Файл: Ермолов, Л. С. Основы надежности сельскохозяйственной техники учебное пособие.pdf

У Ч Е Б Н И К И И У Ч Е Б Н Ы Е П О С О Б И Я Д Л Я В Ы С Ш И Х С Е Л Ь С К О Х О З Я Й С Т В Е Н Н Ы Х У Ч Е Б Н Ы Х З А В Е Д Е Н И Й

Л. С. ЕРМОЛОВ, В. М. КРЯЖКОВ, В. Е. ЧЕРКУН

и

J

Г ',с. пу*'л

631.303 Е 74

УДК 631.3—192fOT3:8f

(

'V' v

цент кафедры эксплуатации МТП ВСХИЗО В. 3. Бубнов. Р е д а к т о р — инженер Л. И. Чичёва.

Ермолов Л. С. и др.

Е 74 Основы надежности сельскохозяйственной техни­ ки. М., «Колос», 1974.

223 с, с ил. (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений).

Перед загл. авт.: Л. С. Ермолов, В. М. Кряжков, В. Е. Чер­

кун.

В книге рассматриваются основные понятия, положения и опреде­ ления, принятые в надежности, математические методы в теории на­ дежности и физическая сущность надежности машин и оборудования, методы испытания машин на надежность, основные направления по­ вышения надежности с.-х. техники и эффективность этих мероприятий.

Учебное пособие составлено в соответствии с программой по «Осно­ вам надежности сельскохозяйственной техники» и предназначено для студентов факультетов механизации сельского хозяйства. Им могут также пользоваться преподаватели и инженерно-технические работники,

занятые эксплуатацией, ремонтом и испытаниями машин и оборудова­ ния в сельском хозяйстве. Издается впервые.

© Издательство «Колос», 1974

В В Е Д Е Н И Е

Вопросам надежности изделий и различных технических устройств уделяется внимание с момента их производства и использования. Вначале эти вопросы находили свое отра­ жение в курсах расчета, производства и использования из­ делий. С развитием авиационной и космической техники, радиотехники, автоматики и телемеханики, современных средств связи, надежность стала «проблемой номер один» и выделилась в самостоятельную дисциплину, главная задача которой — дать оценку надежности изделия.

Вопросы надежности стали первоочередными и в маши­ ностроении.

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. значительное внимание уделено повышению технического уровня, качества и надежности машин и оборудования, поставляемых сельскому хозяйству; предусмотрено полно­ стью удовлетворить потребности в запасных частях к тракторам, автомобилям и сельскохозяйственным ма­ шинам.

Эти вопросы должны решать инженерные кадры, знаю­ щие теорию и практику в области надежности машин, в связи с чем изучение научных основ обеспечения надежности ма­ шин должно стать неотъемлемой частью учебного процесса в технических вузах страны. Этот факт отмечен в решении 11 межвузовской конференции по надежности машин и обору­ дования, состоявшейся в Москве в феврале 1970 г.

Одно из основных направлений науки и практики о на­ дежности изделий базируется на теории прочности и изно­ состойкости деталей и материалов. И если расчет деталей машин на прочность в инженерной практике не представ­ ляет особой проблемы, то расчет долговечности деталей с учетом главного их критерия — износостойкости в теории

надежности машин представляет большую трудность. Изу­ чение закономерностей различных видов изнашивания — ключ к резкому повышению надежности машин, потому что, как показывают практика и опыт, в 80 из 100 случаев машины теряют свою работоспособность вследствие износа их деталей и сопряжений.

Наука о надежности изучает закономерности измене­ ния показателей работоспособности изделий с течением вре­ мени, а также физическую природу отказов и на этом осно­ вании разрабатывает методы, обеспечивающие с наимень­ шей затратой времени и средств необходимую долговечность и безотказность работы машин.

Таким образом, эта наука на основании научного прог­ ноза поведения машин разрабатывает теорию принятия оптимальных решений для получения требуемого уровня надежности.

Основным объектом, рассматриваемым наукой о на­ дежности„служит работоспособность изделия (машин), т. е. его способность выполнять заданные функции с парамет­ рами, установленными требованиями технической доку­ ментации.

Надежность как свойство изделия (машины) сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени может рассматриваться при непрерывной работе изделия (безотказность) и с необходимыми перерыва­ ми для технического обслуживания и ремонта (долго­ вечность).

Специфические особенности вопросов надежности — это фактор времени, которым оцениваются изменения началь­ ных параметров в процессе эксплуатации машины; физичес­ кие и другие процессы, протекающие в элементах машины и приводящие к изменению их качества; прогнозирование поведения машины в эксплуатации с точки зрения сохра­ нения ею выходных параметров.

Наука о надежности не рассматривает вопросов дости­ жения определенного уровня выходных параметров машины (мощности, производительности, к. п. д. и др.), это задача других наук. В ее функции входит анализ процесса изме­ нения показателей надежности с течением времени, при­ чин их возникновения и разработка рекомендаций по вос­ становлению выходных параметров машины.

Машину в процессе ее использования нельзя изолировать от влияния среды, в которой она работает, от влияния про­ цессов, которые протекают в ней самой при осуществлении

4

рабочих функций, от действия остаточных явлений, являю­ щихся следствием технологических процессов, применяю­ щихся при изготовлении машин. Все виды энергии (механи­ ческая, тепловая, химическая, электромагнитная и др.) воздействуют на машину и вызывают в ней обратимые и необратимые процессы, снижающие ее начальные характе­ ристики. Эти вопросы носят случайный характер, и поэтому для оценки надежности машин применяются теория вероят­ ностей и методы математической статистики.

Вопросы повышения надежности изделий приобретают огромное экономическое значение. Познакомимся с неко­ торыми данными. В стране ежегодно на ремонт машин и оборудования расходуется около 15 млрд, рублей. В ре­ монтных службах занято около 1 млн. металлорежущих станков и работает свыше 2 млн. человек, т. е. больше, чем в черной и цветной металлургии или в угольной и нефтяной промышленности вместе взятых;

Из-за неисправностей ежегодно простаивает от 10 до 40% машин и оборудования, на чем теряется около 4 млрд, рублей.

В сельском хозяйстве только регистрируемых и учиты­ ваемых простоев различных машин насчитывают — на па­ хоте до 35%, а на уборке урожая — до 50% от всего вре­ мени работы машины.

Эти простои и потери в значительной степени связаны с недостаточным обеспечением машин и оборудования за­ пасными частями, нерациональным их использованием. На долю заводов, выпускающих новые тракторы, прихо­ дится лишь 22% производственных мощностей; на долю заводов, изготовляющих запчасти к тракторам, — 34%, а на долю ремонтных предприятий — 44%. Таким образом, на ремонт тракторов затрачивается почти в 4 раза больше производственных мощностей, чем на выпуск новых.

На производстве запасных частей работает около 1,5 млн. производственных рабочих. На выпуск запасных частей ежегодно расходуется 10 млн. тонн металла, а их стоимость для сельскохозяйственных машин и орудий, находящихся в эксплуатации, значительно превышает стоимость самих машин и орудий.

Все это можно объяснить недостаточной надежностью выпускаемой техники и неподдержанием ее на должном уровне в процессе эксплуатации и ремонта.

В зарубежных странах также уделяется большое внима­ ние развитию исследований в области надежности и введе­

5

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В НАДЕЖНОСТИ

•

§1. Объекты, рассматриваемые в надежности

Внадежности обычно рассматриваются изделия, пред- - ставляющие собой технические системы и их элементы.

Техническая система — совокупность совместно дей­ ствующих элементов, предназначенных для самостоятель­ ного выполнения заданных функций.

Элемент системы — часть ее (деталь, узел, агрегат), предназначенная для выполнения заданных функций.

При изучении вопросов надежности машинно-трактор­ ные агрегаты, тракторы, автомобили и другую, сельскохо­ зяйственную технику можно рассматривать как системы, состоящие из отдельных элементов (сборочных единиц). Сборочная единица может также рассматриваться как си­ стема, состоящая из деталей.

Изделия, т. е. системы и их элементы, бывают ремон­ тируемыми (восстанавливаемыми) и перемонтируемыми (невосстанавливаемыми).

ные машины, станки и др., а также их детали, такие, как блок и гильзы цилиндров, валы, рамы и т. п.

К н е р е м о н т и р у е м ы м (невосстанавливаемым) относятся системы, а также их элементы, которые не могут быть отремонтированы (восстановлены) или не подлежат (ре­ монту) восстановлению, например поршневые кольца, фрик­ ционные накладки тормозов и сцепления, прокладки, уплот­ нительные кольца и др. Такие изделия при ремонте заме­ няются .

Одни и те же изношенные изделия в зависимости от технического состояния могут быть невосстанавливаемыми, например тонкостенные вкладыши коленчатого вала или коленчатый вал с трещинами и другими видами разру­ шения, и восстанавливаемыми — эти же детали без указан­ ных дефектов.

7

§ 2. Основные понятия свойств продукции

Продукция — обобщающее понятие. Виды продукции — изделия и продукты.

И з д е л и е — это продукция промышленного произ­ водства, количество которой может исчисляться в штуках или экземплярах. К изделиям относятся системы и их эле­ менты, например машины и приборы, сборочные единицы и детали машин и приборов, машинно-тракторные агрегаты, метизы и т. д.

П р о д у к т — результат работы производственного предприятия (нефтепродукт, волокно и др.) или предприятий сельского и лесного хозяйства (зерно, мясо, древесина и др.). Количество продуктов характеризуется непрерывной вели­ чиной, исчисляемой, например, в килограммах, тоннах, кубических метрах.

Продукция охватывает изделия и продукты, произве­ денные за определенный период времени в определенном месте (продукция ремонтного предприятия и т. п.).

Свойство продукции — объективная особенность, прояв­ ляющаяся при создании продукции, ее эксплуатации или

Продукция имеет много различных свойств. Совокуп­ ность всех свойств данной продукции позволяет отличать ее от другой.

Присущие продукции свойства проявляются при проек­ тировании, разработке, изготовлении, испытаниях, исполь­ зовании, техническом обслуживании, ремонте, хранении, транспортировании и т. п.

Качество продукции — совокупность ее свойств, обуслов­ ливающих пригодность продукции удовлетворять опреде­ ленным потребностям в соответствии с ее назначением. Ка­ чество продукции характеризуется целым рядом свойств, которые можно объединить в пять групп:

1) эксплуатационные и потребительские свойства (для трактора — мощность, скорость, расход топлива; для авто­ мобиля — грузоподъемность, скорость, расход топлива;

8

для станка — точность, производительность, степень авто­ матизации и т. д.);

2)надежность;

3)технологичность;

4)показатели технической эстетики (внешний вид и др.), эргономические показатели (физиологические и гигиени­ ческие показатели, удобство работы и т. п.);

5)степень стандартизации, унификации и взаимозаме­ няемости.

Важнейшим признаком качества промышленной про­ дукции служит ее надежность,- которая проявляется в про­ цессе работы. Надежность — одна из составляющих частей качества, особое, наиболее общее его свойство.

В настоящее время нет единого показателя, который в целом дал бы оценку качеству продукции. Поэтому каж­ дое свойство, характеризующее качество, оценивается сво­ ими показателями.

Наука об измерении качества продукции, получившая в последнее время развитие, называется к в а л и м е т - р и е й.

Показатель качества продукции — это количественная характеристика ее свойств, входящих в состав качества. Этот показатель рассматривается применительно к опреде­ ленным условиям создания эксплуатации или потребления продукции.

Различают следующие показатели качества продукции. Е д и н и ч н ы й п о к а з а т е л ь — показатель, отно­

сящийся только к одному из свойств продукции.

К о м п л е к с н ы й п о к а з а т е л ь — показатель, относящийся к нескольким свойствам продукции, например

кбезотказности и ремонтопригодности.

Ин т е г р а л ь н ы й п о к а з а т е л ь — показатель, отражающий соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции, и суммарных затрат на ее создание и эксплуатацию или потребление.

Интегральный показатель качества К определяют по формуле

где Н — суммарный полезный эффект, полученный в ре­ зультате эксплуатации изделия;

С — затраты на создание и эксплуатацию. Показатель К служит экономической характеристикой

качества продукции.

9