вопросы. вопросы надежности. 1 Анализ задач исследования надежности
 Скачать 0.65 Mb.
|
    Рисунок 22 Дублированная система с ненагруженным резервом и вполне надежным переключателем  Рисунок 23 Система с независимым постоянным дублированием каждого элемента  Рисунок 24 Система с независимым ненагруженным дублированием каждого элемента Для основного случая экспоненциального распределения отказов при малых значениях t, т. е. при достаточно высокой надежности элементов, вероятность отказа системы равна:  , (194)Если элементы одинаковы, то  , (195)Формулы справедливы при условии, что переключение абсолютно надежно. При этом вероятность отказа в n! раз меньше, чем при постоянном резервировании. Для поддержания высокой надежности резервированных систем отказавшие элементы необходимо восстанавливать или заменять. Применяют резервированные системы, в которых отказы регистрируются при периодических проверках, и системы, в которых отказы регистрируются при их появлении. В первом случае система может начать работать с отказавшими элементами. Тогда расчет на надежность ведут за период от последней проверки. Если предусмотрено немедленное обнаружение отказов и система продолжает работать во время замены элементов, то оценку надежности ведут за время до окончания ремонта. В автоматических линиях применяют накопители (рисунок 25), которые разбивают линии на отдельные участки, причем отказ какого-либо элемента вызывает остановку только одного участка. В это время другие участки продолжают работу, получая заготовки от накопителя или подавая заготовки в накопитель.  Рисунок 25 Система с накопителем При этом вероятность безотказной работы линии меньше этой вероятности для последнего участка и приближается к ней при увеличении емкости накопителя. Вероятность длительной безотказной работы линии меньше соответствующей вероятности для лимитирующего участка. Эффективность разных способов резервирования проиллюстрируем на основной системе из четырех последовательно соединенных элементов с вероятностью безотказной работы каждого 0,9. Вероятность безотказной работы системы без резервирования по формуле (165):  Вероятность безотказной работы дублированной системы с постоянным резервом в виде такой же системы:  , (196)По формуле (2):  По формуле (196):  Вероятность безотказной работы дублированной системы с ненагруженным резервом и вполне надежным переключателем равна:  , (197) По формуле (197):  Вероятность безотказной работы системы с независимым постоянным дублированием каждого элемента:  , (198)Вероятность отказа системы с независимым постоянным дублированием каждого элемента:  , (199)По формуле (198):  Вероятность безотказной работы системы с независимым ненагруженным дублированием каждого элемента   Если систему, например автоматическую линию, рассматривать как технологическую и поставить в середине накопитель высокой надежности, то вероятность безотказной работы поднимается с 0,65 (для простой системы из четырех элементов) до величины, несколько меньшей 0,81. При надежности накопителя, равной единице, получим:  Пример наглядно показывает, что поэлементное резервирование гораздо эффективнее, чем общее, а резервирование замещением при совершенно надежном переключении эффективнее, чем постоянное. 24 Факторы, обусловливающие надежность оборудования при эксплуатации. К снижению работоспособности оборудования приводят: а) недостатки конструктивного характера (неудачная компоновка сборочных единиц, незащищенность их от воздействия влаги и тепла, абразивной пыли и агрессивных сред, несовершенство смазочной системы); б) технологомашиностроительные недостатки, приводящие к снижению надежности из-за применения недоброкачественных и несоответствующих материалов, наличия в них скрытых дефектов и несовершенства обработки, из-за дефектов сборки и обкатки оборудования; поэтому следует отличать износостойкость материалов, зависящую от их физико-технических свойств, от износостойкости деталей и сборочных единиц, предопределяемой коиструктивно-технологическими факторами; в) нарушение технологии монтажа и наладки оборудования; г) несовершенная организация и ведение эксплуатации, низкое качество технического обслуживания и ремонта оборудования, допущенные отклонения от нормальных режимов его применения. Во многих случаях к потере работоспособности оборудования приводит снижение его жесткости (сопротивляемости деформативному воздействию внешних нагрузок). Снижение обусловливает неравномерное нагружение опорных поверхностей и появление местных контактных напряжений, значительно превышающих номинально допустимые; кроме того, из-за нежесткости элементов оборудования ухудшается нормальное взаимодействие сопряженных механизмов и деталей, вызывая в связи с этим повышенное внешнее и внутреннее трение, фрикционную коррозию и термоусталостность, более интенсивное изнашивание сочленений; происходит также нарушение зацепления зубчатых колес между собой и звездочек с цепями, наклеп (износ при ударе) и сваривание поверхностей контакта, раскрытие стыков в резьбовых соединениях. Снижение жесткости составных конструкций нередко обусловливают недостаточная силовая затяжка резьбовых соединений, уменьшение площади опорных поверхностей из-за их неплоскостности, отсутствие в рамах из проката диагональных (раскосных) связей элементов, ограничивающих или блокирующих их деформацию. По эксплуатационным причинам потеря работоспособности оборудования происходит постепенно, в течение всего времени его использования, из-за возникающих неисправностей. Причинами неисправностей и потери работоспособности оборудования и его отдельных элементов могут быть: а) деформация и изломы деталей, особенно с ограниченной статической, динамической и усталостной прочностью при циклическом их нагружении; б) снижение усталостной прочности при нестационарных режимах их нагружения (например, элементов погрузочно-разгрузочных машин); в) изменение макро- и микрогеометрии и пространственного координирования деталей из-за ускоренного изнашивания подвижных соединений и снятия их поверхностных слоев; г) заклинивание подвижных соединений под влиянием перегрузок, особенно осевых; д) нарушение герметичности подвижных и разъемных соединений; е) ухудшение выносливости отдельных элементов при совместном влиянии износовых и необратимых усталостных явлений, физико-химического старения материалов и их коррозии. Постепенную потерю работоспособности оборудования вызывают прежде всего изнашивание и относительно медленное старение деталей. Изнашивание в виде разрушения контактирующихся поверхностей может приводить: а) к функциональным нарушениям в работе оборудования; б) к увеличению энергоемкости реализуемого процесса и к снижению его к. п. д.; в) к снижению прочности, жесткости и несущей способности деталей; г) к ошибкам положений ведомых звеньев кинематических пар; д) к увеличению залп зазоров в сопряжениях, а в связи с этим к снижению степени уравновешенности механизмов и к повышению их виброакустической активности. Изнашивание сопряжения становится предельным, если дальнейшая его работа ненадежна по техническим или технологическим условиям, а также экономически нецелесообразна (из-за снижения производительности, возрастания простоев, обусловленных неисправностями и отказами). Следовательно, предельное изнашивание сопряжений проявляется как в явном виде (в связи с изменением их формы и размеров), так и в неявном (в связи с ухудшением эксплуатационно-технических параметров, непосредственно или косвенно снижающих надежность технических систем). Старение, усталостное и коррозионное разрушение металлов - стохас-тический по природе непрерывный процесс изменения их физико-технических свойств. Он протекает необратимо даже в естественных условиях и приводит к поверхностным и глубинным повреждениям деталей, к образованию в них макро – и микротрещин. Необратимым будет и старение (деструкция) полимерных материалов из-за химических превращений под действием тепла, света, кислорода. Коррозионное разрушение металлов различают: а) по геометрическим признакам — точечную и пятнами, местную и сплошную, подповерхностную и сквозную, нитевидную и щелевую; б) в связи с последствиями взаимодействия с агрессивной средой (водными растворами солей, щелочей, кислот). Важны с позиции надежности оборудования и побочные коррозионные явления в виде язв (отдельных раковин), трещин и окалины, понижение предела усталости материалов и повышение их хрупкости. Особенно интенсивна коррозия в водной или паровой среде, создаваемой в увлажняющих и моечно-обезвоживающих машинах, тепловых аппаратах, в которых рабочий агент вода или пар. Коррозии подвержены также используемые для установки оборудования железобетонные и бетонные фундаменты. Поэтому важны различные физико-технические методы защиты оборудования от коррозионных разрушений: нанесение лакокрасочных, эмалевых и лакирующих покрытий, применение легированных металлов и коррозиестойких неметаллических материалов; образование невысыхающего слоя из смеси минеральных масел и ингибиторов, снижающих скорость коррозии; консервация обработанных поверхностей и др. Различают следующие виды изнашивания деталей: а) механическое (абразивное, гидро- и аэроабразивное, усталостное); б) молекулярно-механическое (в результате одновременного механического воздействия (внедрения элементов сжатых поверхностей) и взаимного прилипания разнородных или однородных твердых тел (их когезии)); в) коррозионно-механическое (в результате относительного перемещения поверхностей из зон контакта удаляются продукты коррозии и возникают «чистые» поверхности). Для оборудования предприятий по хранению и переработке зерна наиболее значимо абразивное изнашивание в результате режущего или царапающего воздействия твердых подвижных частиц, попадающих в зону трения сопряженных поверхностей технологического и транспортирующего оборудования. Гидро- и аэроабразивное изнашивание в результате локальных импульсных ударов частиц возникает в насосах и вентиляторах,-, трубопроводах для жидкостей и воздуха, в оборудовании для гидро- и аэромеханической обработки зерна. При обтекании деталей потоком воздуха или жидкости возникает их газовая или жидкостная эрозия, образуется точечная коррозия или плотно-хрупкий слой окислов металла. На интенсивность фрикционного изнашивания сопряжений существенное влияние оказывают: а) род и характер трения (трение качения, скольжения, качения с проскальзыванием; сухое, полусухое и полужидкостное трение); б) физико-технические свойства и скорость относительного перемещения контактирующихся поверхностей; в) наличие и модуль стационарной или повторно-переменной нагрузки (обусловленной, например, неуравновешенностью вращающихся элементов); г) площадь контактной зоны трущихся поверхностей. Под действием приложенных нагрузок происходит упругая пластическая (остаточная) деформация, в результате которой возможен статистический или динамический, хрупкий или вязкий излом деталей, особенно в условиях напряженно-деформированного состояния. На контактирующихся многократно деформируемых поверхностях или при знакопеременном трении возникают явления усталостного выкрашивания (в виде мелких осповидных выщербин), образуются микротрещины и происходит отслаивание материала. В подшипниках качения многократно повторяющиеся знакопеременные нагрузки (впереди движущихся тел качения на кольцах создаются зоны сжатия, сзади — зоны разрежения) вызывают контактную усталостность. При небольших относительных колебаниях-перемещениях, вызванных вибрациями, на посадочных поверхностях зубчатых колес, подшипников качения, деталей цепных передач возникает фреттинг-коррозия, т. е. кор-розионно-механическое изнашивание в виде точечных разрушений, интенсивного окисления и схватывания поверхностей контакта. Интенсивность абразивного воздействия минеральных частиц предопределяют: а) объемная концентрация их в несущей среде; б) минералогический и грануломорфологический состав (дисперсность, форма поверхности частиц — окатанная, сглаженная, остроугольная). Наиболее эрозионноспособны частицы кварца со средним размером до 100 мкм; они составляют скелет почв и основную массу песка. Молекулярно-механическое изнашивание сопряженных поверхностей — следствие нарушения их фрикционных связей; оно проявляется в виде упругого и пластического оттеснения материала, среза и глубинного вырывания более «мягкого» материала. В результате схватывания, хрупкого разрушения, вырывания и переноса материала с одной поверхности на другую, а также взаимодействия микронеровностей, образующихся на сопряженных поверхностях, возникает явление «заедания», которое представляет разновидность молекулярно-механического изнашивания. Молекулярно-тепловое изнашивание возникает в тепловых аппаратах (сушилках, кондиционерах, пропаривателях), а также в тормозных устройствах транспортирующего (грузоподъемного) оборудования. Для сушилок, в которых есть области высоких температур, важны жаропрочность и жаро- или окалиностойкость (способность сопротивляться химическому разрушению). Повышение температуры и тепловые деформации наблюдаются и в «холодных» машинах во время работы при высоких скоростях зубчатых передач, подшипников, кулачковых механизмов; при высоких скоростях и больших нагрузках нагреваются также детали, подверженные многократно повториым циклам «нагружение — разгружение». Термические напряжения в материале возникают, если он лишен возможности свободно расширяться или сжиматься. Уменьшение термических напряжений достигается увеличением теплоотвода и введением тепловых буферов (увеличением податливости участков смежных деталей, подвергающихся тепловому деформированию). При возможном нагреве сочленений надо предусмотреть термические осевые (торцовые) зазоры, учитывая относительные температурные коэффициенты линейного расширения материала. Возможными причинами перегрева подшипников качения могут быть: а) применение недоброкачественных смазочных материалов (обводненных, содержащих продукты разложения в виде кислот и щелочей), которые, вызывая окислительное изнашивание, приводят к коррозионному разрушению контактирующихся поверхностей; б) загрязненность смазочного материала абразивными частицами; в) избыток смазки в корпусе или, наоборот, вытекание смазки из-за изнашивания контактных уплотнений; г) несоответствия физико-технических свойств смазки условиям нагружения трущихся поверхностей, д) наличие раковин, трещин, сколов на элементах подшипника; е) чрезмерное трение уплотнителей корпуса о вал; ж) повышенное нагружение подшипника из-за плохого центрирования полумуфт электродвигателя и машины, Некоторые виды оборудования, рабочие органы которых совершают возвратно-поступательное приближенное прямолинейное движение по гармоническому закону (например, зерноочистительные сепараторы, падди-машины, штанговые брикетные прессы), подвергаются длительному повторно-переменному нагружению. Это обусловливает явления усталостного разрушения деталей при напряжениях, значительно меньших предела прочности в условиях статистического нагружения. Циклические нагрузки возникают и в роторных машинах из-за неуравновешенности вращающихся сборочных единиц, их радиального и торцового биения, а также при изгибе валов зубчатых, ременных, цепных передач. Такие нагрузки испытывают лопасти и бичи шелушильных машин. Изнашивание как процесс, происходящий во времени, характеризуют: а) скорость изнашивания - величина отношения линейного изнашивания ко времени, в течение которого он возник; б) интенсивность изнашивания — величина отношения изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала, к обусловленному пути трения или произведенной работы. Интенсивность изнашивания поверхностей трения зависит: а) от качества поверхностей, режима их движения и условий нагружения; б) от механических, тепло-физических и химических свойств конструкционных и смазочных материалов. Качество поверхностного слоя материала определяют: а) микроструктура (кристаллическое строение); б) физико-механическое состояние (износостойкость, виброустойчивость, контактная жесткость); в) геометрические параметры по ГОСТ 2789—73 (макрогеометрия, волнистость и шероховатость, оцениваемая тремя высотными параметрами — Ra, Rz, Rmax, двумя шаговыми параметрами — S и Sm, одним высотно-шаговым — tp). К факторам, влияющим на интенсивность изнашивания поверхностных слоев деталей и на скорость их деформации, относят: а) кинематический и динамический режим поверхностей трения качения или скольжения; б) относительную скорость перемещения, характер и величину удельной нагрузки; в) качество материала, т. е. его прочность, твердость и вязкость, зависящие от химического состава и структуры; г) форму и размер радиального зазора между сопряженными поверхностями, определяющие несущую способность слоя смазочного материала. Изнашивание элементов оборудования происходит с переменной интенсивностью: к случайным факторам при эксплуатации относят физико-технологические свойства и режимы обработки зерна, качество технического обслуживания и ремонтов. Они интенсифицируют или, наоборот замедляют изнашивание, внося, таким образом, искажения в оценку износостойкости и долговечности реальных деталей. К тому же, интенсивность изнашивания взаимосвязанных элементов кинематических и силовых цепей оборудования по-разному зависит от их материальной и конструкционной износостойкости. Различают три периода эксплуатации объекта: - период приработки. В этот период вследствие начальных погрешностей изготовления устанавливаются нормальные зазоры в парах трения. Интенсивность износа относительно велика вследствие малой поверхности контакта в паре трения. Площадь поверхности контакта растет вследствие уменьшения параметра шероховатости контактирующих изделий. - период нормальной эксплуатации. Этот период характеризуется низкой интенсивностью изнашивания вследствие большой поверхности контакта в паре трения. - период катастрофического износа. Износ пары трения достигает величины, при которой возникают вибрации, задиры вследствие роста контактных напряжений. Этот период характеризуется очень высокой интенсивностью изнашивания. Показатели надежности обычно оценивают для второго периода (нормальной эксплуатации), в течение которого проводят все виды ремонтов. При оценке работоспособности детали ее размеры подразделяют на нормальные (соответствующие рабочим чертежам), допустимые (отличающиеся от нормальных, но не снижающие работоспособность детали), предельные (при их достижении использование детали становится технически, технологически или экономически недопустимым). В НТД (конструкторской и ремонтно-эксплуатационной) приводят признаки предельных состояний и отказов. Признаками отказов и предельных состояний оборудования, его элементов будут: а) выход параметров оборудования за допустимые пределы (по технической производительности и эффективности, по увеличению удельного расхода энергии, ухудшению спектрального состава и повышению интегрального уровня шума); б) возникновение частых поломок, повреждений и заклинивания механизмов (появление резких ударов и недопустимых вибраций, невыполнение отдельными исполнительными механизмами предусмотренных функций, существенное повышение температуры элементов оборудования); в) возникновение аварийной ситуации в связи с повышением технической и пожаровзрывной опасности оборудования; г) проворачивание, сдвиг, самоотвинчивание элементов, их защемление при температурных деформациях, задиры на сопряжениях, заедание кинематических пар. Исходя из конструктивно-технологических особенностей оборудования, интенсивность потоков отказов в периоды приработки, нормальной эксплуатации и ускоренного изнашивания сопряжений соответственно уменьшается, становится минимальной и возрастает. Для оценки предельного состояния деталей используют методы дефекто- и структуроскопии. Первая группа методов позволяет выявить наружные дефекты; она основана на наружных осмотрах, измерении шероховатости и твердости поверхностей, оценке погрешностей форм и положений. Вторую группу методов, используемую для выявления внутренних (скрытых) дефектов, образуют: капиллярные (люминесцентные, цветные, люми-несцентно-цветные), магнитные (магнитопорошковые и графические), ультразвуковые (эхоимпульсные, теневые, резонансные). Многие дефекты деталей возникают при их изготовлении: а) дефекты литья (неметаллические, шлаковые, флюсовые включения, усадочные раковины, трещины); б) дефекты, возникающие при обработке давлением (трещины, расслоения, разрывы, вмятины); в) возникновение трещин в изогнутой зоне при малом радиусе гибки; г) дефекты механической, термической и химико-термической обработки; д) дефекты при соединении деталей сварочными швами, клеями, клепкой, пайкой. Различают предельное и допустимое изнашивания детали; в результате первого возникает отказ, а при втором виде отказ не наступает, а интервал между предельным и допустимым изнашиваниями обеспечивает заданную наработку. Для ремонтируемых (восстанавливаемых) изделий характерны: а) отказы, которые устраняют в процессе плановых ремонтов; б) отказы, которые переводят изделие в предельное состояние, поэтому проводят неплановое (в аварийном порядке) его восстановление или снимают с эксплуатации. Отказы второго типа наступают по вполне определенным причинам: а) вследствие случайных перегрузок; б) в результате ускоренного изнашивания сопряжений; в) нарушения правил технической эксплуатации оборудования; г) из-за ненормальных внешних воздействий (например, из-за попадания прочного инородного тела в рабочую зону вальцов, при работе последних без npoдукта). В нормативно-технической документации допустимые предельные состояния оборудования согласуют: а) с технически и экономически целесообразным уровнем его интенсивного и экстенсивного использования без восстановления; б) с возможностью дальнейшей эксплуатации по условиям технической и взрывопожарной безопасности, защиты окружающей среды от загрязнения или вредных воздействий; в) с затратами трудовых и материально-технических ресурсов на восстановление нормируемой работоспособности. При изучении надежности оборудования в процессе эксплуатации важно диагностически установить причины и статистические закономерности отказов, прогностически оценить возможные их следствия. Например, если обнаружено, что причиной отказов было постепенное изнашивание сопряжений, то такая констатация причинно-следственных связей позволяет принять усеченное нормальное распределение наработок на отказ. Для непрерывного экспоненциального распределения времени до отказа характерно постоянство интенсивности отказов при нормальной эксплуатации оборудования, когда период приработки закончился и не наступило еще ускоренное изнашивание сопряжений и старение материалов деталей. Так же распределены внезапные отказы, связанные с разрушением деталей из-за возникновения в них напряжений, превышающих предел прочности. Сложность и многообразие взаимодействующих факторов и явлений приводят к необходимости построения статистических моделей возникновения и развития потока отказов, анализ которых проводят во взаимосвязи с аналитическими и экспериментальными методами объективной оценки эффективности принятых способов поддержания и восстановления работоспособности. По каждому элементу оборудования целесообразно составить перечень наиболее возможных и существенных повреждений и отказов, обосновать методы их обнаружения и устранения. Ниже приведены типичные формы проявления повреждений, изнашивания и разрушений элементов оборудования. Подшипники скольжения: а) контактное схватывание — при максимальном удельном давлении и минимальной скорости скольжения вала; б) тепловое изнашивание — при максимальных значениях удельного давления и скорости скольжения вала; в) макро- и микротрещины - усталостные, термические, надиры; г) абразивное изнашивание — в условиях взаимодействия трущихся поверхностей при их недостаточной смазке и неэффективной защите от влияния внешней абразивосодержащей среды. Подшипники качения: а) хрупкое и усталостное разрушения (выкрашивание, микрорезание) металла на дорожках и телах качения, а также интенсивное изнашивание поверхностей контакта колец с валом и корпусом в условиях (несоответствия их действительных посадок характеру нагружения (местному, колебательному, циркуляционному); б) проскальзывание внутреннего и внешнего колец на валу и в корпусе, их осевые смещения и заклинивания. Валы и оси, шлицевые (зубчатые) и шпоночные соединения: а) изменение посадок, деформирование (смятие) цапф и шеек, вызванные перегрузками; б) разрушения, обусловленные снижением прочности из-за наличия в опасных сечениях геометрических и технологических концентраторов напряжений в виде сверлений, шпоночных пазов, шлицев, лысок, кольцевых выточек. Компенсирующие соединительные муфты: а) изменение деформативных, прочностных и упругокинетических свойств резинотехнических элементов из-за физико-химического старения, попадания на них продуктов переработки нефти (керосина, бензина, масел, пластичиых смазок); б) повышение динамических нагрузок из-за недопустимых радиальных и торцовых биений полумуфт. Зубчатые передачи: а) погрешности, комплексно или поэлементно влияющие на их кинематическую точность и плавность работы, на контактирование зубьев, изменение бокового и радиального зазоров в зацеплении; б) усталостные изломы и выкрашивания зубьев из-за неточного изготовления и монтажа колес, высоких скоростей и значительных удельных давлений при недостаточной жесткости. Приводные роликовые цепи: а) разрушение ролика, валика и пластин из-за неправильной установки звездочек, недостаточной компенсации температурных деформаций и изнашивания элементов передачи; б) интенсивное изнашивание передачи из-за превышения рекомендуемой скорости цепи. Приводные резинотканевые ремни: а) разрушение, обусловленное превышением действительных нагрузок над расчетными, дефектами изготовления и сборки передач; б) потеря эластичности из-за естественного физико-химического старения (особенно вулканизированных соединений); в) вытягивание в результате перегрузок и интенсивного физического изнашивания (перетирание обкладок, расслоение прокладок). Резьбовые соединения: а) ослабление, стопорения, самоотвинчивание и раскрытие стыков под действием вибраций; б) изменение установки и ориентирования резьбовых деталей, приводящее во многих случаях к аварийным ситуациям. Надежность резьбовых соединений предопределяет: а) конструкция соединения; б) правильность расчета усилия предварительной и окончательной затяжки; в) точность осуществления затяжки в зависимости от функциональных особенностей соединения, модуля и направления действия на него рабочей нагрузки; г) принятый метод выполнения сборки (путем приложения внешнего момента или ударно-вращательных импульсов). Базовые детали: а) изнашивание и повреждение посадочных мест, резьбовых отверстий; б) хрупкое разрушение поверхностного слоя (у деталей, прошедших термическое или химико-термическое упрочнение); в) вязкое разрушение деталей, изготовленных из пластичных материалов, не подвергавшихся упрочнению. Функционально взаимосвязанные средства технологического оснащения и предметов производства в совокупности с оперативным персоналом образуют последовательные, параллельные и комбинированные технологические системы производственного процесса. В них входят различающиеся по структурным признакам работоспособные подсистемы, включая подсистему технического контроля эффективности технологических операций и процессов (ТО и ТП). Организационно и технически разнородные формы ведения сложных производственных процессов на предприятиях обусловливают различные связи между элементами ПТЛ: а) жесткие (происходит непосредственная передача обрабатываемых материалов с позиции на позицию); б) гибкие (их осуществляют операционные бункера, вводимые между независимо действующими элементами ПТЛ); в) полугибкие (ПТЛ разделяют на компоновочно целесообразные участки, внутри которых—происходит непосредствен на я передача обрабатываемых материалов с позиции на позицию, а связь между участками осуществляется посредством транспортеров-перегружателей или промежуточных приемников-накопителей). Чем ниже надежность отдельных элементов, из которых компонуют систему машин и аппаратов, тем на большее число самостоятельных участков следует расчленить поточную линию и предусмотреть межучастковые связи в виде накопителей. Надежность технологического процесса характеризует его способность обеспечить выпуск продукции, удовлетворяющей требованиям НТД, в планируемом объеме в течение заданного времени. В связи с этим к важнейшим требованиям организации и ведения технологических процессов относят обеспечение их точности (близость нормативно допускаемых и действительных абсолютных или относительных отклонений показателей качества продукции) и стабильности (ритмичного выпуска качественной продукции, определяемого производственно-техническими возможностями эксплуатируемого оборудования). Первое требование характеризуется тем, что поле рассеяния показателей качества продукции должно соответствовать нормируемому допуску, и его расположению, второе - сочетается со способностью сохранять показатели качества продукции в нормируемых пределах. Статистический анализ точности и стабильности ТО и ТП базируется на сопоставлении средних величин, порядковых статистик и показателей вариации, дисперсий, применении методов корреляционно-регрессионного, дисперсионного и факторного анализов в сочетании с обсуждением тенденций в построении временных рядов случайных последовательностей. При современном уровне развития и внедрения автоматизированной техники и автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) требования к повышению надежности ее в процессе эксплуатации приобретают важное значение. Многие машины представляют активные динамические системы, содержащие как технически и экономически целесообразные исполнительные механизмы для направленного изменения состояния, структуры и физико-технологических свойств обрабатываемого материала, так и быстродействующие устройства получения и преобразования производственной информации для выработки управляющих и оптимизирующих воздействий на процесс, необходимых для достижения наиболее высоких результатов производства. Повышение надежности приобретает особое значение и в связи с тем, что при создании машин и аппаратов стремятся получить эксплуатационно несложные конструкции, позволяющие в мукомольном и крупяном производствах переналаживать линии для эффективной переработки зерна с различными структурно-механическими свойствами, а в комбикормовом производстве — для выработки многокомпонентных кормовых смесей различного зоотехнического назначения. При этом в относительном противоречии находятся некоторые требования к конструктивным решениям нового и модернизируемого оборудования: а) наибольшая жесткость и виброустойчивость при минимальной материалоемкости; б) расширение производственно-технических возможностей оборудования при уменьшении потребной статической и динамической мощности привода; в) снижение виброакустической активности оборудования при более интенсивном кинематическом его режиме. Таким образом, наряду с эффективным выполнением определенных технологических функций каждая ПТЛ, особенно автоматизированная, должна обладать определенным ресурсом работоспособности, уровнем долговечности, высокой эксплуатационной и ремонтной технологичностью. Повышение надежности элементов ПТЛ должно достигаться в первую очередь путем проведения комплекса проектно-конструкторских, производсвенно-технологических, эксплуатационных и ремонтно-восстановительных мероприятий, а лишь затем методами создания избыточности на основе резервирования невосстанавливаемых элементов и резервирования с восстановлением. К конструкторско-технологическим мерам повышения надежности элементов ПТЛ относят: а) рациональную компоновку элементов с применением эффективных видов и средств связи между ними для снижения влияния изменчивых эксплуатационно-технических (загрузочных, режимных, физических и др.) факторов; б) повышение износостойкости путем технически и экономически целесообразного сочетания антифрикционных, износо- и коррозиестойких материалов для обеспечения равностойкости деталей в сборочных единицах; в) снижение интенсивности изнашивания сопряжений путем герметизации (уплотнения) подвижных и разъемных соединений, улучшения смазки трущихся поверхностей в результате применения смазочных материалов и присадок, соответствующих характеру и интенсивности контактного нагружения сопряжений; г) надежную герметизацию элементов, находящихся под избыточным давлением, в целях предотвращения выброса абразивной пыли в производственные помещения и проникновения ее на поверхности трения; д) установку предохранительных муфт и легкозаменяемых деталей с пониженным запасом прочности («слабых» или предохранительных звеньев); они должны срабатывать или разрушаться при «пиковой» нагрузке, превышающей предельно допустимую по расчету, или при повышенных нагрузках, вызванных нарушением кинематических связей, перекосом и «заклиниванием» изношенных деталей; е) уменьшение динамических нагрузок на элементы оборудования путем уравновешивания вращающихся и возвратно-поступательно движущихся частей оборудования, включения виброзащитных устройств (амортизаторов) в динамически активных системах; ж) установку чувствительных элементов (датчиков) и индикаторов изнашивания, peaгирующих на существенное изменение технического состояния элементов и возможность возникновения их неисправности или отказа; з) обеспечение высокой ремонтной технологичности элементов с унификацией сроков их службы для обеспечения распределения сменных деталей и сборочных единиц на возможно меньшее число групп, заменяемых или восстанавливаемых при планово-предупредительном ремонте; и) применение стандартизованных, унифицированных и нормализованных деталей и комплектующих изделий ограниченных типоразмеров. К конструктивно-технологическим мерам относят: а) тщательный подбор и контроль качества материалов для своевременного обнаружения скрытых дефектов или несоответствия физико-технических свойств, установленным НТД; б) повышение износостойкости, статической и циклической усталостной прочности деталей путем их термической, химико-термической и другой упрочняющей обработки; в) введение входного, текущего к. выходного контроля качества изготовления деталей и геометрических характеристик их сопряжений; г) осуществление обкаточных (приработочных) заводских испытаний отбалансированных сборочных единиц. Целесообразным конструктивно-технологическим приемом будет резервированное увеличение ресурса деталей путем: а) возможности получить дополнительные рабочие поверхности (поворот молотка дробилки вокруг оси симметрии для введения в работу резервной поверхности взамен предельно изношенной, обработка сопряженных деталей под ремонтные размеры); б) повышение износостойкости и прочности поверхностных слоев (двухслойная отливка вальцов с отбеленным слоем высокой твердости, образование легированного слоя отбеленного чугуна в ячеистых дисках триера). Эффективность таких технологических приемов зависит от интенсивности изнашивания деталей и характера изменения их работоспособности. К эксплуатационным мероприятиям относят: а) обеспечение нормальных режимов работы ПТЛ; б) совершенствование режимов технического обслуживания (дежурного и межремонтного); в) проведение объективной диагностики технического состояния оборудования о связи с прогнозированием его надежности и планомерным проведением профилактических и восстановительных ремонтов; г) совершенствование систем сбора, обработки, анализа и обобщения информации о надежности оборудования в процессе его эксплуатации. В некоторых зерноочистительных и просеивающих машинах (рассевах) применяют гибкие связи, посредством которых внешнее трение заменяется внутренним. К таким связям относят тросовые и рессорные подвески корпусов, резинометаллические шарниры и другие упругодеформируемые связующие элементы. Объективная оценка циклической прочности и выносливости последних непосредственно связана с оценкой надежности оборудования в процессе эксплуатация при различных спектрах нагрузок и при возрастающей амплитуде напряжений. Показатели надежности технологических систем Основные показатели надежности технологической системы следующие: а) вероятность обеспечения ритмичного выпуска предметов производства с заданными показателями качества за требуемый интервал времени при регламентированных затратах материально-технических и трудовых ресурсов; б) вероятность безотказной работы; в) среднее время выполнения задания технологической системой; г) параметр потока функциональных и параметрических отказов в виде плотности вероятности возникновения отказа для рассматриваемого момента времени; функциональные отказы выражают частичное или полное нарушение нормального функционирования системы; параметрические отказы характеризуют выход параметров функционирования отдельных элементов системы за принятые допустимые пределы. Производительность технологических машин С технологических позиций важнейшей эксплуатационно-технической характеристикой машин и аппаратов будет их производительность — показатель, комплексно оценивающий интенсивность и эффективность рабочего процесса в связи с действительной надежностью оборудования. Производительность представляет отнесенный к единице времени массовый или объемный расход обрабатываемого материала при технологически рациональном режиме, рабочих органов. О рациональности режима судят по определенному признаку или по совокупности признаков. Некоторые признаки могут иметь конкурирующий характер (например, извлечение муки, ее зольность и цвет), при котором режим считают рациональным, если достигаемые производительность и эффективность соответствуют компромиссному оптимуму, приближенно отвечают технико-экономическим требованиям в заданных условиях. В общем виде под производительностью технологического оборудования понимают его пропускную способность (транспортирующее действие) при заданном качестве выполнения операций. Устанавлено три вида производительности: а) теоретическую (конструктивную) — ПТ; б) техническую — ПТЕХН; в) эксплуатационную — ПЭ. Под теоретической производительностью машины (аппарата) непрерывного действия понимают количество качественной продукции (промежуточной или конечной), которое может выработать в единицу времени опытный образец машины в условиях ее непрерывной работы; значение ПТ определяют и расчетным путем по конструктивно-технологическим и эксплуатационным данным (например, по статистически среднепрогрессивной удельной загрузке рабочего органа). Техническая производительность представляет среднюю выработку качественной продукция в единицу времени, которое включает нормируемое время на техническое обслуживание и ремонт, исходя из надежности оборудования в процессе эксплуатации, а также заранее предусмотренные технологическим регламентом регулирование и переналадку. Эксплуатационную производительность, осредненную за достаточно продолжительный период времени, определяют с учетом всех видов простоев оборудования, включая простои по организационным причинам. Поэтому значение ПЭ, завися от уровня организации труда, производства и управления им, может быть неодинаковым для различных предприятий. Обозначим Q (т/ч, м3/ч, шт/ч) - количество продукции, выпущенное машиной в единицу времени; TРАБ, TТОР, TB - соответственно рабочее время, время для технического обслуживания и ремонта, время вынужденных простоев по организационным причинам, а также для отыскания и устранения неисправностей и отказов. Возможны два значения ТТОР: ТНТОР - нормированное; ТФТОР - фактическое. При принятых обозначениях:  , (249) , (250) , (251)При этом коэффициенты технического и эксплуатационного использования оборудования:  , (252) , (253)Коэффициент технического использования оборудования:  , (254)где КГ – коэффициент готовности:  , (255)С повышением надежности оборудования уменьшаются значения ТВ и ТНТОР, а следовательно, увеличиваются КГ и КТ.И. 25 |