Определение безотказности элемента машины по условию его прочности реферат

Обновлено: 05.07.2024

Члены комиссии ______________________ /____________________/

Содержание

1 Основные свойства надежности: безотказность, долговечность,

ремонтопригодность, сохраняемость, и их показатели 3

1.1 Понятие надежности, безотказности, долговечности,

ремонтопригодности, сохраняемости 3

1.2 Показатели надежности 7

1.2.1 Показатели, характеризующие безотказность 8

1.2.2 Показатели долговечности 11

1.2.3 Показатели ремонтопригодности 12

1.2.4 Показатели сохраняемости 14

1.2.5 Показатели транспортабельности 15

1.2.6 Обобщенные показатели надежности 17

2 Методы восстановления посадок (регулировкой, перестановкой

деталей, метод ремонтных размеров, установкой дополнительных деталей) 19

2.1 Метод восстановления посадки регулировкой зазора 19

2.2 Метод перестановки деталей в другое положение (позицию) 21

2.3 Метод ремонтных размеров 22

2.4 Метод восстановления посадки установкой дополнительных деталей 27

Список используемых источников 29

Основные свойства надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, и их показатели

1.1 Понятие надежности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости

Любое изделие должно обладать основными категориями качества: надежностью, прочностью и жесткостью в работе.

Надежность (по ГОСТ 27.002-89) – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для объекта, так и для его частей.

Надежность не касается требований, непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели, например повреждение окраски и т. д.

Таким образом, надежность характеризуется показателями, которые выявляются в процессе эксплуатации и позволяют судить о том, насколько изделие оправдывает надежды его изготовителей и потребителей.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Это свойство особенно важно для объектов, отказ которых опасен для жизни людей. Отказ рулевого управления или тормозов автомобиля может иметь тяжелые последствия, поэтому для таких объектов безотказность -наиболее важная составная часть надежности.

Первостепенное значение безотказность имеет для объектов, отказ ко­торых вызывает перерыв в работе большого комплекса машин или оста­новку автоматизированного производства.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического

обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние изделия характеризуется невозможностью дальнейшей его эксплуатации, снижением эффективности или безопасности. Основным показателем долговечности деталей, сборочных единиц и агрегатов служит технический ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до наступления предельного состояния, оговоренного в стандартах или технических условиях на изделие.

Долговечность и безотказность – не взаимоисключающие, а дополняю­щие друг друга и связанные между собой показатели. Различие же заключа­ется в следующем. Безотказность характеризует свойство объекта непрерыв­но сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность же характеризует продолжительность работоспо­собного состояния объекта по суммарной наработке, прерываемой периода­ми на техническое обслуживание, устранения отказов и ремонтов.

В зависимости от характера производства и вида объекта на первый план при оценке его надежности может выдвигаться безотказность или долговечность. Например, для дереворежущего станка общего назначения или трелевочного трактора отсутствие отказов в течение смены скорее же­лательное, чем необходимое условие, поскольку после непродолжительно­го ремонта они вновь поступают в работу. Для сложной и высокопроизво­дительной автоматической линии, работа которой в значительной степени определяет технико-экономические показатели всего предприятия, свойст­во безотказности выдвигается на первый план.

Как видно из приведенных определений, свойство безотказности опре­деляется, в основном, совершенством конструкции машины и качеством ее изготовления. Свойство долговечности же определяется еще и качеством ремонта, регулярностью и тщательностью технического обслуживания.

Все объекты делятся на ремонтируемые и неремонтируемые.

Ремонтируемым называется объект, для которого проведение ремон­тов предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

С усложнением систем все труднее становится находить причины от­казов и отказавшие элементы. Так, в сложных электрогидравлических сис­темах поиск причин отказов может занимать более 50% общего времени восстановления работоспособности. Поэтому облегчение поиска отказав­ших элементов закладывается в конструкцию новых сложных систем. Возможность быстрого обнаружения и устранения отказа, легкий доступ ко всем узлам определяют малые затраты времени на ремонт. Таким обра­зом, важность ремонтопригодности определяется простоями, связанными с обнаружением отказов и проведением ремонта, что в свою очередь ведет к недовыпуску продукции и значительным убыткам.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

То есть речь идет о сохраняемости значений показателей безотказ­ности, долговечности и ремонтопригодности. Сохраняемость характеризует способность объекта противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования (дождь, снег, пыль).

Продолжительность хранения и транспортировки иногда не оказывает заметного влияния на поведение объекта во время нахождения в этих ре­жимах, но при последующей работе их свойства могут быть значительно ниже, чем аналогичные свойства объектов, не находящихся на хранении и не подлежащих транспортировке. Например, после продолжительного хранения аккумуляторных батарей их наработка до отказа существенно снижается. Сохраняемость данных объектов обычно характеризуется та­ким сроком хранения в определенных условиях, в течение которого сни­жение средней наработки до отказа, обусловленное хранением, находится в допустимых пределах.

Вследствие воздействия внешней среды на незащищенные составные части машин во время хранения, сокращаются сроки их службы, увеличи­ваются затраты на ремонт.

Коррозионное поражение во время хранения – это, например, одна из главных причин выбраковки втулочно-роликовых цепей (23% – передаю­щие звенья, транспортеры). Кроме того, эксплуатационные испытания вту-лочно-роликовых цепей показали, что условия хранения оказывают влия­ние на их износ.

При хранении в сыром неотапливаемом помещении резиновых ман­жет в течение 3, 4 и 5 лет их ресурс, соответственно, снижается до 70, 30 и 3% по сравнению с новыми манжетами. Более 40% клиновых ремней вы­браковывают из-за расслоения и трещин, возникающих вследствие непра­вильного хранения.

Ресурс резинотехнических изделий снижается и при хранении в сухих отапливаемых помещениях, так как естественный процесс старения можно только замедлить, но предотвратить полностью нельзя.

Свойство сохраняемости имеет особое значение для нового поколения машин и оборудования лесного комплекса, имеющего в своем составе сис­темы программного управления, микропроцессорную технику, следящие системы, сложные пневматические и гидравлические устройства, для ко­торых должны выполняться особые условия и правила хранения и транс­портировки.

Прочность – один из основных критериев работоспособности изделия, обусловливаемой циклическими и контактными напряжениями. Отсюда принято различать циклическую прочность и контактную прочность.

Детали, подвергающиеся длительной переменной нагрузке, разрушаются при напряжениях, значительно меньших предела прочности материала при статическом нагружении. Особенно большое внимание при конструировании машин уделяется так называемым знакопеременным нагрузкам, которые много раз подряд меняют направление своего действия и "изматывают" или утомляют металл.

Детали машин, обладающие в обычных условиях нагружения хорошими эксплуатационными качествами, при знакопеременной нагрузке могут разрушаться от усталости без видимых деформаций так, как будто они выполнены из хрупкого материала.

1.2 Показатели надежности

Для количественной характеристики каждого из свойств надеж­ности изделия служат такие единичные показатели, как наработка до отказа и на отказ, наработка между отказами, ресурс, срок служ­бы, срок сохраняемости, время восстановления. Значения этих ве­личин получают по данным испытаний или эксплуатации.

Комплексные показатели надежности, так же как коэффи­циент готовности, коэффициент технического использования и коэффициент оперативной готовности, вычисляются поданным единичных показателей. Номенклатура показателей надежности приведена в таблице 1.

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации.

Уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта, экономии материалов и энергии.

Современные технические средства очень разнообразны и состоят из большого количества взаимодействующих механизмов, аппаратов и приборов. Первые простейшие машины и радиоприемники состояли из десятков или сотен деталей, а, к примеру, система радиоуправления ракетами состоит из десятков и сотен миллионов различных деталей. В таких сложных системах в случае отсутствия резервирования отказ всего одного ответственного элемента может привести к отказу или сбою в работе всей системы.

Низкий уровень надежности оборудования вполне может приводить к серьезным затратам на ремонт, длительному простою оборудования, к авариям и т.п.

В настоящее время наблюдается быстрое и многократное усложнение машин, объединение их в крупные комплексы, уменьшение их металлоемкости и повышением их силовой и электрической напряженности. Поэтому наука о надежности быстро развивается.

Отказы деталей и узлов в разных машинах и разных условиях могут иметь сильно отличающиеся последствия. Последствия выхода из строя машины, имеющейся на заводе в большом количестве, могут быть легко и без последствий устранены силами предприятия. А отказ специального станка, встроенного в автоматическую линию, вызовет значительные материальные убытки, связанные с простоем многих других станков и невыполнением заводом плана.

В данной работе сделана попытка осветить только основные методы оценки надежности технических систем. Это потребовало обобщения результатов исследований в данной области целого ряда отечественных и зарубежных специалистов, причем был сделан упор не только на теоретическую разработку отдельных вопросов, но и на их практическую применимость.

1. Место вопросов надежности изделий в системе управления качеством

Проблема качества особенно важна для машино- и приборостроения, так как продукция этих отраслей в значительной степени предопределяет темпы технического прогресса и степень механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства.

Важной особенностью современного машино- и приборостроения является широкое развитие унификации и стандартизации изделий и непрерывно расширяющийся на этой основе уровень специализации производства. В результате каждый машиностроительный завод имеет кооперативные связи с сотнями предприятий, поставляющих материалы, комплектующие изделия, необходимые для организации производства технологическое оборудование, оснастку, средства контроля и т. п.

Таким образом, качество изделий в значительной степени зависит от качества продукции предприятий-поставщиков. Например, по мнению специалистов Волжского автозавода, качество выпускаемых здесь автомобилей более чем на 50% зависит от качества комплектующих изделий и материалов.

Такого типа сложная зависимость между различными предприятиями и различными отраслями приводит к тому, что многие раздробленные процессы производства сливаются в один общественный процесс производства. Поэтому при решении проблемы качества необходимо учитывать весь общественный процесс производства. Это значит, что мероприятия по повышению качества должны: проводиться одновременно во всех отраслях, на всех промышленных предприятиях; охватывать все этапы процесса общественного производства — планирование, проектирование, серийное изготовление, эксплуатацию и ремонт; распространяться на все элементы процесса общественного производства — предметы и средства производства, деятельность людей.

Для современного машино- и приборостроения характерны также большая многономенклатурность и разнохарактерность одновременно осваиваемых изделий, повышение требований к техническому уровню, качеству и надежности, сокращение сроков морального устарения средств техники. Это приводит к необходимости постоянного совершенствования конструкций машин и технологии их производства, внедрения новых материалов, более точных методов расчета, улучшения системы контроля и систематического проведения других конструктивно-технологических мероприятий, обеспечивающих современный технический уровень и стабильное качество выпускаемой продукции.

Следовательно, для улучшения качества выпускаемой продукции необходим комплексный, системный подход, т. е. создание систем управления качеством.

Проблема обеспечения надежности технических систем должна решаться в рамках комплексной системы управления качеством, так как надежность является одним из основных свойств качества продукции.

Свойство надежности особенно важно для изделий машиностроения по следующим причинам:

1) объем продукции машиностроения и металлообработки составляет около 25% от общего объема производства и, следовательно, решение проблемы обеспечения оптимальной надежности изделий этой отрасли практически является решением проблемы надежности для подавляющей части промышленной продукции;

2) эта отрасль производит средства производства, определяющие степень механизации труда и автоматизации технологических процессов во всех отраслях народного хозяйства, поэтому низкая надежность изделий машиностроения приводит к снижению производительности общественного труда по всему народному хозяйству;

3) продукция машиностроения является основным объектом экспорта страны, а надежность является основным свойством, обеспечивающим конкурентоспособность изделий машиностроения на мировом рынке.


включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

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

Тем самым производство неразрывно связано с проблемой обеспечения надежности эксплуатируемой техники. Надежность, как важнейший показатель качества машин, формируется на всех этапах конструирования, изготовления, эксплуатации и ремонта.

По Российским стандартам надежность машин определяется четырьмя свойствами:

1 Рассчитываем среднюю наработку на отказ.

Таблица 1 –Шиномонтажный комплект

Наработка между отказами Т, ч

Таблица 2 - Поток отказов.

Количество отказов на период

Продолжительность сменной работы - 5 часов.

Суммарное время восстановления отказов – 175часов

В задании даны наработка каждой машины между её отказами. Наработка между отказами является случайной величиной. Для описания случайной величины рассчитываются статические характеристики, и определяется вид закона ее распределения.

Статистическими характеристиками являются:


- среднее значение случайной величины ;

- дисперсия Д;

- коэффициент вариации V.

Таблица 3 - Сводные данные расчетных значений статистических характеристик.

Частота в интервале,






2 Составляем ряд распределения.

Для упрощения расчета численные значения случайной величины разбиваем на 10 интервалов.

Ширина интервала равна:


(1)

где: W = xmax - xmin - размах выборки;

Xmax - Xmin - максимальные и минимальные значения случайной величины в выборке;

к - число интервалов.

В колонку 2 таблицы 3 записываем границы интервалов в порядке возрастания случайной величины. То есть составляется ряд распределения.


3 Рассчитываем среднее значение выборки .

Для этого в каждом интервале определяется среднее значение интервала. Подсчитывается частота ni попадания случайных величин в интервал. При этом, если значения попадает на границу двух интервалов его нужно отнести к левому интервалу.

Среднее значение выборки определяется по формуле:


(2)

где: Xcpi - середина i-ro интервала;

ni - число случаев в i-том интервале;



k – число интервалов;

Среднее значение выборки и является средней наработкой на отказ То.

4 Определяем дисперсию выборки Д и среднее квадратичное отклонение σ.

Дисперсия случайной величины характеризует ее рассеивание около математического ожидания. Для выборки объемом N дисперсия определяется по формуле:


(3)

В соответствии с этой формулой для каждого интервала рассчитывается разность (xcр-x) и заполняется последовательно колонки 6, 7 и 8 таблицы 3. числитель формулы 3 является суммой всех значений в колонке 8 таблицы 3.

Среднее квадратическое отклонение равно квадратному корню из дисперсии т.е.


(4)

Размерность среднего квадратического отклонения совпадает с размерностью случайной величины.

5 Рассчитываем коэффициент вариации.

Числовое значение коэффициента вариации:


(5)

6 Определяем закон распределения наработки между отказами.

Закон распределения характеризует связь между значениями случайной величины и соответствующими вероятностями. Случайные величины, используемые для оценки показателей надежности, наиболее часто подчиняются нормальному, экспоненциальному или распределению Вейбулла.

Построение гистограммы эмпирического распределения и выдвижение статистической гипотезу.

Гистограмма распределения строится по результатам расчета статистической вероятности. Статистической вероятностью является частность:


(6)

где: ni – число случаев i – ом интервале;

N – объём выборки.

Значение Р заносится в колонку 9 таблицы 3.

При построении гистограммы по оси абсцисс откладываем интервалы (берутся из таблицы 3) и на каждом интервале строят прямоугольники, высота которых равна Р. Масштаб по оси ординат выбирается в зависимости от максимального значения Р.


По виду гистограммы, с учетом коэффициента вариации V=0,875 выдвигаем статистическую теорию, что вероятным является экспоненциальное распределение.

7 Проверка статистической гипотезы.

Правдоподобие гипотезы оценивается критериями согласия. С помощью критериев определяется, с какой вероятностью эмпирическое распределение согласуется с теоретическим, то есть оценивается

Надежность - свойство детали и машины выполнять свои функции, сохраняя заданные эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки (т.е. продолжительности или объема работы изделия, измеряемые в часах, километрах, циклах или других единицах). Надежность, по существу, выражает собой перспективы сохранения работоспособности детали и машины [30, 33].

Надежность детали и машины обуславливается ее безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, долговечностью ее частей.

В процессе работы детали и машины подвергаются не только расчётным нагрузкам, которые конструктор ожидает и учитывает, но и попадают во внештатные ситуации [13], которые очень трудно предусмотреть, как, например, удары, вибрация, загрязнение, экстремальные природные условия и т.п. При этом возникает отказ – утрата работоспособности вследствие разрушения деталей или нарушения их правильного взаимодействия. Отказы бывают полные и частичные; внезапные (поломки) и постепенные (износ, коррозия); опасные для жизни; тяжёлые и лёгкие; устранимые и неустранимые; приработочные (возникают в начале эксплуатации) и связанные с наличием дефектных деталей; отказы по причине износа, усталости и старения материалов.

Надёжной можно считать машину, имеющую следующие свойства.

Безотказность - свойство изделия сохранять свои эксплуатационные показатели в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность - свойство изделия сохранять заданные показатели до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортировки, установленного в технической документации.

Надежность деталей машины зависит в основном от качества их изготовления и от того, насколько режимы их работы соответствуют условиям, принятым при расчетах и проектировании.

Надёжность трудно рассчитать количественно, она обычно оценивается как вероятность безотказной работы на основании статистики эксплуатации группы идентичных машин.

При всей значимости всех описанных критериев, нетрудно заметить, что ПРОЧНОСТЬЯВЛЯЕТСЯ ВАЖНЕЙШИМ КРИТЕРИЕМ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И НАДЁЖНОСТИ.

Невыполнение условия прочности автоматически делает бессмысленными все другие требования и критерии качества машин [5, 26, 30, 36]. Действительно, немногого стоит технологичная, жёсткая, износостойкая, теплостойкая, виброустойчивая, дешевая в эксплуатации, ремонтопригодная конструкция самого передового дизайна, если она сломалась при первой же нагрузке!

Читайте также: