Оценка нормативов ремонта машин по надежности их элементов
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
Расчетно-аналитические методы оценки надежности машин
Надежность машин и их элементов рассчитывают, как правило, на период до капитального ремонта. Это связано с тем, что при капитальном ремонте заменяют большинство элементов машины на новые или вновь восстановленные, вследствие чего существенно изменяются закономерности изменения технического состояния машины. При расчете надежности, капитально отремонтированные машины рассматривают как новые.
Современные методы расчета надежности можно разделить на две группы: статистические методы, основанные на анализе возникновения отказов элементов машины, и методы, основанные на исследовании закономерностей изменения технического состояния элементов машины, приводящего к возникновению отказов.
К первой группе отнесены три метода:
• метод оценки надежности на основании априорной информации с применением основных теорем теории вероятностей;
• методы, основанные на теории массового обслуживания;
• метод статистического моделирования случайного процесса изменения технического состояния системы (метод Монте-Карло).
Ко второй группе отнесены методы математического анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы изменения технического состояния системы (машины, элемента).
Метод оценки надежности на базе априорной информации основан на применении теорем сложения, умножения вероятностей и формулы полной вероятности. Этот метод находит широкое применение при оценке безотказности машин. При определении вероятности безотказной работы машины необходимо учитывать как постепенные отказы, связанные с процессом изнашивания и старения элементов машин, так и внезапные отказы, обусловленные нарушением правил технической эксплуатации машины, погрешностями ее конструкции, технологическими погрешностями и др.
Если предположить, что каждый вид отказов является независимым событием, то на основании теоремы перемножения вероятностей формулу определения вероятности безотказной работы машины можно записать следующим образом:
(9.11)
где Рn(t) — вероятность безотказной работы при постепенных (износовых) отказах; Pв(t) — вероятность безотказной работы при внезапных отказах.
При расчете надежности изделие (машину в целом или отдельную сборочную единицу) рассматривают как совокупность самостоятельных элементов. Если отказ каждого из элементов ведет к отказу всей машины (или совокупности элементов), то элементы соединяют последовательно. Если отказ системы возникает при условии одновременного отказа нескольких элементов, то эти элементы соединяют параллельно.
Вероятность безотказной работы системы с последовательным соединением элементов
(9.12)
где Pi — вероятность безотказной работы /-го элемента.
При параллельном соединении элементов вероятность безотказной работы системы
(9.13)
При расчете показателей надежности машин сборочных единиц, как правило, приходится иметь дело со структурными схемами, включающими последовательное и параллельное соединения элементов.
В машиностроении в настоящее время широко применяют метод расчета надежности машин на стадии проектирования с помощью структурных схем, разработанный Б. Ф. Хазовым. Основным критерием при расчетах являются затраты на капитальный ремонт машины.
Пример 1. Определить вероятность безремонтной работы автогрейдера Д-710 (ДЗ-71) за период t = 3000 ч по варианту структурной схемы, представленному на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Вариант структурной схемы автогрейдера
В структурной схеме приняты следующие обозначения: 1 — рама, P1 =0,91; 2 — двигатель и электрооборудование, Р2 = 0,035; 3 — рабочее оборудование, Р3 = 0,24; 4′, 4″ — балансиры левый и правый, Р4 = 0,32; 5 — коробка переключения передач, Р5 = 0,73; 6 — рулевой механизм, Р6 = 0,18; 7 — гидрооборудование, Р7 = 0,44; 8—передний мост, Р8 = 0,20; 9 — бульдозер, Р9 = 0,035; 10 — колеса, Р10 = 0,26.
Вероятность безремонтной работы автогрейдера
(9.14)
Методы расчета надежности, основанные на теории массового обслуживания, используют применительно к ремонтируемым элементам машины. Надежность элементов машин методами теории массового обслуживания рассчитывают в такой последовательности:
– разбивают систему (машина или сборочная единица) на несколько частей, показатели надежности которых известны на основании априорных данных;
– определяют все возможные состояния системы (работоспособное, неработоспособное, переходное — в процессе восстановления);
– вычерчивают схему возможных изменений состояний системы;
– определяют вероятности нахождения системы в каждом состоянии;
– записывают дифференциальные уравнения, описывающие изменение вероятностей состояний системы в зависимости от стратегии обслуживания;
– интегрируют полученную систему дифференциальных уравнений одним из известных способов; в результате получают формулу для определения показателей надежности.
Методы, основанные на теории массового обслуживания, используют для оценки процессов функционирования элементов машин на стадии проектирования.
Методы статистического моделирования основаны на математическом описании процессов функционирования системы. Основным достоинством этих методов является то, что применение ЭВМ позволяет рассчитывать надежность без введения ограничений на вид законов распределения случайных величин и их число. Кроме того, методы статистического моделирования позволяют определить зависимости показателей надежности машин от структуры и продолжительности ремонтного цикла и оптимизировать систему технического обслуживания и ремонтов машин. Сущность статистического моделирования (метода Монте-Карло) состоит в многократном испытании математической модели, в результате чего определяют оценки показателей надежности. Методы оценки надежности элементов машин на основе математического анализа системы дифференциальных уравнений, описывающих процессы изменения технического состояния системы, базируются на результатах экспериментальных и теоретических исследований.
Надежность в этом случае оценивают в такой последовательности:
• проводят теоретические и экспериментальные исследования процессов, сопровождающих работу исследуемого элемента в эксплуатации;
• составляют математическое описание процессов изменения технического состояния системы в эксплуатации по результатам исследований;
• определяют аналитические зависимости, связывающие параметры технического состояния и показатели надежности системы;
•определяют показатели надежности машины по изменению параметров технического состояния элементов.
Методы оценки надежности, основанные на результатах исследования процессов изменения технического состояния элементов машины, используют при оценке новых конструктивных решений с позиции надежности, при отработке конструкции машин и сборочных единиц.
Источник
3. Критерии оценки надежности машин и механизмов
Задачей конструктора является создание машин, наиболее полно отвечающих потребностям рынка, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими показателями.
Главными критериями являются высокая производительность, экономичность, прочность и надежность, малые металлоемкость и энергоемкость, ремонтопригодность, простота и безопасность обслуживания и т. д. Кроме того, современные машины должны удовлетворять всем требованием дизайна, иметь хорошую отделку и т. д.
Удельный вес каждого из этих факторов в оценке целесообразности проектируемой машины зависит от ее назначения:
в машинах-генераторах и преобразователях энергии главными являются кпд, экономичность;
в машинах-орудиях — производительность, надежность, степень автоматизации, в том числе вспомогательных операций;
в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;
в приборостроении — чувствительность, точность;
в транспортной технике, авиации — расход энергии топлива, малая масса, высокий кпд двигателя.
Как правило, общими критериями оценки машин являются также и прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость, надежность.
Прочность — важнейший критерий работоспособности деталей машин. Детали машин в процессе работы не должны разрушаться под действием возникающих в них напряжений. Выбрав предварительно материал, следует произвести расчет на прочность. Если результаты расчетов будут неудовлетворительны, то либо увеличивают размеры деталей, либо подбирают более прочные материалы, либо подвергают деталь термической или термохимической обработке.
Жесткость — способность детали сопротивляться изменению формы под действием. нагрузок. Например, недостаточная жесткость нарушает правильную работу зубчатых передач и может привести к разрушению зубьев.
Износостойкость — важный критерий работоспособности трущихся деталей машин, связанный с постепенным уменьшением размеров или изменением формы деталей по поверхности в результате трения. Износ деталей снижается с увеличением твердости и снижением шероховатости трущихся поверхностей и при условии хорошей смазки.
Теплостойкость. Как известно, работа машины сопровождается выделением теплоты, которое вызывается трением; чрезмерное тепловыделение понижает работоспособность деталей и ухудшает качество работы машины. При необходимости производят тепловой расчет так, чтобы выделенная теплота была равна или меньше отводимой.
Виброустойчивость—способность конструкции работать в заданном режиме колебаний. Это особенно важно для современных быстроходных машин. Практическое значение имеют обычно низкочастотные колебания, для выявления которых производят необходимые расчеты или балансировку системы.
Надежность—свойство изделия выполнять в течение заданного времени или заданной наработки на отказ свои функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели. Можно также определить надежность как вероятность безотказной работы в течение заданного срока службы и в определенных условиях. Надежность изделия обусловливается, таким образом, его безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Безотказность — свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.
Долговечность—свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонта и технического обслуживания.
Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость—свойство изделия сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения и транспортировки.
Важнейшим показателем является технологичность проектируемой машины. Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление изделий с применением прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей.
Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Штучное и мелкосерийное производство предъявляет к технологичности одни требования, крупносерийное и массовое производство — другие. Признаки технологичности специфичны также для деталей различных методов изготовления.
Источник
