Наработка машины от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до предельного состояния

Наработка машины от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до предельного состояния

Техническая литература
В нашей библиотеке Вы найдены разнообразные издания относящиеся к агротехнике

Основные понятия и показатели надежности машин

Основные понятия и показатели надежности машин

Основные понятия надежности.

Работоспособность и эффективность использования трактора или другой машины во многом зависят от надежности его агрегатов, сборочных единиц и деталей. Надежность важна как для новой машины, так и для капитально отремонтированной.

По мере эксплуатации под действием нагрузок и окружающей среды постепенно:

искажаются формы рабочих поверхностей деталей;

увеличиваются зазоры в подвижных и нарушаются натяги в неподвижных соединениях;

теряется упругость и другие свойства деталей;

нарушается взаимное расположение деталей, вследствие чего ухудшаются условия зацепления шестерен, возникают дополнительные нагрузки и вибрации;

образуются нагар и накипь, ухудшающие отвод тепла от теплонагруженных деталей, и т. п.

В результате снижается работоспособность и ухудшаются основные показатели надежности машин.

Надежностью называется свойство машины или ее составных частей выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих режимам и условиям их использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

В понятие надежность входят безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость как машины в целом, так и отдельных ее частей.

Безотказность — свойство трактора (машины) непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — свойство трактора (машины) сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность — свойство трактора (машины), заключающееся в приспособлении его к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Сохраняемость — свойство трактора (машины) непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние.

Работоспособное состояние (работоспособность) — состояние трактора (машины), при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Заданными параметрами могут быть мощность двигателя, расход топлива или масла и др.

Неработоспособное состояние (неработоспособность) — состояние трактора (машины), при котором хотя бы один заданный параметр не соответствует требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Исправное состояние (исправность) — состояние трактора (машины), при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Неисправное состояние (неисправность) — состояние трактора (машины), при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности трактора (машины). ( Нельзя путать отказ с неисправностью. ) Например, трещины, вмятины в кабине или оперении машины, подтекание охлаждающей жидкости из радиатора или масла через сальник и т. п. являются неисправностями, так как не нарушают работоспособности машины, а трещина или поломка питательной трубки, прокол шины и т. п. вызывают отказ.

Наработка — продолжительность или объем работы трактора (машины). Наработка измеряется в часах, километрах, гектарах и других единицах. В процессе эксплуатации различают суточную, сменную, месячную или годовую наработку, до первого отказа или между отказами, межремонтную и т. п.

Технический ресурс (ресурс) — наработка трактора (машины) от начала эксплуатации или ее возобновление после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации трактора (машины) или возобновление ее после капитального ремонта до наступления ремонтного состояния. ( Нельзя путать срок службы с ресурсом. ) Например, ресурс двух тракторов одной марки одинаков, а срок службы их будет разным, если один из них будет работать в две смены, а второй — в одну.

Показатели надежности.

Для оценки надежности трактора (машины) или другого объекта используются единичные и комплексные показатели.

К единичным показателям относят безотказность работы, наработку на отказ, среднюю наработку на отказ, интенсивность отказов и параметр потока отказов.

Комплексные показатели (коэффициент готовности, коэффициент технического использования, коэффициент оперативной готовности, средние суммарные и удельные суммарные трудоемкости и стоимость технического обслуживания и ремонта) применяют для более полной оценки надежности.

Единичные и комплексные показатели надежности определяют опытным путем. В заданных условиях проводят испытания партии тракторов и автомобилей с фиксацией всех показателей (наработки, отказов, неисправностей и т. п.).

Источник

I – наработка между отказами; II – ресурс; III – наработка до списания

Показатели надежности определяют по параметрам, характеризующим работу объектов во времени (рис. 1.1). Рассматривая работу машин или их элементов с позиций надежности, можно выделить следующие параметры: среднюю наработку на отказ t_о, время восстановления работоспособности после отказа Т_в, наработку до предельного состоянияR, число отказов за определенную наработку r, наработку до списания машины t_сп. Для невосстанавливаемых элементов машин первый отказ являетсяединственным,а состояние элемента предельное. Все эти параметры – случайные величины, что объясняется как рассеиванием характеристик при изготовлении новых машин, так и многообразием условий эксплуатации (почва, климат, режим работы, уровень обслуживания и т.п.). Поэтому их обработку можно произвести только методами математической статистики.

Полной характеристикой показателей надежности считают функции распределения или плотности вероятностей параметров этих показателей. Для удобства пользования показателями вместо распределений берут их числовые характеристики: математическое ожидание (среднее значение), среднее квадратичное отклонение и др.

Показатели долговечности– ресурс и срок службы машин. Ресурс – наработка (продолжительность или объем работы) объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации – объекта от ее начала или возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Нормируемые показатели долговечности для ПТСДМ: средний и гамма–процентный ресурс, срок службы до списания.

Средний ресурс определяется как математическое ожидание ресурса объектов, гамма–процентный ресурс – наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов. Последний определяет наработку, при достижении которой заданная часть объектов (в процентах) будет находиться в работоспособном состоянии или (100–γ)% объектов достигнут предельного состояния.

Для СДМ принята регламентированная вероятность γ = 80%. Соответственно этому ресурс также определяется как 80%-ный.

Показатели безотказности: параметр потока отказов, наработка на отказ и вероятность безотказной работы.

Параметр потока отказов выводят из общей схемы отказов машин при эксплуатации, при этом фиксируются только моменты их возникновения. Время восстановления работоспособности не учитывается.

По моментам отказов формируют их поток. В качестве характеристики потока отказов используют ведущую функцию потока Ω(t)–математическое ожидание (среднее значение) числа отказов за определенную наработку. Число отказов за любой интервал наработки от tдо (t+Δt) определяют по формуле

r (t; t + Δt) = Ω (t + Δt) – Ω (t),

где r (t; t + Δt)– число отказов за интервал Δt.

Отношение числа отказов за интервал Δt к самому интервалу (при стремлении Δt к нулю) дает параметр потока отказов:

ω (t) = [Ω (t + Δt) – Ω (t)] / Δt = Ω (t ).

Он представляет собой скорость их появления по мере наработки и измеряется в количествах отказах на единицу наработки. Для строительной и дорожной техники применяют среднее значение параметра потока отказов за какой–либо период.

Наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к числу его отказов в течение этой наработки. Ее значение зависит от времени эксплуатации, так как с увеличением наработки машины меняется характеристика потока отказов. В качестве показателя безотказности используют среднюю наработку на отказ.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ рассматриваемого объекта не возникает (функция времени). Статистически она определяется отношением числа объектов, безотказно проработавших до какой–либо наработки, к общему числу объектов. При этом учитывают последствия, к которым приводят отказы, и сложность восстановления работоспособности, подразделяя отказы на три группы сложности.

К первой группе относят отказы, устраняемые ремонтом или заменой деталей, расположенных снаружи узлов и агрегатов, без их разборки, а также отказы, ликвидация которых требует внеочередного проведения операций ТО–1 и ТО–2.

Во вторую группу входят отказы, устраняемые ремонтом или заменой легкодоступных узлов и агрегатов, а также такие, устранение которых требует раскрытия внутренних полостей агрегатов без их разборки или внеочередного проведения операции ТО–3.

Для устранения отказов третьей группы необходима разборка основных агрегатов.

Показатели безотказности рассчитывают как общие (с учетом всех отказов), так и по группам сложности.

Показатели ремонтопригодности машин и оборудованияотражают затраты времени, труда и средств на выполнение операции технического обслуживания, текущего и капитального ремонтов.

Показатели затрат времени: оперативное время – затраты времени исполнителя на выполнение операций обслуживания и ремонта, определяемые конструкцией и техническим состоянием объекта; вспомогательное время – часть оперативного, затрачиваемого исполнителем на подготовку объекта к проведению обслуживания или ремонта и восстановление исходногоположения частей объекта после окончания операций; основное время представляет собой часть оперативного времени, затрачиваемого исполнителем на выполнение непосредственно операций обслуживания и ремонта без учета вспомогательного времени.

Показатель затрат труда – оперативная трудоемкость, т.е. трудозатраты на выполнение операций технического обслуживания или ремонта объекта, определяемые его конструкцией и техническим состоянием. В оперативной трудоемкости выделяют основную и вспомогательную (соответственно основному и вспомогательному времени).

Показатель затрат средств– оперативная стоимость, т. е. стоимость выполнения операций технического обслуживания или ремонта объекта, определяемая его конструкцией и техническим состоянием.

Обобщающие показатели ремонтопригодности – объединенные удельные оперативные продолжительность и трудоемкость технических обслуживаний и ремонтов, а также суммарная стоимость технических обслуживаний и ремонтов за определенный период эксплуатации. Для поддержания машин в работоспособном состоянии проводится техническое обслуживание во время хранения, при постановке на хранение и при снятии с хранения.

Затраты труда на проведение такого ТО – основной показатель сохраняемости.

Комплексные показатели: коэффициенты готовности и технического использования.

Коэффициент готовности К_г – вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых его использование по назначению не предусматривается. Этот коэффициент можно определить по формуле, представленной следующим образом:

где Т_р – суммарное время пребывания объекта в работоспособном состоянии;

Т_у.о – суммарное время восстановления работоспособности после отказов.

Коэффициент теxнического использования К_т.и– отношение времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме времени нахождения объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтов . При новых разработках аттестации изделий на высшую категорию в качестве нормативного принимают максимальный коэффициент готовности

Источник

Строительные машины и оборудование

Информационный портал

Добро пожаловать, у нас Вы найдете все о строительной технике, включая колесные и гусеничные экскаваторы, грейдеры, бульдозеры, тракторы, скреперы, бетононасосы и прицепы.

Надежность

Надежность относится к важнейшим, наиболее общим показа­телям качества любого объекта, в том числе и машин транспорт­ного строительства.

Надежность — свойство объекта сохранять во времени в уста­новленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хра­нения и транспортирования1.

Понятие надежности объекта существенным образом связано с его состоянием. В процессе эксплуатации объект может нахо­диться в одном из следующих состояний: исправное, работоспособ­ное, неисправное и неработоспособное.

Исправное состояние — состояние объекта, при котором он со­ответствует всем требованиям, установленным нормативно-техничес­кой документацией.

Неисправное состояние — состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией.

Работоспособное состояние — состояние объекта, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выпол­нять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической документации.

Неработоспособное состояние — состояние Объекта, при кото­ром значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует тре­бованиям нормативно-технической документации.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта, носит название отказа. По характеру возникновения различают отказы внезап­ные, постепенные и перемежающиеся.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным (резким) изменением одного или нескольких заданных параметров объекта, постепенный отказ представляет со­бой постепенное изменение одного или нескольких заданных параметров объекта, а перемежающийся — многократно возникающий сбой одного и того же характера.

Примером внезапного отказа является нарушение работоспособности щековой дробилки, вызванное срезом болтов или поломкой распорной плиты в результате попадания металлического предмета между дробящими плитами. Постепенные отка­зы, наиболее характерные для рассматриваемых машин, обычно проявляются в ре­зультате износа сопряженных деталей (подшипники качения и скольжения, зубча­тые колеса и др.). Из-за износа возможно нарушение функциональных показателей объектов, что приводит к потере их работоспособности. К перемежающемуся отказу можно отнести ухудшение мощностно экономических показателей двигателя из-за появления нагара в головке цилиндров, который может самоустраниться при про­должительной работе двигателя с большой частотой вращения коленчатого вала двигателя.

В процессе эксплуатации машины постепенно изменяется свойство, характеризуемое показателем К , которое дос­тигает предельного значения при t1. В этом случае наступает постепенный отказ. Машина подвергается восстановлению на протя­жении некоторого времени ∆ t1 и затем вступает в эксплуатацию с нормальными свойствами. При t2 возникает внезапный отказ, характеризующийся тем, что значение этого показателя резко воз­растает и мгновенно достигает предельного значения. Через некото­рое время ∆ t2 восстановленная машина вступает в работу с нормаль­ным значением ее свойств. В момент t3 возможно резкое падение одного из свойств, но также и быстрое его восстановление, и ма­шина продолжает нормально функционировать, т. е. в данном случае наступает перемежающийся отказ.

В зависимости от причины возникновения отказы подразделяют­ся на конструкционные, производственные и эксплуатационные. В первом случае наблюдаются нарушения установленных правил и норм конструирования объекта, во втором — несовершенство технологического процесса изготовления или ремонта объекта, в третьем — отказ возникает в результате нарушения установленных. правил и условий эксплуа­тации объекта.

Рис. 4.1. Графическое изображение отказов:

1 — постоянный; 2 — внезапный; 3 — перемежа­ющийся; А, В к С — максимальное, минимальное и предельное значения свойства

Надежность относят к слож­ным свойствам, которая характе­ризуется безотказностью, долго­вечностью, сохраняемостью и ре­монтопригодностью.

Безотказность — свойство объ­екта непрерывно сохранять ра­ботоспособность в течение не­которого времени или некоторой наработки. Это свойство особен­но важно для системы управления машин и других механизмов, отказ которых может привести к аварии или длительному простою дорогостоящего оборудования.

Долговечность свойство объекта сохранять работоспособ­ность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Под предельным состоянием понимают такое состояние объек­та, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть пре­кращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже до­пустимой.

Сохраняемость — свойство объекта непрерывно сохранять ис­правное и работоспособное состояние в течение и после хра­нения и транспортирования. Это свойство особенно важно для машин сезонного использования, а также сменного оборудования машин (снегоочистители, уплотняющие машины и др.).

Особенностью машин транспортного строительства является то, что они относятся к ремонтируемым и восстанавливаемым объектам, поэтому особое значение приобретает их ремонтопри­годность, т. е. свойство, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения тех­нических обслуживании и ремонтов.

Приведенное выше качественное определение надежности не дает ответа на вопрос о ее количественной мере. Для решения ряда практических вопросов (рекомендаций по» модернизации от­дельных сборочных единиц и по изменению технологии изготовле­ния деталей, а также установлению оптимальных режимов тех­нического обслуживания машин) необходимы количественные по­казатели надежности.

Время возникновения отказа и продолжительность его устра­нения являются случайными величинами, поэтому показатели на­дежности определяют с применением теории вероятностей и ма­тематической статистики.

К числу основных показателей долговечности относятся гам­ма-процентный ресурс, назначенный ресурс и средний срок службы.

Техническим ресурсом называется наработка объекта от на­чала эксплуатации или ее возобновления после капитального ре­монта до наступления предельного состояния.

Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероят­ностью у процентов. Другими словами, гамма-процентный ресурс показывает, что у процентов машин данной модификации должны иметь наработку до предельного состояния не ниже величины Ту.Величина уявляется регламентированной вероятностью

Если, например, у = 80%, то соответствующий ресурс объекта до капитального ремонта называется «восьмидесятипроцентным ресурсом».

Назначенный ресурс — суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена неза­висимо от его технического состояния. Этот показатель приме­ним, например, при оценке надежности грузозахватных устройств и приспособлений.

Назначенный срок службы — календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой применение по назначению объекта должно быть прекращено.

Отличие ресурса от срока службы объекта состоит в том, что пер­вый показатель является оценкой фактической наработки машины в часах или в единицах производимых работ, без учета перерывов в работе и простоев, в то время как срок службы характеризу­ет продолжительность существования машины с момента ввода в эксплуатацию независимо от характера ее использования.

Безотказность ремонтируемого объекта характеризуется сле­дующими показателями: наработкой на отказ, средней наработ­кой до отказа, вероятностью безотказной работы и параметром потока отказов. Средняя наработка на отказ — отношение нара­ботки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Средняя наработ­ка до отказа — математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. Вероятность безотказной работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникнет.

Вероятность безотказной работы в интервале от 0 до to опреде­ляют по формуле

где F(tо)— функция распределения наработки до отказа.

Параметр потока отказов — отношение среднего числа отка­зов восстанавливаемого объекта за произвольно малую наработку к значению этой наработки.

Параметр потока отказов характеризует среднее число отка­зов, ожидаемых в малом интервале времени, и равен

гдем — символ математического ожидания;

z— число отказов за времяt.

Для оценки ремонтопригодности объекта используют следую­щие показатели: вероятность восстановления в заданное время, среднее время восстановления.

Вероятность восстановления работоспособного состояния — ве­роятность того, что время восстановления работоспособности объек­та не превысит заданного. Этот показатель характеризует при­способленность машины к проведению текущего ремонта при огра­ниченных затратах времени.

Среднее время восстановления работоспособного состояния — математическое ожидание времени восстановления работоспособ­ности. Оно характеризует продолжительность вынужденного про­стоя, необходимого для поиска и устранения одного отказа. При определении среднего времени восстановления следует иметь в виду, что оцениваются свойства объекта, а не внешние факторы, влияющие на продолжительность простоя его в ремонте (организация тех­нического обслуживания и ремонта, квалификация рабочих и др.).

К показателям сохраняемости относятся гамма-процентный срок сохраняемости и средний срок сохраняемости. Эти показатели по сути своей соответствуют показателям долговечности и определя­ются аналогично.

Каждый из приведенных выше показателей позволяет оценить лишь одну из сторон — одно из свойств надежности объекта. Для полной оценки надежности используют комплексные показатели, главными из которых являются коэффициенты готовности, техни­ческого использования и оперативной готовности.

Коэффициент готовности характеризует вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент вре­мени, кроме планируемых периодов, в течение которых использо­вание объекта по назначению не предусматривается, т. е.

где t— наработка на отказ;

tB — среднее время восстановления.

Коэффициент технического использования представляет собой отношение математического ожидания времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий пребывания объекта в работо­способном состоянии, времени простоев, обусловленных техничес­ким обслуживанием, и времени ремонтов за тот же период эксплуа­тации, т. е.

где tс —суммарная наработка объекта;

tToи tp — суммарная продолжительность простоев в техническом обслуживании и ремонте.

Из выражений (4.4) и (4.5) следует, что чем меньше сред­нее время восстановления и суммарные простои, связанные с тех­ническим обслуживанием и ремонтом, тем выше коэффициенты готовности и технического обслуживания.

Коэффициент оперативной готовности — вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и на­чиная с этого момента будет работать безотказно в течение задан­ного интервала времени.

Источник