Töökindlus

Töökindluseks nimetatakse toote omadust täita määratud ülessannet nõnda, et kasutusomadused säilivad etteantud tööea jooksul.

Töökindlust võib määrata detaili, koostu või ka kogu masina kohta. Eelduseks on piisava hulga usaldusväärsete statistiliste andmete olemasolu.

Tõrge

Töövõime kaotus ehk tõrge võib olla kas osaline või täielik, aeglane (kulumisest või väsimisest tingitud) või kiire (hammasratta purunemine ülekoormuse tagajärjel).

Tõrgete intensiivsus

Tõrgete intensiivsus ehk tõrgete arv ajaühikus muutub seadme tööaja jooksul. Sissetöötamise perioodil, kui tulevad välja masina valmistamise ja koostamise vead, on tõrgete intensiivsus suur. Kui vead on kõrvaldatud või pole neid tekkinudki saabub pikaajaline normaalse ekspluatatsiooni periood. Masina kuludes, kui kõikide elementide ressurss hakkab ammenduma, suureneb tõrgete intensiivsus järsult. Vana masina, näiteks auto kasutamine muutub tülikaks ja kulukaks, sest kunagi ei tea, missugune kulunud detail jälle üles ütleb. Tänapäeva tootja püüab masina sisse töötada juba valmistajatehases, anda tootele aastatepikkuse töökindluse garantii, arendab oma kulul hooldus- ja remondivõrke. Muidu pole toode konkurentsivõimeline ega müüdav.

Töökindlus on niisiis tõrketa töö tõenäosus kindlates töötingimustes antud tööea jooksul.

Ekspluatatsiooniliselt on see hinnatav kui töövõime säilitanud elementide arvu suhe katsetatavate elemntide koguarvusse (kui katsete arv on usaldusväärselt suur).

Kestvuse põhinäitajad

Kestvuse põhinäitajateks on keskmine ressurss ja protsendiline ressurss (tähisega γ). Näiteks γ=90 puhul on tegemist ressurssiga, kus 90% antud elementidest säilitab võrdsetes töötingimustes töövõime.

Kogu süsteemi tõrketa tõenäosus võrdub üksikute elementide tõenäosuste korrutisega:

P(t)=P₁(t)P₂(t)...P_n(t)

See on ka põhjus, miks keerukate süsteemide (automaatliinid, kosmoselaevad) töökindlus on madal. Kui elemente on 100 ja neil on ühesugune tõrketa töö tõenäosus 0,99, siis üldine tõenäosus töötada antud aja kestel tõrketa on 0,99¹⁰⁰=0,37. Selline liin on rohkem remondis, kui töötab.

Toote töömaht

Toote töömaht erineb kasutuseast, kuna sellesse pole sisse arvestatud seisakuid.

Toote töömaht mingi γ- protsendilise ressursi puhul on avaldatav seosega:

t=t_keskm.+u_PS, kus

• t_keskmon keskmine töömaht;
• S-keskmine ruuthälve;
• u_P- normeeritud normaaljagunemise kvantiil. Selle võib leida allolevast tabelist.

Tabel 1. Normaaljagunemise kvantiili sõltuvus süsteemi tõrketa tõenäosusest

P	0,5	0,9	0,95	0,99	0,999	0,9999
uP	0	-1,28	-1,64	-2,33	-3,10	-3,72

Oletame, et liugehõõrdumisega hõõrdepaari iga piirab kulumiskindlus. Ressursi jagunemine ajas on sel juhul lähedane normaaljagunemisele. Olgu teada, et t_keskm=10000h, S=2000h. Siis 90%-line ressurs

t₉₀=t_keskm+u_PS=10000+(-1,28)2000=7440h.

Tabel 2. Tõstemasinate elementide töö kestvuse soovitusi

Mehhanismi töörežiim	Kasutusiga aastates			Ressurss tuh. töötundi
	Veerelaagrid	Hammasülekanded	Võllid	Veerelaagrid	Hammasülekanded	Võllid
Kerge -harva töötavad tõsteseadmed tööpingi juures, remondikraana	10	15	25	1	1,5	2,5
Keskmine -Kasutatakse keskmiselt 0,5 tõstevõimest, töö ühes vahetuses	5	10	15	3,5	7	10
Raske -kasutatakse 0,75 tõstevõimest, töö kahes vahetuses	3	8	10	5	13	16
Eriti raske -Pidev täislastiga töötamine kolmes vahetuses	3	5	10	10	16	32

Väsimusnähud alluvad rohkem logaritmilis- normaalsele ja Weibulli jagunemisseadusele, millega opereerimine on pisut keerukam.

Töökindlate süsteemide projekteerimine

Keerukate süsteemide projekteerimisel peab arvestama oluliste elementide reserveerimisega, nõnda, et ühe elemendi väljalangemisel jätkeks teine tööd. Samuti peab silmas pidama kontrollimise ja tõrgete avastamise süsteeme ning plaanilis- ennetavat hooldust ja remonti.

Keerukus peab olema põhjendatud. Automaatliinil peab olema nii kõrge tootlikus, mis korvab liini loomise ja evitamise kõrval ka seisakute ja hooldamise kulud. Kõiki tavavõtteid kasutades on keerukat masinat konstrueerida lihtne. Tõelist inseneritarkust nõuab aga lihtsa ja töökindla lahenduse leidmine.

Projekteerimisel püüeldakse selle poole, et masina kõikide elementide kasutusiga oleks ühesugune. Auto puhul oleks ideaalne, kui kõikide detailide ressurss ammenduks üheaegselt, et korraga oleksid ammendunud detailide väsimus- ja kulumisvarud, roostetanud läbi plekk ja saanud tühjaks aku. Tegelikuses realiseerub variant, kus osade elementide kasutusiga on terviku omast lühem ja detaile tuleb perioodiliselt vahetada.

Vaata ka

• triboloogia
• kulumiskindlus