Вероятность безотказной работы подразумевает, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не возникнет отказа изделия.
Пусть t — время работы изучаемого изделия и Т — случайное время без отказной работы, т. е. время, прошедшее с начала работы до первого отказа. Тогда событие Т > t означает, что в течение времени t не произойдет ни одного отказа изделия.
Для каждого значения t существует определенная вероятность того, что Т примет значение, большее t, т. е.
Функцию р (t) называют вероятностью безотказной работы.
Статистически вероятность безотказной работы 
где N (0) — количество исправных изделий в момент времени t = 0; N (t) — количество исправных изделий в момент времени t; п (t) — количество отка завших изделий к моменту времени t.
Вероятность отказа — вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки возникнет отказ изделия: )
Статистическая оценка вероятности отказа — отношение числа изделий, отказавших к моменту времени t, к числу изделий, исправных в начальный момент времени (т. е. при t = 0) — определяется по формуле:
Частота отказов — это плотность вероятности того, что случайное время безотказной работы изделия окажется меньше времени t, или плотность вероят ности отказа до момента времени t:
Статистическая оценка частоты отказов
где N (t + ) — количество исправных изделий в момент времени (t +  )
Средняя наработка до первого отказа — это среднее значение наработки изделий в партии до первого отказа (для неремонтируемых изделий термин «средняя наработка до первого отказа» равнозначен термину «средняя нара ботка до отказа 
Наработка на отказ определяется как среднее значение наработки ре монтируемого изделия многократного использования между отказами 
где п — количество отказов изделия в течение рассматриваемого периода эксплуатации; t[ — время безотказной работы изделия между г-м и (г + 1)-м отказами.
Среднее время восстановления — среднее время вынужденного нерегла ментированного простоя, вызванного отыскиванием и устранением одного отказа
Коэффициент готовности — вероятность того, что изделие будет работо способно в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания.
Статистическая оценка коэффициента готовности определяется как отно шение суммарного времени безотказной работы изделия за некоторый период эксплуатации к сумме времени безотказной работы и времени, затраченного на отыскание и устранение отказов за тот же период эксплуатации,
Коэффициент технического использования — отношение наработки изделия в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период эксплуатации
Ресурс — наработка изделий до предельного состояния, оговоренного в технической документации. Различают ресурс до первого ре монта, межремонтный ресурс, назначенный ресурс, среднии ресурс и др.
Средняя продолжительность работы изделия за период эксплуатации до разрушения или другого предельного состояния называется средним ресурсом.
Статистическая оценка среднего ресурса определяется по формуле
Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в техниче ской документащшрили до списания изделия.
Удельная трудоёмкость ремонтов - отношение средней трудоёмкости ре монтов к средней наработке изделия за один и тот же период эксплуатации.
56. Методы определения остаточного ресурса нефтепромыслового оборудования.
Определение остаточного ресурса оборудования находится путем сбора, систематизации и обработки статистических данных о наблюдениях за его работой, обобщения результатов.
Все работы по оценке остаточного ресурса состоят из 4 этапов:
1) накопление статистической информации об отказах оборудования. Достоверная информация об отказах оборудования достигается точным учетом времени его работы, моментов возникновения отказов и времени, затрачиваемого на их устранение. Для получения необходимых сведений об отказах и работоспособности оборудования имеются специальные журналы наблюдений и учета неисправностей или организуется опытная эксплуатация;
2) систематизация, анализ и обобщение полученных статистич данных. С помощью комплекса ЭВМ создаются табуляграммы, представляющие собой ведомости, в которых содержатся сведения об отказах, суммарном времени, затраченном на устранение отказов, наработках оборудования до выхода из строя. Табуляграммы явл основным исходным документом для дальнейшего статистического анализа и подсчета количественных показателей надежности оборудования;
3) выбор и обоснование количественных показателей для оценки надежности. Колич показатели: вероятность безотказной работы, частота и интенсивность отказов, средняя наработка на отказ, средний срок службы, коэффициент техиспользования, среднее время восстановления, удельная трудоемкость ремонта;
4) матаматич обработка полученных эмпирических данных для определения закономерностей отказов анализируемого оборудования. Математическая обраб-ка сводится к составлению рядов распределения, построению эмпирической функции плотности вероятностей, случайной величины, вычислению параметров эмпрического распределения, выравниванию эмпирич распределения по предварительно выбранному теоретическому закону. На основе выбранного закона распределения исследуемой случайной величины и его параметров определяют показатели надежности оборудования.
После чего выбирают один из методов прогнозирования.
1 – Принцип стохастичности ресурса объекта. Этот принцип исходит из того, что ресурс любого технического объекта является случайной величиной. Так как на любой элемент оборудования Сложной Системы (СС) действует комплекс проектных, конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, большинство из которых имеют случайный характер.
2 – Принцип обоснования значения ресурса оборудования из условий риска. Требования к значению ресурса оборудования должны назначаться исходя из условий обеспечения заданного уровня безопасности СС.
3 – Принцип сохранения физической сущности процессов при прогнозировании ресурса. Сложность прогнозирования обуславливается не только построением модели процессов деградации машины во времени.
4 – Принцип адекватности математических методов оценки и прогнозирования ресурса статистическими данными о работоспособности оборудования. Этот принцип вытекает из принципа 3.
5 – Принцип прогнозирования индивидуального ресурса. На стадии проектирования системы прогнозу подлежит ресурс генеральной совокупности оборудования.
6 – Принцип продления назначенного ресурса. Назначенный ресурс устанавливается заводом изготовителем оборудования исходя из определенных факторов. Поэтому продлить ресурс невозможно. В этом случае можно всего лишь вести речь о продлении назначенного ресурса при помощи назначения ресурса.
57. Виды трения. Износ при сухом, жидкостном трении и при трении при неполной (несовершенной) смазке. Роль смазки.
Трение — сопротивление, возникающее при взаимном перемещении соприкасающихся поверхностей тел.
В зависимости от кинематических признаков относительного перемещения тел чаще всего встречаются два вида трения: трение скольжения и трение качения.
В зависимости от состояния трущихся поверхностей различают:
1) трение без смазки — трение двух твердых тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала всех видов;
2) трение при неполной или несовершенной смазке — трущиеся поверхности частично соприкасаются своими выступами, этот вид трения разделяется на три подвида:
а) полужидкостное трение, когда слой смазки недостаточно толст и происходит частичное сухое (твердое) трение;
б) полусухое трение, когда происходит трение твердых поверхностей, на которых имеется некоторое количество смазки;
в) граничное, или молекулярное, трение, когда геометрическая форма трущихся тел правильная, а обработка поверхностей весьма чистая, в результате чего между трущимися поверхностями обра¬зуется молекулярная пленка смазки.
3) жидкостное трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.
Закон жидкостного трения можно представить следующей формулой:
F=μQ(dv/dh),
где F – сопротивление трения, кгс; μ- абсолютная вязкость смазки, кгс∙с/м2; Q – площадь трущихся поверхностей, м2; v -относительная скорость скольжения, м/с; h -толщина слоя смазки, м.
На процессы трения влияют механические, физико-химические, тепловые и электрические факторы.
При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:
Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.
В физике взаимодействия трение принято разделять на:
сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.
смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
эластогидродинамическое (вязкоупругое), когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.
Смазки, вводимые между поверхностями трения, снижают силы молекуляр ного. В результате создается резкий перепад механических свойств материала по глубине, обеспечивающий чисто поверхностное трение.
58.Определение наивыгоднейших и максимальных зазоров. Влияние основных факторов на износ дета-лей и узлов.
На процесс изнашивания рабочих поверхностей деталей машин оказывают влияние различные факторы, которые можно разделить на две группы:
1) факторы, влияющие на износостойкость деталей;
2) факторы, влияющие на изнашиваемость деталей.
Под изнашиваемостью в данном случае подразумевается .свойство мате риала детали поддаваться изнашиванию. Износостойкость есть свойство, противоположное изнашиваемости.
К факторам, влияющим на изнашиваемость деталей, относятся: вид трения сопряженных деталей; характер и величина удельных нагрузок на поверхностях трения; относительные скорости перемещения трущихся по верхностей; форма и размер зазора между сопряженными поверхностями; усло вия смазки трущихся поверхностей; наличие, размер и форма абразива, участ вующего в процессе трения, и физико-механические свойства абразива.
Факторы, влияющие на износостойкость деталей: качество ма териала детали и качество рабочей поверхности детали.
Качество материала детали характеризуется его физико-механическими свойствами (прочностью, твердостью, вязкостью), которые в свою очередь определяются химическим составом и структурой.
Из физико-механических свойств твердость оказывает наибольшее влияние на износостойкость материала. Более твердые металлы и сплавы изнашиваются медленнее
При изготовлении деталей бурового и нефтегазопромыслового оборудова ния, работающего в сложных условиях, широко применяются высокопрочные' хромистые, хромо-никелевые и другие легированные стали со значительной вязкостью.
Следующим важным фактором, влияющим на износостойкость деталей машин, является качество поверхности трения после механиче ской обработки. Качество обработанной поверхности характеризуется совокупностью геометрических параметров и физико-механических свойств по верхностного слоя материала.
Определение наивыгоднейших и мах зазоров
Нормальные – размеры и технич. харак-ки, соответствую щие рабочим чертежам.
Допустимые - размеры и технич. харак-ки, которые отличаются от нормальных, но не уменьш работоспособ-ть.
Предельные – соответствуют предельному состоянию при достижении которого дальнейшееиспользованиенедопустимо.
Работоспособность ограничивается величиной зазора.
Рисунок – Изменение зазора в сопряжении вследствие износа
Если обозначить Sнач – установленный начальн зазор, Sпр – зазор после приработки, Sмах – максимал допустимый зазор, Т1- время приработки, Т2 – продолжительность работы, Т – общий ресурс сопряжения, I’пр, I’’пр – износ вала и подшипника за период приработки, Iвр,Iпр – износ вала и подшипника за период работы, Iр – общий износ вала и подшипника, В1, В2 – износ за единицу времени.
Но т.к  , то 
Отсюда видно, что чем меньше начальный зазор и износ приработки, тем сопряжение долговечнее. Влияние этого зазора зависит от точности изготовления и должна находиться в пределах:  .
Уменьшение зазора в сопряжении до hmin равного сумме значений неровностей пов-ти вала и подшипника, нарушает условие жидкостного трения. Таким образом, необходимо соблюдать условия:
59. Основные закономерности изнашивания. Работоспособность деталей и узлов машин.
Механическое изнашивание — изнашивание в результате механических воздействий.
Абразивное изнашива ние — механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц.Очень опасен износ поверхностей твердыми подвижными частицами, по падающими между трущимися поверх ностями. Абразивная эрозия, гидро- и газоабразивное изнашивание — основной вид изнашивания деталей насосов, трубо проводов, арматуры, дымососов, вен тиляторов, эжекторов, пескоструйныхаппаратов в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых по током жидкости или газа.
При усталостном изнашивании поверхности трения или отдельных ее участков повторное деформирование микрообъемов материала приводит к возникновению трещин и отделению частиц. Это особенно про является при трении качения: шарик или ролик, перемещаясь по поверх ности кольца подшипника, гонит перед собой волну сжатия материала, а сзади создает зону растяжения. Многократно повторяющиеся знакопеременные нагрузки вызывают явления контактной усталости.
Усталостное изнашивание часто является одной из причин выхода из строя основной опоры вертлюга, основной и вспомогательной опор ротора, шестерен бурового насоса и ротора, а также элементов подшипников скольжения.
Рис. 2 8. Виды изнашивания в машинах
Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации.При неправильно. выбранном режиме работы гидравлической машины в потоке жидкости могут образоваться пузырьки пара или газа, ликвидация которых происходит бурно с гидравлическими ударами.
В результате сочетания кавитационно-эрозионного и гидроабразивного видов изнашивания под действием потока промывочной жидкости, как правило, выходят из строя отводы вертлюгов.
Молекулярно-механическое изнашивание - взаимодей ствие между поверхностями, наход-ящимися друг от друга на расстоянии дей ствия атомных сил равном 3—5 А° (3—5-10
7 мм),весьма активно (более 6 мкм/ч) — коэф фициент трения при схватывании возрастает до 4—6 единиц, образуются глубокие задиры поверхностей и может быть заклинивание.
Особенно опасны явления схватывания при высоких температурах. В этом случае в поверх ностных слоях металла происходит рекристал лизация, многократная первичная и вторичная закалка и отпуск, т. е. в корне изменяются структурные и механические свойства мате риала. Изменения захватывают слой глубиной 5—80 мкм, скорость изнашивания достигает 5 мкм/ч. Случаи подобного изнашивания характерны для гильз цилиндров, тарелок клапанов, деталей механизма распределения ДВС.
При коррозионно-механическом изнашивании среда, окружающая трущиеся поверхности, вступает с их материалом в хими ческое взаимодействие, а в результате перемещения поверхностей удаляются продукты коррозии и обнажаются чистые поверхности деталей. Этот процесс многократно повторяется- Если поверхности неподвижны, продукты коррозии не удаляются, иногда образуя антикоррозионный защитный слой.
|
Скачать 6.78 Mb.