дополнительным расчётом (табл. 2 приложения 1).

2. Оценка уровня качества должна выполняться на основании интегрального показателя, представляющего собой отношение удельных приведённых затрат (в соответствии с документами, приведёнными в перечне ссылочных документов по поз. 4 и 5).

3. Сравнение вариантов технических решений должно осуществляться сопоставлением приведённых затрат по вариантам (в соответствии с документами поз. 4 и 6 перечня ссылочных документов).

4. Технико-экономическое обоснование выбора варианта следует проводить путём определения экономического эффекта от внедрения нового изделия, рассчитываемого по табл. 3 и 4 приложения 1.

5. Расчёт лимитной цены следует выполнять по формуле

Ц_л = С_п + П_н,

где С_п, П_н - см. табл. 1 приложения 1.

Экономическая обоснованность уровня лимитных цен проверяется сопоставлением их с действующими ценами на базовые изделия с учётом изменения технико-экономических показателей в соответствии с формулами [8].

Таблица 1

Перечень технико-экономических и нормативных показателей

Таблица 2

Перечень технико-экономических показателей, полученных дополнительным расчетом

Таблица 3

Формулы расчета показателей экономической эффективности

Примечание. Для учета разновременности затрат и различия в сроках службы изделий приведенные затраты по п. 11 вычисляются по формуле  в соответствии с ГОСТ 22732-77, где  - поправочный коэффициент, зависящий от срока службы изделия Т_сл и определяемый по формуле .

Таблица 4

Показатели и формулы для сравнения вариантов по результатам расчета

Примечание. В формулах индекс 1 относится к базовому изделию, а индекс 2 - к оцениваемому.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА, ИСПОЛЬЗОВАННОГО ПРИ РАЗРАБОТКЕ РУКОВОДЯЩЕГО НОРМАТИВНОГО ДОКУМЕНТА

1. Основные положения системного подхода

1.1. Основой системного подхода является учёт особенностей эксплуатации любого аппарата или машины в технологических линиях химических производств (или иной промышленной системы).

При определении номенклатуры показателей надёжности и эффективности функционирования используется взаимосвязь технических характеристик изделия с его экономической эффективностью, отражаемая в экономике математической модели процесса функционирования изделия. Это позволило разработать единый технико-экономический подход к выбору варианта изделия и к оценке уровня его качества.

1.2. Системный подход к выбору основных (определяющих) параметров изделия позволяет обосновать номенклатуру показателей, характеризующих его надежность, эффективность функционирования и уровень качества, необходимых и достаточных для обоснования и сравнения конструктивно-схемных решений на стадии разработки с учётом взаимосвязи между техническими и экономическими показателями, обязательными для включения в текстовые конструкторские документы (ТЗ, ПЗ, ТУ, КУ и ПМ).

1.3. Исходя из специфики конкретных видов изделий при сравнении и выборе варианта на стадии разработки, кроме рассмотренных могут быть использованы единичные показатели, учитывающие социальные факторы, воздействие на окружающую среду и другие показатели неэкономической природы, не имеющие, как правило, непосредственной связи с системой технико-экономических показателей, но характеризующие особенности и отличие одного изделия от другого.

Такими показателями являются - степень безопасности, уровень шума, уровень вибрации, патентная чистота, патентная защита, загрязнение атмосферы и водных источников и др.

Необходимость учёта этих факторов и соответствующих показателей рассматривается исходя из специфики условий создания и эксплуатации конкретных видов изделий.

1.4. Для изделий, не имеющих самостоятельного применения, а являющихся комплектующими (детали, узлы, приспособления, устройства автоматизации и т. п.), экономический эффект от использования и уровень качества определяются только в пределах улучшения технико-экономических параметров (производительности, мощности, безотказности, ремонтопригодности, долговечности) основного комплектуемого изделия.

2. Принципиальные особенности расчета надежности и эффективности функционирования изделия

2.1. В приведенном в методических указаниях алгоритме расчета используются общеизвестные показатели в соответствии с действующими нормативными документами.

Отличие от обычного подхода состоит в следующем:

Первое - показатели надежности рассматриваются как исходные данные для определения экономической эффективности интегрального показателя уровня качества изделия. При этом используются только те показатели, которые позволяют установить взаимосвязь технической характеристики изделия с годовым объемом выпускаемой продукции и эксплуатационными затратами по технологической линии в целом.

Второе - возможность при расчете экономической эффективности учесть одновременно как положительные стороны повышения надежности, так и отрицательные последствия. К положительным сторонам может быть отнесено - увеличение времени работы и соответственно годового объема производства продукции, снижение затрат на неплановые ремонты и убытков от брака при отказах и др. Отрицательными последствиями является увеличение единовременных затрат и затрат на планово-предупредительные ремонты. Такой подход позволяет решать вопросы, связанные с соизмерением выигрыша за счет улучшения одних показателей с проигрышем за счет ухудшения других при изменении параметров технической характеристики, включая и показатели надежности.

Третье - возможность обосновать номенклатуру показателей надежности, которые должны быть использованы в модели, описывающей процесс функционирования изделия и исключить из употребления те показатели, которые могут быть выбраны исходя из субъективных представлений о их важности для оценки надежности на основании общего перечня показателей приведенного в ГОСТ 13377-75, ГОСТ 23642-79 (СТ СЭВ 878-78), но без учета их взаимосвязи с остальными параметрами технической характеристики изделия.

2.2. Расчет надежности и эффективности функционирования исходит из технико-экономического подхода, с учетом зависимости показателей надежности от физико-химических свойств рабочей среды, структуры ремонтного цикла, последствий отказа и других факторов. Такой подход связан с рядом особенностей, основные из которых заключаются в следующем:

необходимость установления взаимосвязи параметров технической характеристики изделия с экономической эффективностью;

показатель экономической эффективности должен раздельно учитывать затраты на плановые и неплановые ремонты, а такие убытки от брака из-за отказов;

в результате расчета по данной методике будет получено значение потенциального экономического эффекта. Для оценки реального значения эффекта от повышения надежности данного изделия необходимо рассмотреть технологическую линию в целом;

надежность во всех случаях оценивается одновременно комплексом показателей, характеризующих безотказность, ремонтопригодность и долговечность. Это условие основано на взаимосвязи показателей, оценивающих различные свойства надежности. Например, увеличение значения наработки на отказ может быть достигнуто за счет сокращения межремонтного периода и наоборот;

алгоритм расчета должен позволять решать задачи по расчету экономической эффективности изделия с учетом надежности отдельных деталей, и задачи, связанные с обоснованием требований к надежности деталей (узлов) исходя из максимальной экономической эффективности.

3. О закономерностях рассеивания случайных величин

3.1. Правомерность использования при расчете надежности «точечной» оценки или произвольного закона распределения времени безотказной работы и времени восстановления может быть кратко обоснована следующими результатами работ в этой области.

Отдельные детали изделия могут характеризоваться различными законами распределения времени безотказной работы и времени восстановления. Однако получить эксплуатационную информацию в объеме, необходимом для определения закона распределения, практически оказалось не реальным. Основные причины такого положения следующие: для химического машиностроения характерно единичное или мелкосерийное производство изделий; даже при серийном выпуске изделий они работают в различных условиях, а следовательно эксплуатационные данные являются неоднородными и не могут быть представлены с точки зрения статистики в виде единой совокупности (или выборки из нее); влияние на вид закона распределения таких факторов как технологии изготовления, изменения материалов, особенностей эксплуатации и ремонта. Поэтому оценку надежности деталей (узлов) изделия не целесообразно связывать с видом функции распределения ресурсов или отказов, чтобы избежать возможных ошибок при выборе вида распределения. Повышение точности оценки значений показателей надёжности элементов может быть достигнуто за счёт числа опытных данных и их «инженерной достоверности».

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАММА-ПРОЦЕНТНОГО РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ

Величины ресурсов элементов (и изделий) одной и той же партии не имеют равных значений даже при строгом поддержании нагрузки на одном и том же уровне, а подчиняются некоторому статистическому распределению, группирующемуся около некоторой величины, называемой средним ресурсом Т_ср (см. черт. 1).

В соответствия с ГОСТ 13377-75 гамма-процентным (g %) ресурсом до отказа элемента называется такой ресурс, которой имеет или превышает гамма процентов элементов данного типа. Для одного элемента это означает, что вероятность достижения элементом указанного ресурса составляет гамма процентов. Величина g выбирается равной 1,00; 0,99; 0,95; 0,90; 0,80; 0,50 в зависимости от ответственности элемента и его стоимости. При выборе повышенных значений уменьшается межремонтный период и возрастают затраты на ремонты.

В общем случае определение g % ресурса может быть осуществлено по кривой вероятности распределения ресурса элемента (см. черт. 1).

Определение g % ресурса элемента по кривой P(t).

Черт. 1.

При нормальном распределении ресурса элемента:

,

гамма-процентный ресурс элемента определяется по формуле:

, ч, где х - определяется в зависимости от  по табл. 3 справочного приложения.

При распределении Вейбулла: , гамма-процентный ресурс определяется:  где параметры К_в и в определяются в зависимости от коэффициента вариации u по табл. 3 (основного текста).

Если разработчику неизвестен закон распределения ресурса элемента, то вид закона распределения и его параметры могут быть ориентировочно определены по табл. 1 и 2 справочного приложения 3. Ограничение двумя распределениями - нормальным и Вейбулла - объясняется тем, что эти распределения хорошо аппроксимируют все возможные случаи распределения ресурсов элементов машин и агрегатов и рекомендованы ВНИИНМАШем в тех случаях, когда законы распределения ресурсов элементов неизвестны.

Таблица 1

Классификация факторов, определяющих вид распределения ресурса элементов

Таблица 2

Значения коэффициентов вариации распределений ресурсов для ориентировочных расчетов надежности элементов

Таблица 3

Значения F₀(х)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ С УЧЁТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ИХ МАСШТАБА

Пример 1. Отказы торцевых уплотнений в основном вызываются недопустимой утечкой жидкости между уплотняющими кольцами вследствие их износа. Необходимо определить среднюю наработку до отказа торцевых уплотнений диаметром 120 мм и шириной кольца в, если известно, что средняя наработка до отказа торцевого уплотнения диаметром 80 мм и шириной кольца в составляет 3000 ч, а её коэффициент вариации равен 0,2. Условия эксплуатации (удельные нагрузки), материалы и технология изготовления одинаковые.

Решение. В соответствии с табл. 2 определяем величину масштаба по отношению площадей изнашиваемых поверхностей:

По табл. 3 для коэффициента вариации 0,2 определяем значение параметра в = 5,8. По формуле (1) определяем среднюю наработку до отказа большего уплотнения:

Если необходимо сохранить ресурс, равный 3000 ч, то следует принять какие-то меры, например, уменьшить удельную нагрузку на изнашиваемую поверхность путём увеличения ширины кольца.

Пример 2. По результатам эксплуатации теплообменников с развальцованными трубами известно, что основной причиной их отказов является нарушение герметичности в местах развальцовки труб. При этом известно, что наработка на отказ теплообменника, имеющего 200 развальцовок, составляет 1000 ч, а коэффициент вариации равен 0,3.

Вновь сконструированный теплообменник имеет 100 развальцовок. Необходимо определить его наработку на отказ.

Решение. В соответствии с табл. 2 определяем М = 100/200 = 0,5. По табл. 3 для коэффициента вариации 0,3 определяем параметр в = 3,7. По формуле (1) определяем:

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

рекомендуемое

ПРИМЕР РАСЧЁТА НАДЁЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. (РАЗДЕЛ В ПОЯСНИТЕЛЬНУЮ ЗАПИСКУ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ 2.106-68)

Расчёт надёжности и эффективности

Аппарат для производства пиперизина ПМ 3,2-0,2/0,05.

Техническая характеристика:

Объём V = 3,2 м³

Объёмная производительность 150 м³/ч

Температура t = 320 °С

Мощность привода N = 11 кВт

Скорость вращения n = 30 об/мин

Мешалка лопастная.

Структурная схема для расчёта надёжности составлена на основании принципиальной схемы аппарата и включает только те элементы (сборочные единицы), которые лимитируют надёжность аппарата. Расчетная схема состоит из четырёх последовательно соединённых элементов, отказ любого из них приводит к отказу аппарата.

Значения показателей безотказности и ремонтопригодности разрабатываемого аппарата, определённые по данным о надёжности элементов действующих аппаратов, работающих в аналогичных условиях (ПХФО «Олайнфарм»), приведены в табл. 1 приложения 5.

Значения показателей долговечности и ремонтопригодности, определённые на основании анализа структур ППР действующих аппаратов, приведены в табл. 2 приложения 5.

Порядок расчёта и результаты приведены в табл. 3 приложения 5.

Таблица 1

Показатели надёжности элементов аппарата

Таблица 2

Система планово-предупредительного ремонта

Таблица 3

Расчет показателей надежности и эффективности функционирования

Выводы и заключения

Предлагаемые конструктивные решения элементов и разрабатываемого аппарата при принятой системе ППР обеспечивают значения показателей надежности, установленные в ТЗ:

наработка на отказ, ч                                                     - не менее 1800

коэффициент технического использования                - не менее 0,95.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

справочное

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ ОТКАЗОВ НЕКОТОРЫХ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ В ЛИТЕРАТУРЕ^*

^* Приведённые показатели взяты из следующей литературы:

1. Гуревич Д. Ф., и др.. Арматура химических установок, Ленинград, Химия, 1979, 320 с.

2. Зубова А. Ф., Надёжность машин и аппаратов химических производств, Л., Машиностроение, 1973, 215 с.

3. Ермолин Н. П., Жерихин И. П., Надёжность электрических машин, Л., Энергия., 1976, 248 с.

4. РТМ 26-09-10-81 «Надёжность изделий химического и нефтяного машиностроения. Полимерное машиностроение. Численные значения показателей надёжности изделий, применяемых в оборудовании для переработки резины», ВНИИРТмаш.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

справочное

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Директор ННИхиммаша                                                            Н. М. Самсонов

Заместитель директора                                                              П. Ф. Серб

Начальник отдела стандартизации                                          В. В. Дюкин

Начальник отдела 20                                                                  Е. Н. Гальперин

Начальник сектора                                                                     В. Д. Жданов

Руководитель темы, старший научный сотрудник                 Р. Г. Маннапов

СОИСПОЛНИТЕЛИ:

Заместитель директора ЛенНИИхиммаша                              Б. И. Олеринский

Зав. отделом № 7                                                                        Д. В. Баконин

Зав. лабораторией надёжности                                                 В. И. Бобышев

Зав. сектором ТЭИ                                                                     Е. П. Рябков

Ведущий инженер                                                                      В. Ф. Самсонов

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора УкрНИИхиммаша                              В. Ф. Павленко

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ДОКУМЕНТОВ

СОДЕРЖАНИЕ