Отказы технических изделий и их классификация

В нормативно-технической документации на изделие указываются признаки, позволяющие установить факт нарушения его работоспособности. Эти признаки по своей сути являются критериями отказа технического изделия.

Отказ любого технического изделия всегда происходит внезапно в том смысле, что точно предсказать момент времени его возникновения невозможно. Поэтому с точки зрения математики отказы всегда моделируются случайными событиями. Однако это случайное событие может быть предопределено либо грубыми ошибками на этапе разработки, изготовления или эксплуатации изделия, либо произойти из-за неблагоприятного сочетания множества различных факторов. И хотя, как уже отмечалось, момент времени возникновения отказа в первом и втором случае предсказать невозможно, принято отказы, возникающие из-за грубых ошибок, называть детерминированными (предопределенными).

При классификации отказов необходимо различать классификацию, проведенную для правильного применения математического аппарата теории надежности, и классификацию, проведенную для применения её в инженерном анализе.

С точки зрения инженерного анализа выявления причин возникновения отказа принята следующая классификация:

1. по месту проявления отказа (например, в полете или на земле);

2. по их последствиям (например, летное происшествие, невыполнение полетного задания или без последствий);

3. по причинам возникновения (конструкционный, производственный, эксплуатационный из-за внешних или случайных причин, эксплуатационный из-за ошибок наземного технического персонала, эксплуатационный из-за ошибок летного состава и т.д.);

4. по способу устранения (например, восстановление на месте эксплуатации, восстановление в ремонтных организациях, списание).

В зависимости от периода эксплуатации изделия выделяют отказы, возникающие в начальный период (приработочные отказы), в период нормального функционирования и в период естественного старения материалов конструкции.

Кроме того, отказы подразделяют на отказы функционирования, при которых выполнение своих функций изделием прекращается, и параметрические отказы, при которых значения некоторых параметров изделия достигли оговоренных допусков, но само изделие еще могло бы выполнять свои функции. Этим определяется особая опасность отказов функционирования в отличии от параметрических отказов. В связи с этим важной задачей науки о надежности является разработка диагностических методов, позволяющих перевести отказы функционирования в параметрические. Например, постоянный контроль содержания металла (частиц износа) в смазке узла трения позволяет прогнозировать износ узла трения и исключить его заклинивание и создание условий для возникновения другого совместного отказа функционирования. Также весьма перспективными являются методы акустической эмиссии определения накопления микроповреждений в конструкции.

С позиций математического аппарата теории надежности отказы моделируют случайными событиями, для описания которых, используют случайные величины (числа). Эти случайные величины могут принимать либо дискретные значения (число отказов на заданном промежутке времени, число бракованных деталей в партии, число промахов и т.д.), либо принимать значения, непрерывно заполняющие некоторый промежуток (момент времени возникновения отказа, геометрический размер изготовленной детали, величина износа поверхности трения и т.д.). Эти отказы могут быть совместными или несовместными, зависимыми или независимыми.

Отказы технических устройств могут зависеть или не зависеть от времени их работы до момента отказа. В связи с этим в технической литературе по надежности вводят понятия постепенного и внезапного отказа [1-3, 12-14]. При этом под постепенным отказом понимают отказ, у которого вероятность его возникновения в данный промежуток времени зависит от длительности времени его работы, до этого момента времени. Эти отказы часто называют также " износными", вкладывая в этот термин, изменение свойств изделия по мере его эксплуатации (износ поверхностей сопряжения, старение материалов, накопление усталостных повреждений и т.д.), а сами изделия называют «стареющими». Вместе с тем, надо иметь в виду, что у одного изделия по каким-то параметрам возможны постепенные (износные) отказы, а по каким-то – внезапные, а все постепенные отказы также по своей сути возникают внезапно в случайные моменты времени. Поэтому в этом случае было бы более правильно использовать термины, применяемые при описании потока случайных событий, и использовать, например, для постепенных отказов термин нестационарный поток отказов, а для внезапных – стационарный.