Главная страница
Навигация по странице:

  • Общая характеристика методов получения

  • Экспериментальные методы

  • Расчетно-экспериментальные методы

  • Техническая диагностика, контроль и испытания

  • Общая схема, цели и задачи диагностики

  • ИСПЫТАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

  • Определительные испытания

  • Исследовательские испытания

  • Лекция - Техническая диагностика, контроль и испытания машин и о. Техническая диагностика, контроль и испытания машин и оборудования


    Скачать 31.06 Kb.
    НазваниеТехническая диагностика, контроль и испытания машин и оборудования
    Дата22.11.2021
    Размер31.06 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛекция - Техническая диагностика, контроль и испытания машин и о.docx
    ТипЛекция
    #278393

    Лекция 7

    ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА, КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

    Общая характеристика методов получения : информации о надежности оборудования

    Работа по обеспечению надежности должна носить комплексный характер, охватывая все стадии жизненного цикла оборудования. При этом необходимо исходить из принципа, что -надежность закладывает­ся при проектировании оборудования, обеспечивается при изготовле­нии, восстанавливается и поддерживается при эксплуатации и ремон­те.

    В зависимости от способа получения исходных данных методы оп­ределения показателей надежности подразделяются на расчетные, , экспериментальные и расчетно-экспериментальные. :

    Расчетные методы являются наиболее перспективным источни­ком получения информации о будущем поведении машины. Они осно­ваны на вычислении показателей надежности по справочным данным о надежности составных частей с учетом функциональной структуры и видов разрушения, по данным о надежности изделий-аналогов; по ре­зультатам экспертной оценки и другой информации, имеющейся к мо­менту оценки надежности.

    Только расчетным путем можно судить о надежности машины и ее возможных конструктивных вариантов на стадии проектирования, до минимума свести время, необходимое для определения показателей надежности оборудования, выявить основные взаимосвязи между по­казателями надежности и параметрами, характеризующими конструк­цию, технологию, режимы и условия эксплуатации машин.

    Однако расчетный метод, получивший большое распространение для радиоэлектронных устройств, в машиностроении не оформился в инженерный ввиду сложности проблемы. Это связано с невысокой точностью определения параметров динамических, износовых, уста­лостных и других вредных процессов, происходящих в машине, с от­сутствием необходимого объема опытных данных о влиянии процессов

    различной скорости на трансформацию показателей ее технического состояния, а также данных о надежности многих комплектующих эле­ментов и узлов.

    Экспериментальные методы основаны на использовании для определения показателей надежности статистических данных, полу­ченных при стендовых испытаниях машин на надежность, или данных опытной или подконтрольной эксплуатации. Эти методы являются ос­новными для определения и контроля численных значений показате­лей надежности во всех случаях.

    Вся информация, полученная как в процессе эксплуатации машин, так и на различных этапах их создания и отработки, является основой знаний, на которых базируется проектная и производственная дея­тельность предприятия. Дальнейшее развитие деревообрабатывающего станкостроения и эффективная эксплуатация оборудования уже не­возможны без проведения тщательных экспериментальных исследова­ний на надежность вновь создаваемых, модернизируемых или выпус­каемых серийно машин в условиях станкозаводов и деревообрабаты­вающих предприятий.

    В настоящее время одной из основных задач при проведении стен­довых испытаний на надежность является разработка ускоренных ме­тодов определения количественных значений показателей надежности. Это объясняется тем, что при современных темпах совершенствова­ния оборудования эксплуатационные испытания малоэффективны, по­скольку их продолжительность, определяемая необходимостью накоп­ления необходимых объемов информации, сопоставима со сроками по­явления новых улучшенных моделей машин этого типа.

    Расчетно-экспериментальные методы основаны на вычисле­нии показателей надежности по исходным, определяемым эксперимен­тальным путем данным. По существу это сочетание двух рассмотрен­ных выше методов.

    Они применяются в случаях, когда по техническим, экономиче­ским или организационным причинам невозможно проконтролировать показатели надежности экспериментальными методами с заданной точностью. В качестве дополнительных данных может использоваться разнородная информация о надежности оборудования, накапливаю­щаяся в процессе разработки, производства, испытаний и эксплуата­ции.

    Следует отметить, что расчетные методы позволяют получить, ско­рее, качественную оценку уровня надежности различных конструктив­ных вариантов машины с последующим принятием решения о выборе

    лучшего варианта (или вариантов) для экспериментальных исследова-. ний надежности.

    Техническая диагностика, контроль и испытания как средства поддержания надежности

    Основными источниками получения информации о надежности яв­ляются эксплуатационные и стендовые испытания, главная цель кото­рых — определение уровня надежности машины и выявление причин, снижающих этот уровень. В процессе испытаний определяют фактиче­ские сроки службы основных деталей машины и, как следствие, наи­менее долговечных; устанавливают причины отказов машины и их фи­зическую сущность, исследуют динамику износа основных деталей и узлов, рассчитывают показатели надежности и закономерности их из­менения во времени, проводят сравнительный анализ работоспособно­сти альтернативных вариантов конструкции.

    Однако испытания имеют ряд недостатков, не позволяющих их эффективно использовать во всех случаях. Во-первых, это длитель­ность испытаний на надежность. Даже ускоренные испытания на фор­сированных режимах длятся десятки и даже сотни часов, что делает их непригодными для получения оперативной информации. Не говоря уже об эксплуатационных испытаниях, продолжительность которых несколько месяцев.

    Во-вторых, испытания, как правило, проводятся на объектах испы­таний и в условиях, лишь в главных чертах адекватных реальным. Особенно это относится к ускоренным испытаниям с нагрузочно-ими-тирующими устройствами.

    В-третьих, широкий диапазон условий и режимов эксплуатации, а также вариация начальных показателей качества машины приводят к значительной дисперсии в скоростях, потери его работоспособности и соответственно во времени достижения машиной предельного со­стояния.

    И, наконец, в-четвертых, испытания трудно применимы для авто­матических линий с разнообразными видами механической обработки (резанием, склеиванием, отделкой и др.). Испытания же отдельных элементов линии несколько менее точны вследствие отсутствия взаи­мовлияния этих элементов.

    Поэтому весьма важно иметь методы и средства для оценки техни­ческого состояния машины в данный момент. Это позволяет выявить причины нарушения работоспособности, установить вид и место воз­никновения отказа, определить остаточный ресурс машины и т. п.

    Эти задачи решаются методами диагностирования, применение ко­торых, особенно для сложных систем, позволяет получить большой экономический эффект за счет более полного использования потенци­альных возможностей машины и учета конкретных ее свойств и усло­вий эксплуатации. Техническая диагностика является важным средст­вом обеспечения надежности. Для сложных технических систем все более возрастает необходимость решения задач технической диагно­стики на этапах проектирования, производства и эксплуатации.

    Другим важным средством повышения надежности является кон­троль. Системы контроля включают: системы производственного кон­троля; системы контроля и диагностики, используемые при подготовке машины к эксплуатации; системы оперативного контроля и управле­ния функционированием и др.

    Испытания, диагностирование и контроль являются взаимодопол­няющими операциями, решающими в конечном счете одну задачу — обеспечение и поддержание надежности оборудования. Покажем это на нескольких примерах.

    Диагностирование невозможно без предварительно проведенных испытаний, поскольку необходимо получить эталонные образцы пара­метров машины при различных ее технических состояниях. Ресурсные испытания, проведенные по единой программе и методике, позволяют получить всестороннюю информацию о состоянии машины в течение длительного периода, оценить ее основные характеристики и динами­ческие свойства, проверить возможность диагностирования зарождаю­щихся дефектов и реальность сделанных прогнозов, что важно для со­вершенствования методов диагностирования данного вида машин.

    Одни методы диагностирования не всегда дают полную картину, особенно при прогнозировании остаточного ресурса. В этот момент целесообразно дополнить их кратковременными испытаниями, уско­ренными или натурными. В то же время диагностические проверки ор­ганично входят во все виды испытаний.

    Элементы контроля фактически присутствуют во многих видах ис­пытаний и диагностических процедур.

    Общая схема, цели и задачи диагностики, контроля и испытаний на стадиях изготовления и эксплуатации оборудования

    На стадии создания опытного образца экспериментальные иссле­дования и испытания классифицируют на поисковые (исследовательские испытания), экспериментальную обработку (доводочные испыта­ния) и завершающие испытания (справочные).

    К числу поисковых экспериментальных исследований относят ис­следования, связанные с изучением отдельных свойств объекта: дина­мики конструкции, износа подвижных соединений и т. п.

    Основными задачами доводочных испытаний являются выбор наи­лучшего варианта, исследование его работоспособности во всем диа­пазоне внешних эксплуатационных и внутренних воздействий, опреде­ление ресурса. Условия этих испытаний могут только в главных чер­тах соответствовать реальным.

    Завершающие (натурные) испытания проводят на образцах, изго­товленных по документации, передаваемой в серийное производство, в условиях, максимально приближенных к условиям реальной эксплуа­тации. Эти испытания дают наиболее полное представление о надеж­ности машины в целом и ее элементов.

    Испытываемую сложную систему представляют в виде многоуров­невой структуры и многоэтапного процесса отработки. На нижнем уровне структуры испытывают простейшие конструктивные элементы. На последующих уровнях испытывают системы, функционально свя­занные группы систем, изделие в целом. При этом проверяют взаимо­действие на каждом уровне структуры.

    Наибольшие трудности использования результатов эксперимен­тальных исследований на стадии отработки для оценки и контроля надежности объясняются малым числом выделенных образцов и не­большой продолжительностью испытаний, а также отличием, особенно на ранних стадиях отработки, условий испытаний от реальных усло­вий эксплуатации.

    Изделия, успешно прошедшие конструкторскую разработку, экспе­риментальную отработку и государственные испытания, передаются в серийное производство. Основной задачей последнего является сохра­нение в процессе изготовления оборудования всех заложенных в до­кументацию на стадии проектирования свойств качества и надежно­сти, а в дальнейшем по результатам производства и эксплуатации — повышение надежности машин. Одним из важных вопросов обеспече­ния и контроля качества продукции является выбор номенклатуры по­казателей, в которую входят и показатели надежности. Для определе­ния значений показателей качества широко используются экспери­ментальные методы — ускоренные стендовые испытания, в том числе и автоматизированные, и статистические методы контроля качества, неразрушающие методы контроля.

    Важным направлением повышения надежности выпускаемого обо­рудования являются тщательная разработка и безусловное внедрение в заводскую практику методики проведения ускоренных испытаний на стадии его создания.

    Основополагающим в ускоренных испытаниях является принцип инвариантности, устанавливающий не изменяющиеся от партии к пар­тии характеристики изделий. На основе этого принципа может быть обоснована возможность использования для других партий установ­ленного на стадии предварительных исследований способа пересчета результатов ускоренных испытаний к нормальным условиям.

    Не менее актуально создание автоматизированных стендов для контроля оборудования на сборочных линиях с целью повышения на­дежности и ускорения сборки. При этом целесообразно упрощать стенды и сокращать число контролируемых параметров. На контроль­но-диагностических стендах часто целесообразно выполнять ряд тех­нологических операций: регулировки, балансировки, обкатки и трени­ровки и др.

    Главной задачей при эксплуатации оборудования является посто­янный контроль и поддержание его технического состояния и надеж­ности на уровне, достаточном для выполнения им заданных функций. При этом на первый план выходит разработка комплексных методик диагностирования и создание типовых информационно-измерительных систем для контроля и диагностирования оборудования. Эти системы оснащаются разнообразными датчиками, описание которых дано в сле­дующей главе. Но даже при наличии этих датчиков, встроенных в обо­рудование, остается ряд проверок, для проведения которых надо про­водить испытания машин.
    ИСПЫТАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ

    КЛАССИФИКАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ

    Виды, цели и задачи испытаний оборудования на надежность

    Экспериментальные методы определения показателей надежности основаны на испытаниях, которые в зависимости от поставленных це­лей подразделяются на определительные, контрольные и исследова­тельские. По уровням проведения испытания бывают государственные, межведомственные и ведомственные.

    Определительные испытания на надежность опытных образцов оборудования проводят, как правило, в составе предварительных и (или) приемочных испытаний. Цель определительных испытаний со­стоит в определении значений показателей надежности с заданными значениями характеристик точности и достоверности (доверительной вероятности). Кроме того, по результатам испытаний выявляется наи­более рациональная конструкция машины, определяются ее техни­ческие возможности, проверяется работоспособность узлов и меха­низмов, исследуется динамика процессов изнашивания; выявляются элементы, узлы и агрегаты, лимитирующие надежность; определяется период приработки и др. При этом, что особенно важно, определи­тельные испытания необходимо приблизить к стадии разработки ма­шины.

    Контрольные испытания на надежность на этапах постановки оборудования на производство и серийного выпуска проводят само­стоятельно или в составе квалификационных, аттестационных, ин­спекционных (в том числе периодических) испытаний. Цель контроль­ных испытаний — контроль соответствия продукции требованиям по надежности, приведенным в технических условиях с учетом результа­тов определительных испытаний. Кроме того, по результатам испытаний контролируется стабильность качества изготовления машин, про­веряется возможность поставки оборудования потребителю и др.

    Исследовательские испытания на надежность проводятся с целью определения предела выносливости деталей, выявления закона распределения ресурса деталей и элементов, изучения закономерно­стей процессов. В общем случае в зависимости от места проведения и принятой методики испытания на надежность подразделяются на стендовые, полигонные и эксплуатационные

    Стендовые испытания — это испытания машины, проводимые на испытательном оборудовании, под которым понимается техническое устройство для воспроизведения программ, режимов и условий испы­таний. Они, как правило, проводятся на экспериментальных участках базовых испытательных подразделений и в лабораториях НИИ, СКБД и позволяют получать данные о надежности в относительно короткий срок. Стендовые испытания дают возможность гибко менять и контро­лировать характер и уровень нагрузочного фактора, применять слож­ные измерительные приборы для многофакторного контроля парамет­ров технического состояния. К недостаткам стендовых испытаний следует отнести сложность воспроизведения всего спектра режимов нагружения и условий эксплуатации, а также ограничение по коли­честву одновременно испытываемых объектов (особенно при испыта­ниях машин в сборе).

    Эксплуатационные испытания — это испытания машины, про­водимые при эксплуатации на предприятии. Испытания в эксплуата­ции при правильной методике сбора и обработки больших объемов информации позволяют получить достоверные сведения о надежности машин, режимах и условиях их работы, типичных отказах и их физи­ческой сущности и др.
    Однако многократные (последовательные) и однократные испыта­ния на надежность в условиях эксплуатации связаны с известными
    организационными трудностями и требуют продолжительного времени,
    учитывая сравнительно высокие сроки службы современных машин.
    При проведении эксплуатационных испытаний, особенно при ограни
    ченном объеме выборки, сложно обеспечить статистическую однород­ность партии объектов испытаний. Испытываемое оборудование, как правило, имеет рассеивание начальных параметров технического со­стояния и эксплуатируется в несколько различающихся условиях и режимах работы; сложно обеспечить идентичный уровень качества и эффективность работ по техническому обслуживанию и ремонту ма­шин, что сказывается на точности определения исходных данных для расчета показателей надежности.

    Обычно рекомендуется проведение комплексных испытаний с ра­циональным сочетанием стендовых и эксплуатационных испытаний, взаимно дополняющих друг друга и позволяющих повысить точность оценки показателей надежности.

    Полигонные испытания. Это методы контроля, реализуемые на испытательных полигонах – отведенной для проведения испытаний территории. Чаще всего полигонный контроль применяется для испытаний военной техники, взрывчатых веществ и т. д.

    Объекты испытаний

    В качестве объектов испытаний на надежность могут быть выбра­ны образцы, сопряжения и кинематические пары, функциональные уз­лы оборудования, машина в целом и системы машин. Одновременно это должны быть однотипные объекты, не имеющие конструктивных и других различий, изготовленные по единой технологии и испытывае­мые в идентичных условиях.

    Задача выбора объекта испытаний должна решаться в каждом конкретном случае исходя из реальных возможностей производства, необходимой точности воспроизведения характера и уровня нагруже-ния, необходимости исследования влияния процессов различной ско­рости на выходные параметры машины, например, технологическую точность и т. д.

    На образцах, как правило, проводятся испытания свойств мате­риалов деталей и элементов, определяющих надежность машины. Мо­гут исследоваться показатели коррозионной стойкости, усталостной прочности, износостойкости и другие характеристики.

    Сопряжения и кинематические пары (направляющие качения и скольжения, шарниры, подшипники; зубчатые, цепные и ременные пе­редачи) устанавливаются на испытания при необходимости выявления влияния конструктивных, технологических факторов, режимов и усло­вий работы на ресурс данных пар и сопряжений.

    Узлы оборудования подвергаются испытаниям в случае необходи­мости учета влияния (взаимовлияния) отдельных деталей и элементов конструкции узла на показатели его надежности. Объектами поузло-вых испытаний могут быть шпиндельные узлы, коробки перемены пе­редач, механизмы резания, подачи, базирования, фиксации и др.

    Машина в целом испытывается, когда целесообразно учитывать все взаимодействия ее механизмов, узлов, агрегатов и систем (элек­трической, пневматической, гидравлической и др.) в процессе работы, а также выявить влияние режимов и условий эксплуатации на показа­тели надежности.

    Системы машин (автоматические линии столярно-строительного, мебельного и других производств) ставятся на испытания при необхо­димости определения показателей надежности с учетом взаимодейст­вия отдельных машин, связанных в единый технологический комплекс.

    Испытания на надежность состоят, по существу, в выявлении ра­ботоспособности определенной группы «слабых» мест, наименее стой­ких узлов и деталей, номенклатура которых зачастую известна зара­нее. Если испытанию на надежность подвергать только эти «слабые» места, будет достигнута определенная экономия времени и средств. Поэлементная схема испытаний обеспечивает преемственность резуль­татов испытаний при использовании в новой конструкции старых эле­ментов и деталей. Эта схема испытаний наиболее эффективна на ста­дии отработки отдельных узлов машины, поскольку позволяет полу­чить данные для конструкторской и технологической доводки. При испытаниях деталей и элементов имеется возможность значительно увеличить объем выборки, получить тем самым необходимый стати­стический материал и повысить достоверность результатов. Недоста­ток поэлементной схемы испытаний — сложность воспроизведения взаимовлияния сопряженных с испытываемым элементов, невозмож­ность установления физической сущности зависимых отказов и влия­ния качества сборки узла на его надежность.

    Учитывая, что в значительной степени надежность машин и обо­рудования определяется износовыми процессами в узлах трения, наи­более эффективными следует признать стендовые испытания отдель­ных узлов и механизмов. Это позволяет достаточно просто воспроиз­водить характер и уровень нагрузок с помощью несложных нагрузоч-но-имитирующих устройств, учитывать взаимовлияние конструктив­ных элементов в работе узла. При таких испытаниях значительно меньше искажается общая картина действия внешних сил, а следова­тельно, неизменной остается природа процесса разрушения. Испыта­ния узлов более оправданы экономически и, кроме того, результаты испытаний могут быть распространены на аналогичные узлы других машин и учтены при их совершенствовании.

    Испытания всей машины позволяют проверить, как работают узлы и детали в общей компоновке, и получить данные о надежности всей

    машины. Испытания машины в сборе совершенно необходимы при проведении исследований параметрической надежности, когда только в комплексе можно оценить влияние динамических и износовых про­цессов и их изменение во времени на показатели технического со­стояния машины, включающие и качественные характеристики полу­чаемой продукции- Недостаток этого вида испытаний—экономическая нецелесообразность разрушения всех испытываемых машин и необхо­димость создания сложных нагрузочно-имитирующих устройств.

    На практике при обработке опытных образцов машин и оборудова­ния оказывается целесообразным проведение одновременно парал­лельных стендовых испытаний нескольких образцов (например, при выборке наиболее эффективных пар трения по износостойкости), не­скольких конструктивных вариантов функциональных узлов и машины в целом. Это сокращает общую продолжительность испытаний, позво­ляет для образцов и функциональных узлов использовать форсирован­ные режимы испытаний, в короткие сроки получить сравнительные данные о надежности различных конструктивных вариантов, выпол­нить модернизацию машины с последующим продолжением ее испы­таний на надежность.


    написать администратору сайта