Файл: Лекция 7 Теоретические основы надежности машин сельскохозяйственной техники.pptx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лекция 7 Теоретические основы надежности машин сельскохозяйственной техники
Эксплуатация электрооборудования и средств автоматизации
Кафедра электрических машин и электрооборудования
Лектор - к.т.н., доцент Туктаров М.Ф.
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет»
ОГЛАВЛЕНИЕ
| 1 | ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ МАШИН | 3 |
| 1.1 | Введение в предмет. Основные понятия и определения | 3 |
| 1.2 | Качество машин | 4 |
| 1.3 | Надежность машин | 8 |
| 1.4 | Классификация терминов надежности | 10 |
| 1.5 | Экономический показатель надежности | 19 |
| ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ | 21 | |
| СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | 22 |
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ МАШИН
1.1 Введение в предмет. Основные понятия и определения
При изучении надежности технических устройств рассматриваются самые разнообразные объекты. При этом под объектом понимается предмет определенного целевого назначения, рассматриваемый в период проектирования, изготовления, эксплуатации, исследования и испытаний на надежность. Для машиностроения объектом рассмотрения являются его изделия, а продукцией - с.-х. машины и oрудия. В зависимости от поставленной задачи изделием может быть отдельная деталь, кинематическая пара, узел, агрегат, машина в целом или система машин. Каждое изделие характеризуется выходными параметрами - величинами, определяющими показатели качества данного изделия.
Выходные параметры характеризуют самые разнообразные свойства изделия в зависимости от его назначения и тех требований, которые к нему предъявляются. Это могут быть показатели точности функционирования, механические и прочностные характеристики, кинематические и динамические параметры, экономические показатели и др. Допустимое значение выходных параметров оговаривается в нормативных документах (стандартах, ТУ).
1.2 Качество машин
Качество машин - совокупность их свойств, обусловливающих пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.
1. показатели назначения, характеризующие приспособленность изделий к использованию их по назначению (мощность, производительность, маневренность, КПД и пр.);
2. показатели надежности (долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость);
3. показатели технологичности, характеризующие эффективность конструкции и технологию ее производства;
4. экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление, использование изделий и экономическую эффективность их эксплуатации (например, интегральный показатель);
Если понятие «качество» расчленить на составляющие, то к ним можно будет отнести следующие основные показатели:
Таким образом, надежность является одним из свойств машины, определяющих ее качество.
5. показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования стандартных узлов;
6. экологические показатели, характеризующие систему «человек - изделие – среда», т.е. комплекс гигиенических, физиологических, психологических и других свойств;
7. эстетические показатели, охватывающие такие свойства, как красота форм, оригинальность, выразительность, гармоничность, соответствие среде и др.;
8. патентно-правовые показатели, определяющие патентную чистоту изделия.
Надежность машин отражает изменения их свойств во времени в процессе эксплуатации. Основные понятия надежности определены ГОСТом 27.002-83.
Надежность есть свойство объекта (машины или ее составной части, агрегата, узла, детали и т.п.) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, ТО, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность машин - сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания следующих свойств:
безотказности
долговечности
ремонтопригодности
сохраняемости
1.3 Надежность машин
Все основные термины в соответствии с ГОСТом и другими источниками (а их 89) классифицируются по четырем группам (см. таблицу 1.1).
1.4 Классификация терминов надежности
| Объекты | Состояния и события | Свойства | Количественные показатели |
| Изделия: | Единичные: | ||
| машина, агрегаты, узлы, детали, приборы, сборочные единицы | Исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное | Надежность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность | Вероятность безотказной работы |
| Элементы | Повреждение | Наработка на отказ | |
| Часть системы, предназначенная для выполнения заданных функций | Отказ, предельное состояние | Сохраняемость | Средний ресурс, средний срок сохраняемости, вероятность восстановления |
| Системы: | Комплексные: | ||
| совокупность совместно действующих элементов | Коэффициент готовности, коэффициент технического использования |
Оценка продолжительности ремонтного цикла
Из рассмотрения содержания проблемы надежности машин следует, что это свойство характеризуется в первую очередь способностью выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах в соответствии с ТУ.
Надежность - одна из главных оценок качества и эксплуатационных характеристик с.-х. машины. Она является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих
Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, хранения и транспортирования.
Не уменьшая роли и влияния на уровень надежности машин основных факторов, следует сказать, что все свойства машин, в том числе и показатели их надежности, создаются и закладываются при конструировании машины, ее изготовлении, проявляются и используются в процессе эксплуатации и частично возобновляются при ремонте.
Эти характеристики являются функцией большого числа факторов - конструктивного, производственно-технологического и эксплуатационного.
8
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени, или некоторой наработки.
Основной показатель безотказности - вероятность безотказной работы. Это вероятность того, что в интервале времени от 0 до t отказ не наступит, т.е. вероятность того, что отказ наступит в интервале времени от t до ∞
Вероятность безотказной работы P(t) - функция времени.
Показатель безотказности определяет шанс изделия проработать без отказов заданный интервал времени. Допустимое значение P(t) выбирается в зависимости от степени опасности отказа. Например, для ответственных деталей машин авиационной техники P(t) = 0,9999 → 1. В таблице 1.2 представлена классификация машин по надежности в зависимости от последствий, к которым может привести их отказ.
| Последствия отказа | Допустимая вероятность безотказной работы | Тип машин |
| Катастрофические: авария, катастрофа, невыполнение ответственного задания | P(t) → 1 | Летательные аппараты, подъемно- транспортные машины, машины химического производства |
| Экономический: повышенные потери времени от простоев, работа на пониженных режимах с ухудшенными параметрами | Значительный ущерб: P(t) ≥ 0,99 незначительный ущерб: P(t) ≤ 0,9 | Технологическое оборудование, с.-х. и бытовые машины |
| Без последствий, затраты на ремонт в пределах нормы | P(t) ≤ 0,9 | Отдельные узлы и элементы машин |
Безотказность
Зависимость вероятности безотказной работы машин P(t) от времени эксплуатации
По статистическим данным вероятность безотказной работы машин определяется по формуле:
где N0 - число объектов; n(t) - число отказов объектов за время.
Достоинство показателя безотказности - возможность достаточно просто судить о надежности. Безотказность машин меняется во времени или по мере увеличения наработки, и этот процесс изменения имеет свои закономерности, которые изучаются и оцениваются в соответствии с теорией надежности (рисунок 1.1).
Зависимость вероятности безотказной работы машин P(t) от времени эксплуатации
Зависимость вероятности безотказной работы машин P(t) от времени эксплуатации
На графике рисунка показана кривая вероятности отказов P (t) o , которая симметрична по отношению к P(t) и показывает вероятность того, что при определенных условиях в заданном интервале времени возникает хотя бы один отказ.
При определении показателей безотказности учитывают последствия, к которым приводят отказы, и склонность к восстановлению работоспособности путем подразделения отказов на три группы сложности.
I группа - отказы, устраняемые ремонтом или заменой деталей, расположенных снаружи узлов и агрегатов, без их разборки, а также отказы, устранение которых требует внеочередного проведения операций TO-1 и ТО-2.
II группа - отказы, устраняемые ремонтом или заменой легкодоступных узлов и агрегатов, а также те, устранение которых требует раскрытия внутренних полостей основных агрегатов без их разборки или внеочередного проведения операций ТО-2.
Для устранения отказов III группы необходимы разборка или расчленение основных агрегатов.
Ремонтопригодность
Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонта.
Ремонтопригодность машин должна рассматриваться как одно из важнейших требований к современной технике, предполагающее минимальные затраты труда, времени, средств на выполнение работ по поддержание, контролю и восстановлению работоспособности машин.
Затраты на ремонт и ТО в 4-6 раз превышают стоимость машин при их производстве. На долю заводов, выпускающих новые тракторы, приходится лишь 22% производственных мощностей, на долю заводов, изготовляющих запасные части к тракторам, - 34%, на долю ремонтных предприятий – 44%. То есть на ремонт тракторов затрачивается почти в 4 раза больше производственных мощностей, чем на выпуск новых
Под ремонтопригодностью машин понимается такое свойство конструкции машин, которое выражается в их приспособленности к работам, выполняемым при ТО и ремонте.
К числу показателей ремонтопригодности относятся оперативные показатели (среднее время восстановления, вероятность восстановления в заданное время) и экономические показателя (средние и удельные затраты, труда и денежных средств на ТО и ремонт), а также комплексные показатели надежности - коэффициент готовности и коэффициент технического использования.
Под средним временем восстановления Тв понимают математическое ожидание времени восстановления работоспособности. При известном законе распределения среднее время восстановления определяется по формуле:
При оценке среднего времени восстановления по статическим данным, полученным в результате испытаний, показатель находится по формуле:
где m – количество отказов, наблюдаемых в процессе эксплуатации; tвi - время устранения i – го отказа.
Вероятность восстановления машин в заданное время:
Определение вероятности восстановления Pв(t) требует значения закона распределения времени восстановления. В качестве математической модели времени восстановления наиболее часто используют следующие виды функций распределения времени восстановления машин: экспоненциальное распределение, распределение Вейбулла, нормальное распределение.
Конкретный вид функции Pв(t) определяется конструктивными особенностями типа машин и условиями их восстановления.
Ремонтопригодность
Интенсивность отказа
Интенсивность отказа – это вероятность отказа изделия в единицу времени после момента t при условии, что отказа до момента t не поступило.
Интенсивность отказа изделий – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия для рассматриваемого момента времени.
Интенсивность отказов изделий можно определить по приближенной формуле:
где N(t) – число изделий, оставшихся в работоспособном состоянии до наработки t; Δt – принятый интервал времени.
Важным показателем безотказности с.-х. машин является параметр потока отказов. В этом случае отказавшие элементы заменяют на исправные, и работоспособность изделия восстанавливается, т.е. наблюдаются поток отказов и поток восстановления.