УМКД Надежность. Надежность УМКД 2017 (1). Учебнометодический комплекс дисциплины Надежность технологических машин
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
Контрольные вопросы: Теория изучение надежности. Терминология теория надежности. Понятия и определения надежность Основные свойства характеризующие надежность Понятие теории надежности. Лекция 2. Тема Основные понятия и показатели 1. Работоспособность и надежность изделий. 2. Показатели для оценки долговечности изделия. 3. Экономические показатели надежности. 4. Классификация машин по надежности. 1.Работоспособность и надежность изделий. При изучении надежности технических устройств рассматриваются самые разнообразные объекты – машины, сооружения, аппаратура и др. Для машиностроения объект рассмотрения будем называть изделием. Каждое изделие характеризуется определенными выходными параметрами – величинами, определяющими показатели качества данного изделия. Выходные параметры могут характеризовать самые разнообразные свойства данного изделия в зависимости от его назначения и тех требований, которые к нему предъявляются. Это могут быть показатели точности функционирования, механические и прочностные характеристики, кинематические и динамические параметры, экономические показатели и др. Работоспособность – это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Любой отказ возникает или может возникнуть через некоторый период времени, который является случайной величиной. Время работы до отказа в этом случае называется сроком службы до отказа. Однако для большинства машин и их механизмов основное значение для оценки потери работоспособности имеет не календарное время, а продолжительность работы изделия или соответствующий ей объем выполненной работы (число, циклов, путь, производительность и т.п.). Время работы изделия до отказа, выраженное в часах, называется в этом случае наработкой до отказа. Срок службы или наработка изделия до отказа – это время достижения предельного значения любым из его выходных параметров. Наработка или срок службы до предельного регламентированного состояния называется соответственно ресурсом или допустимым сроком службы. Надежность – это свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность. Надежность изделия – обобщенное свойство, которое включает в себя понятия безотказности и долговечности. Безотказность – это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки. Долговечность – это свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т.е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Основные причины, определяющие надежность изделия, связаны, как правило, со случайными явлениями, для описания которых применяется математический аппарат теории вероятностей. Так отказ – это случайное событие, срок службы или наработка до отказа – случайная величина и процесс, приводящий к потере работоспособности (например, износ) – случайная функция. Поэтому и показатели, применяемые для оценки надежности изделия, имеют вероятностную природу. Основным показателем безотказности изделия является вероятность безотказной работы Р(t) (коэффициент надежности) – вероятность того, что в заданном интервале времени t = Т (или в пределах заданной на работки) не возникнет отказа изделия. Значение Р (t), как всякой вероятности, может находиться в пределах 0<Р(t) <1. Вероятность безотказной работы Р(t) и вероятность отказа F(t) образуют полную группу событий, поэтому Р(t) + F(t) = 1. При этом могут быть два способа выбора показателей. 1. При высоких требованиях к надежности изделия задаются допустимым значением Р(t) = γ % и определяют время работы изделия t=Тγ, соответствующее данной регламентированной вероятности безотказной работы. Значение Тγ называется гамма процентным ресурсом и по его значению судят о большей или меньшей безотказности изделий. 2. При обычных требованиях к надежности (где отказ не приводит к катастрофическим последствиям) можно задаваться ресурсом изделия t =Тр (или сроком службы t =Тсл), например, из условия необходимости проведения планового ремонта всей машины. В этом случае о безотказности изделия судят непосредственно по значению Р (t) . 2.Показатели для оценки долговечности изделия. Показатели долговечности оценивают потерю работоспособности изделия за весь период его эксплуатации. Следует различать показатели для долговечности элемента изделия и для изделия или машины в целом. Основным показателем долговечности элемента изделия является его срок службы (наработка) до отказа Т. Значение Т определяется предельно-допустимой величиной выходного параметра Х=Хmaxи некоторым случайным процессом потери работоспособности Х(t) – например, износом изделия, его коррозией и т.п. Срок службы (наработка) до отказа t=Т является случайной величиной и характеризуется некоторым законом распределения, например плотностью вероятности f(t) (рис.1) и числовыми характеристиками – математическим ожиданием M(t), дисперсией D=σ2 и др.  Рисунок 1. Формирование закона распределения времени безотказной работы Если имеется регламентированное значение вероятности безотказной работы P(t), то соответствующее ему значение Т превращается в неслучайную величину – гамма-процентный ресурс. Срок службы (ресурс) Тр является неслучайной величиной и тогда, когда его значение задано исходя из тех или иных условий, например из требований системы ремонта и технического обслуживания. После периода работы элемента t=Тр деталь или изделие должны ремонтироваться или заменяться. Следует предостеречь от весьма распространенной ошибки, когда считают, что изделие, как правило, работает до отказа. Это относится к весьма ограниченному числу деталей и узлов. Предельное состояние всей машины, т.е. прекращение ее эксплуатации, определяется экономическими факторами – ее моральным износом или затратами, связанными с физическим износом машины. Моральный износ машины вызывается тем, что ее потребительная стоимость становится ниже допустимого для данной отрасли промышленности уровня. Замена устаревших машин новыми осуществляется в социалистических условиях планомерно, с учетом экономических факторов и перспектив развития данной отрасли. Физический износ машины приводит к возрастанию затрат, связанных с ненадежностью выше допустимых значений, и обусловливает целесообразную продолжительность эксплуатации машины. Для некоторых машин может иметь место критическая длительность эксплуатации, начиная с которой при эксплуатации изделия будут резко возрастать затраты на ремонт из-за износа наиболее дорогих узлов машины или опасности ее дальнейшей эксплуатации. Для оценки долговечности сложного изделия применяют две категории показателей. Во-первых, это показателей, характеризующие выход за допустимые пределы основных технических характеристик (выходных параметров) изделия в целом. Это относится, прежде всего, к показателям, характеризующим точность функционирования, мощность скорость, КПД и т.п. всего изделия. В этом случае основным показателем долговечности будет ресурс (или срок службы), связанный с выходом за допустимые пределы основных технических характеристик изделия и наступлением предельного состояния изделия, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена. Во-вторых, долговечность всей машины должна характеризовать ее способность выполнять свои рабочие функции с минимальными затратами на замену износившихся деталей, наладку, ремонт и обслуживание. Чем меньше суммарные затраты времени и средств, идущих на восстановление работоспособности машины в течение всего периода ее эксплуатации, тем она долговечнее. Показателем, определяющим долговечность машины, может служить коэффициент технического использования Кти, который равен   , где Траб – время работы машины за некоторый период эксплуатации:  - суммарная продолжительность ремонтов машины за этот же период эксплуатации. Коэффициент технического использования является безразмерной величиной (0 < Кти < 1). Он численно равен вероятности того, что в данный, произвольно взятый момент времени машина работает, а не ремонтируется. Коэффициент технического использования, взятый за период между плановыми ремонтами и техническим обслуживанием, называется коэффициентом готовности Кг. Коэффициент готовности Кг оценивает непредусмотренные остановки машины, наличие которых свидетельствует о том, что плановые ремонты и мероприятия по техническому обслуживанию не полностью выполняют свою роль. В качестве основного показателя долговечности изделия следует применять коэффициент долговечности Кд, который равен коэффициенту технического использования, взятому за весь период эксплуатации. Ремонтопригодность – это свойство изделия, которое заключается в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность определяет затраты времени [см.формулу (1)] является составной частью долговечности.Для определения коэффициент долговечности Кд необходимо установить его зависимость от сроков службы элементов изделия. Время простоя из-за ремонта данной i-й детали или узла машины будет  i,где Тi – срок службы (наработка) до отказа i-й детали (узла) машины; τi – продолжительность (трудоемкость) ремонта i-й детали машины (узла), включая разборку, сборку и выверку. 3.Экономические показатели надежности. Экономические показатели при оценке надежности весьма важны, так как повышение безотказности и долговечности машин, с одной стороны, связано с дополнительными материальными затратами, а с другой – с повышением эффективности капитальных вложений, уменьшением затрат общественного труда на ремонт и обслуживание техники, с устранением потерь от простоя машин в ремонте. Показателем надежности с экономической точки зрения может служить сумма затрат, связанных с изготовлением и эксплуатацией машины, отнесенная к длительности ее эксплуатации  где Кэ – экономический показатель надежности тенге/ч; Qи – стоимость изготовления новой машины, тенге; Qэ – суммарные затраты на эксплуатацию, ремонт и обслуживание машины, тенге; Тэ – период эксплуатации машины, ч. 4.Классификация машин по надежности. Классификация машин по надежности может быть произведена с двух точек зрения. Во-первых, по тем последствиям, к которым может привести отказ, и во-вторых, по тем причинам, которые приводят к необходимости восстанавливать утраченную в процессе эксплуатации работоспособность. Таблица 1. Классификация машин по долговечности
Таблица 2. Классификация машин по последствиям отказа
/Л.1, Л.2/ Контрольные вопросы: Показатели надежности. Единичные показатели надежности и группы. Коэффициент готовности Кг . Вероятность отказа Q (t). Интенсивность отказа λ (t). Комплексные показатели Модуль II Параметры надежности машин Лекция 3. Тема: Причины потери машиной работоспособности 1. Источники и причины изменения начальных параметров машины. 2. Процессы, снижающие работоспособность изделия. 3. Классификация процессов, действующих на машину по скорости их протекания. 4. Допустимые и недопустимые виды повреждений деталей и сопряжений 5. О параметрической надежности машин. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
начительный ущерб