СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ЕЁ НАДЕЖНОСТИ

Тарасова Татьяна Викторовна
Пензенский государственный технологический университет
кандидат экономических наук, доцент кафедры прикладной экономики

Аннотация
В данной статье рассматриваются основные направления совершенствования системы обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники. Проведенное исследование позволяет утверждать, что технический сервис является вынужденным и необходимым условием поддержания сельскохозяйственных машин и механизмов в работоспособном состоянии. Решение данной проблемы позволит обеспечить значительное ресурсосбережение технических средств, улучшить показатели качества и надежности оказываемых услуг, а также рационализировать трудовые операции работников агросервисных формирований.

IMPROVEMENT OF SYSTEM OF SERVICE AND REPAIR AGRICULTURAL MACHINERY AS FACTOR OF INCREASE OF ITS RELIABILITY

Tarasova Tatyana Viktorovna
Penza state technological university
Candidate of Economic Sciences, Assistant Professor of applied economy

Abstract
In this article the main directions of improvement of system of service and repair of agricultural machinery are considered. The conducted research allows to claim that technical service is the compelled and necessary condition of maintenance of agricultural machinery in operating state. The solution of this problem will allow to provide considerable resource-saving of technical means, to improve indicators of quality and reliability of rendered services, and also to rationalize labor operations of workers of agrotechnical service.

Библиографическая ссылка на статью:
Тарасова Т.В. Совершенствование системы обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники как фактор повышения её надежности // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 10. Ч. 2 [Электронный ресурс]..03.2019).

Поддержание качества и надежности сельскохозяйственной техники в период эксплуатации во многом обусловливает эффективность работы всего агропромышленного комплекса. Одним из основных показателей качества служит надежность. Чем больше надежность машины, тем выше ее полезность, способность реализовать потребности производства. Поэтому проблема повышения надежности машин приобретает первостепенное значение и превращается в одно их главных средств осуществления экономической политики в сфере производства, создания и использования технических средств. Постоянное и планомерное снижение производства продукции, которой в нашем случае является сельскохозяйственная техника, становится источником роста фонда накопления, дальнейшего расширения производства и национального дохода. В настоящее время из-за малой надежности выпускаемой техники оно несет неоправданно большие расходы вследствие потери общественного труда .

Особая роль в повышении надежности сельскохозяйственной техники отводится системе её обслуживания и ремонта. Её совершенствование поможет наилучшим образом использовать потенциальную надежность, заложенную на стадии конструирования и производства технических средств, а также достичь высокой экономической эффективности их использования. Особую актуальность данное направление приобретает в настоящее время, в связи с сохраняющейся на протяжении десятка лет тенденцией сокращения парка тракторов и зерноуборочных комбайнов в сельскохозяйственных организациях Пензенской области. Так, в 2012 году по сравнению с уровнем 2001 года наличие тракторов снизилось в 3,1 раза, зерноуборочных комбайнов – в 4,3 раза (табл. 1).

Таблица 1 – Материально-техническая обеспеченность сельскохозяйственных организаций Пензенской области

Показатели	2001г.	2008г.	2009г.	2010г.	2011г.	2012г.
Наличие техники, ед.
тракторы
зерноуборочные комбайны
Коэффициент обновления, %
тракторы
зерноуборочные комбайны
Коэффициент ликвидации, %
тракторы
зерноуборочные комбайны

Замедление процесса обновления основных средств послужило одной из причин продления сроков использования техники, что привело к снижению коэффициентов выбытия. Высокие темпы списания техники в предыдущие годы привели к увеличению нагрузки на её единицу. Так, нагрузка на один трактор в 2012 году увеличилась на 71,1% по сравнению с уровнем 2001 года и составила 296 га пашни. Нагрузка на один зерноуборочный комбайн также возросла в 2,5 раза и составила 507 га посевных площадей зерновых и зернобобовых культур .

Технический сервис является вынужденным и необходимым условием поддержания сельскохозяйственной техники в работоспособном состоянии. В настоящее время значительная часть сельских товаропроизводителей не в состоянии качественно и своевременно выполнять технологические процессы в полеводстве, а многие из них не могут вообще обрабатывать закрепленные земельные участки. Значительно усложнилась проблема ремонта технических средств. Объем ремонтно-технических услуг, оказываемых сельским товаропроизводителям, сократился многократно. Основная часть ремонта тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники переместилась в мастерские и на машинные дворы сельскохозяйственных предприятий, которые по своей оснащенности и технологической дисциплине значительно уступают специализированным ремонтным предприятиям.

Сравнительно невысокие показатели машиноиспользования побуждают изыскивать способы ускоренного развития технического сервиса.

Как правило, в сервисных подразделениях наличие постов технического обслуживания (ТО) определяется по усредненным показателям. При этом не учитывается стохастический характер потока заявок на обслуживание со стороны основных сельскохозяйственных тракторов и потока обслуживаний вспомогательных агрегатов на постах технического обслуживания, текущего ремонта агротехнических сервисных центров. Из-за чего возникают простои техники в напряженные периоды сельскохозяйственных работ. Поэтому при организации технического обслуживания сельскохозяйственной техники необходимо учитывать возможные простои связанные с обслуживанием, а также затраты на содержание обслуживающих постов. При увеличении количества постов зоны ТО происходит уменьшение потерь от простоя агрегатов, но увеличиваются затраты на содержание оборудования, производственных рабочих и производственных площадей.

С целью оптимизации количества технических обслуживаний и ремонта техники целесообразно использовать технологические карты по основным возделываемым культурам. Данная информация необходима для разработки обобщенного плана механизированных работ и определения загрузки основных видов сельскохозяйственной техники в течение года.

Данные графиков машиноиспользования являются основополагающими для составления годовых планов проведения технических обслуживаний тракторов различных марок, а также планирования расхода нефтепродуктов для основных видов технических средств. Анализ результатов свидетельствует, что развитие системы технического обслуживания и ремонта будет происходить в направлении увеличения периодичности ТО и ремонта, уменьшения номенклатуры операций при технических обслуживаниях.

Кроме того, в целях рационализации трудовых операций работников агросервисных формирований необходимо определить поток поступающих заявок на проведение ТО и ремонт в течение года с учетом занятости техники на полевых работах. Решение задачи во многом зависит от определения среднего времени простоя тракторов на техническом обслуживании, которое в данном случае можно рассчитать с помощью математического аппарата теории массового обслуживания, так как совокупность обслуживающих постов является элементом обычной системы массового обслуживания.

При этом критерием оптимальности количества обслуживающих постов будет являться минимум целевой функции – суммарных затрат от простоя техники на техническое обслуживание и затрат на содержание обслуживающих постов. Потери от простоя тракторов на ТО определяются исходя из стоимости единицы транспортной работы одного условного трактора, рассчитанные также на основании технологических карт. Затраты на содержание 1 поста в течение часа зависят от его оснащенности оборудованием и занимаемой площади.

Система массового обслуживания связана с двумя потоками: потоком заявок с параметром, равным интенсивности потока заявок λ, и встречным потоком обслуживаний с параметром, равным интенсивности обслуживания μ. Элементами системы является входной поток заявок требований, очередь, посты обслуживания (каналы) и выходящий поток.

С целью упрощения расчета характеристик систем массового обслуживания, можно предположить, что потоки событий, переводящие систему из состояния в состояние, являются простейшими стационарными и пуассоновскими. Это означает, что интервалы времени между событиями в потоках будут иметь показательное распределение с параметром равным интенсивности данного потока. Например, с целью оптимизации количества постов зоны ТО-2 агротехнического сервисного центра, можно принять его как закрытую систему массового обслуживания, без потерь, многоканальную, без приоритета с неограниченной очередью. Для дальнейших расчетов предполагается использовать данные предыдущих исследований: трудоемкость работ технического обслуживания ТО-2 в наиболее напряженный период работ, трудоемкость ТО-2 одного условного эталонного трактора и пр. Для решения задачи целесообразно использовать специальную функцию программы MathCad.

Результаты зависимости времени нахождения трактора в очереди на проведение ТО-2 от количества поступающих в агротехнический сервисный центр заявок и количества в нем специализированных постов отражают не только основные экономические показатели, но и график зависимости затрат на содержание постов и простоя тракторов на ТО-2 от количества постов. Расчетные показатели будут свидетельствовать как о минимальных, так и максимальных суммарных потерях от простоя техники и затратах на её содержание .

Таким образом, совершенствование организации технического сервиса в АПК позволит обеспечить значительное ресурсосбережение на поддержание сельскохозяйственной техники в работоспособном состоянии и достичь минимальных потерь от её простоя на техническом обслуживании и ремонте.

Основные направления повышения надежности тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин

К основным направлениям повышения надежности машин относятся конструктивные, технологические, эксплуатационные и ремонтные.

Основными конструктивными направлениями повышения надежности машин являются: оптимизация конструктивных схем машин (снижение числа составных частей и повышение вероятности их безотказной работы); выбор долговечных материалов деталей и их рациональное сочетание в парах трения; обеспечение надлежащей конфигурации деталей (особенно в местах расположения галтелей, канавок и надрезов с целью снижения концентрации напряжений при воздействии динамических и циклических нагрузок) и достаточной жесткости и устойчивости к вибрациям базовых деталей машин; обеспечение надлежащей герметизации подвижных и неподвижных соединений деталей машин; создание оптимальных условий работы пар трения (нагрузка, скорость) для наименьших потерь на трение; обеспечение оптимальных температурных режимов работы соединений и агрегатов, а также надежной смазки трущихся поверхностей; создание эффективных устройств очистки воздуха, топлива и масел; резервирование отдельных составных частей машин и др.

Основными технологическими направлениями повышения надежности являются: обеспечение необходимой точности изготовления деталей; обеспечение оптимального качества рабочих поверхностей (шероховатость, волнистость и др.); повышение износостойкости, статической и циклической прочности деталей термической обработкой; упрочнение деталей химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.): упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием (обкатка или раскатка шариками и роликами, алмазное выглаживание, чеканка, дробеструйная обработка); нанесение на рабочие поверхности деталей машин износостойких покрытий (наплавка твердых сплавов, нанесение хромовых покрытий гальваническим методом и др.); установка втулок, колец и вставок из износостойких материалов; проведение искусственного старения чугунных деталей (блоки цилиндров, головки цилиндров, корпуса задних мостов и коробок передач); статическая и динамическая балансировка деталей и сборочных единиц; повышение точности сборки и качества окраски агрегатов и машин в целом.

Основные эксплуатационные направления повышения надежности.

Качественная обкатка новых и отремонтированных машин в хозяйстве. В процессе правильной эксплуатационной обкатки в течение 30...60 ч постепенно уменьшается шероховатость поверхности, снижается высота микронеровностей, волнистость, увеличивается фактическая площадь контакта сопрягаемых деталей. В результате резко уменьшаются удельные нагрузки, коэффициент трения, интенсивность изнашивания, повышается долговечность деталей и соединений.

Организация качественного технического обслуживания и создание для его проведения необходимой материальной базы. Высокие показатели надежности машин характерны для хозяйств с высокой степенью организации учета наработок машин, соблюдающих периодичность технических обслуживании, качественно выполняющих все операции технического обслуживания, располагающих стационарными пунктами технического обслуживания и звеньями мастеров-наладчиков, применяющих моечное, смазочное, диагностическое и регулировочное оборудование, средства механизации.

Внедрение в техническую эксплуатацию машин диагностирования, что позволит уменьшить простои тракторов на устранении отказов и неисправностей в 1,5... 2 раза, сократить затраты на ремонт в 1,3... 1,5 раза, повысить ресурс машин.

Соблюдение оптимальных режимов работы машин. Износы, безотказность и долговечность машин зависят от режимов их работы. Особенное влияние на надежность оказывает тепловой режим работы агрегатов. Пуск нспрогрстого двигателя и работа при пониженной температуре увеличивают износ его основных деталей в несколько раз.

На работу двигателя отрицательно влияет и перегрев, при котором наблюдается форсированный износ деталей. При повышении температуры охлаждающей жидкости до 115 ° С суммарный износ увеличивается в 1,5 раза по сравнению с износом при нормальном тепловом режиме.

На износ деталей машин оказывает влияние величина и характер нагрузки, скоростной режим. При неустановившихся нагрузках и скоростных режимах работы интенсивность изнашивания верхних поршневых колец повышается в 2,5...3,5 раза, поршней — в 1,2... 2,5 раза.

Соблюдение рекомендаций заводов-изготовителей по применению топлива и смазочных материалов. Так, износ деталей дизелей зависит от цетанового числа дизельного топлива. При его снижении с 68 до 31 увеличивается износ гильз цилиндров почти в 2 раза.

Еще большее влияние на износ деталей и долговечность машин оказывают смазочные материалы.

Контроль и обеспечение достаточной герметизации агрегатов и механизмов машин. В связи с тем, что при нарушении герметизации во внутренние полости агрегатов из окружающей среды попадает воздух, содержащий абразивные частицы, то герметизации следует уделять особое внимание. При подсосе 1 % нефильтрованного воздуха интенсивность изнашивания верхних поршневых колец увеличивается в 4 раза.

Соблюдение установленных правил хранения машин.

Повышение уровня квалификации механизаторов, мастеров по техническому обслуживанию и ремонту машинно-тракторнога парка и других специалистов.

Совершенствование организации инженерной службы хозяйства.

Основные направления повышения надежности машин при ремонте:

Проведение предремонтного диагностирования в мастерских хозяйств для определения технического состояния, остаточного ресурса машины и ее элементов, объема необходимого ремонта машин.

Обеспечение сохранности ремонтного фонда , поступающего на ремонтные предприятия, что достигается организацией складов и площадок, использованием специальных подставок и подкладок, нанесением консервационных материалов и других средств. При неудовлетворительном хранении ремонтный фонд может быть превращен в металлолом.

Выполнение разборонных работ без повреждения деталей и разукомплектовки соответствующих пар (блоки цилиндров и крышки подшипников коленчатого вала, шатуны и их крышки, пары зубчатых колес конечных и других передач). Для исключения повреждения деталей следует использовать съемники, прессы, стенды и другие приспособления и средства механизации.

Выполнение на ремонтных предприятиях качественной очистки машин , агрегатов и деталей от различных загрязнений. Удаление накипи, нагара, асфальтосмолистых и других загрязнений отличается определенными трудностями и требует использования современного оборудования (например, ультразвукового), новых моющих средств, обеспечения соответствующих режимов очистки.

Контроль и дефектация деталей . На ремонтных предприятиях следует расширять номенклатуру деталей, подвергнутых сплошному контролю. Блоки цилиндров, корпуса коробок передач и агрегатов трансмиссии и другие базовые детали требуют сплошного контроля не только размеров, но и геометрических форм их рабочих поверхностей и точности их взаимного расположения, так как во время эксплуатации у этих деталей в результате старения материала, изнашивания, воздействия различных нагрузок и перераспределения внутренних напряжений изменяются размеры, геометрическая форма и взаимное расположение рабочих поверхностей.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Введение
• Задача 1
• 1.1 Расчет износов детали
• Список литературы
• Приложение

Введение

Достижение высокого ресурса сельскохозяйственной техники является главной задачей повышения надежности технических систем.

Цель изучения дисциплины "Надежность технических систем" - получение студентами знаний и навыков в области надежности машин, умение применять эти знания на производстве для обеспечения и повышения надежности техники.

Изучив дисциплину, специалист должен знать основы надежности и причины возникновения неисправностей машин, методы их предупреждения и выявления; закономерности изнашивания деталей и способы повышения их износостойкости; методы испытаний сельскохозяйственной техники на надежность; методы определения показателей надежности; способы повышения доремонтного и послеремонтного уровней надежности.

В ходе выполнения курсовой работы будут усвоены навыки определения основных показателей надежности технических объектов с применением математических методов; анализа показателей надежности сельскохозяйственной техники и разработки мероприятий по ее повышению; организации испытания машин на надежность.

Задача 1

1. Расчет коэффициентов годности и восстановления детали

1.1 Расчет износов детали

Проведем анализ износов зубьев муфты переключения заднего ВОМ трактора МТЗ

Размеры:

по чертежу 5,49мм

допустимый без ремонта в соединении с деталями:

бывшими в эксплуатации 4,80 мм;

новыми 4,80 мм.

Замерена толщина зубьев у 50 муфт переключения заднего ВОМ, получены следующие результаты:

Значения износов определяем по формулам:

для валов И = dmin - dизм;

для отверстия И = Dизм-Dмах,

где dизм и Dизм - измеренные диаметры соответственно вала и отверстия.

dmin и Dмах - соответственно минимальный и максимальный предельные размеры вала и отверстия.

В нашем случае dmin=5,49-0,15=5,34 мм

Тогда износы деталей составят:

И 1 = 5,34-5,15=0,19 мм И 10 = 5,34-5, 20=0,14 мм

И 2 = 5,34-4,96=0,38 мм И 11 = 5,34-4,60=0,74 мм

И 3 = 5,34-4,75=0,59 мм И 12 = 5,34-5,00=0,34 мм

И 4 = 5,34-5,05=0,29 мм И 13 = 5,34-5, 20=0,14 мм

И 5 = 5,34-5, 20=0,14 мм И 14 = 5,34-5,05=0,29 мм

И 6 = 5,34-4,25=0,09 мм И 15 = 5,34-4,74=0,60 мм

И 7 = 5,34-4,78=0,56 мм И 16 = 5,34-4,50=0,84 мм

И 8 = 5,34-4,75=0,59 мм И 17 = 5,34-4,65=0,69 мм

И 9 = 5,34-4,80=0,54 мм И 18 = 5,34-4,50=0,84 мм

И 19 = 5,34-4,85=0,49 мм И 35 = 5,34-4,70=0,64 мм

И 20 = 5,34-4,95=0,39 мм И 36 = 5,34-5,10=0,24 мм

И 21 = 5,34-5, 20=0,14 мм И 37 = 5,34-5,15=0,19 мм

И 22 = 5,34-5, 20=0,14 мм И 38 = 5,34-4,65=0,69 мм

И 23 = 5,34-4,70=0,64 мм И 39 = 5,34-4,85=0,49 мм

И 24 = 5,34-4,40=0,94 мм И 40 = 5,34-5, 20=0,14 мм

И 25 = 5,34-5,15=0,19 мм И 41 = 5,34-4,65=0,69 мм

И 26 = 5,34-5,10=0,24 мм И 42 = 5,34-4,70=0,64 мм

И 27 = 5,34-4,70=0,64 мм И 43 = 5,34-5, 20=0,14 мм

И 28 = 5,34-4,60=0,74 мм И 44 = 5,34-4,90=0,44 мм

И 29 = 5,34-4,75=0,59 мм И 45 = 5,34-4,70=0,64 мм

И 30 = 5,34-4,70=0,64 мм И 46 = 5,34-4,95=0,39 мм

И 31 = 5,34-4,90=0,44 мм И 47 = 5,34-4,85=0,49 мм

И 32 = 5,34-4,90=0,44 мм И 48 = 5,34-4,60=0,74 мм

И 33 = 5,34-4,75=0,59 мм И 49 = 5,34-5,00=0,34 мм

И 34 = 5,34-4,80=0,54 мм И 50 = 5,34-4,80=0,54 мм

Сводную ведомость (вариационный ряд) информации по износам деталей представим в виде таблицы 1.1, в которой полученные расчетом износы расположены в порядке их возрастания.

Таблица 1.1 - Сводная ведомость по износам зубьев муфты переключения заднего ВОМ

	Износ, мм		Износ, мм		Износ, мм
1

1.2 Составление статистического ряда

Статистический ряд информации составляем в виде таблицы (табл.1.2), состоящей из пяти строк.

Всю информацию по износам разбиваем на интервалы, количество которых определяется по формуле:

(1.1)

где N - количество информации (количество измеренных деталей).

n округляем до целого числа

n ==7,07? 7

Протяженность одного интервала

(1.2)

где Иmax и Иmin - соответственно наибольшее и наименьшее значения износов (табл.1.1).

А =мм

Протяженность интервала всегда округляем в большую сторону.

Интервалы должны быть одинаковыми по величине и прилегать друг к другу без разрывов. Начало первого интервала или начало рассеяния (сдвиг износов) определяется по формуле:

(1.3)

где И 1 - значение износа в первой точке информации (наименьший износ), мм.

С=0,09-0,5*0,14=0,02мм

Середина первого интервала:

m1=мм; m6= мм; m2= мм; m7= мм. m3= мм; m4= мм; m5= мм;

Третья строка показывает частоту, т.е. сколько деталей попадает в каждый интервал износов (табл.1.1).

Т.к. последнее значение износа выходит за границы последнего интервала, по рекомендациям методических указаний увеличиваем протяженность интервалов

Все полученные результаты сводим в таблицу 1.2

Значение опытных вероятностей (или частостей) в каждом интервале (третья строка статистического ряда) определяют по формуле

(1.4)

где m i - опытная частота в i -м интервале.

накопленных опытных вероятностей или частностей (последняя строка ряда) определяются суммированием вероятностей по интервалам:

Накопленная вероятность последнего интервала должна равняться единице.

надежность сельскохозяйственная машина техника

Таблица - 1.2 Статистический ряд

Интервал, мм
Середина интервала, И ср i
Частота m i
Опытная вероятность P i

1.3 Определение числовых характеристик износов

Основными числовыми характеристиками распределения случайной величины являются: среднее значение, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации.

Среднее квадратическое отклонение представляет собой абсолютную меру, а коэффициент вариации - относительную меру рассеяния (разброса) случайной величины. Чем меньше рассеяние (разброс) значений износа, тем меньше среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации.

При объеме выборки (информации) N?25 их определяют следующим образом.

Среднее значение износа

(1.5)

где И cpi - значение износа в середине i -то интервала (середина i -ro интервала); P i - опытная вероятность в i -м интервале.

мм

Среднее квадратичное отклонение:

(1.6)

мм

Коэффициент вариации:

1.4 Проверка информации на выпадающие точки

Критерий Ирвина, опытное значение которого определяется по формуле:

(1.7)

где

И i и И i -1 - смежные (крайние) точки в сводной ведомости информации (табл. 1.1).

Для наименьшего значения износа И 2 = 0,14 мм, И 1 = 0,09 мм.

Для наибольшего значения износа И 49 = 0,84 мм, И 50 = 0,94 мм.

Полученное сравниваем с табличными значениями. При N=50 и доверительной вероятности б =0,95, лт =1,1; лт больше лоп . Поэтому, с вероятностью 0,95, можно утверждать, что все точки информации достоверны.

1.5 Выбор теоретического закона распределения и расчет его параметров

Применительно к надежности сельскохозяйственной техники используются в основном закон нормального распределения (ЗНР) и закон распределения Вейбулла (ЗРВ). Предварительный выбор теоретического закона распределения (ТЗР) осуществляется по значению коэффициента вариации V.

Если V<0,3, то распределение подчиняется ЗНР, если V>0,5, - ЗРВ.

V = 0,55, поэтому используем ЗРВ.

Значение интегральной функции F (И кi ) ЗРВ в конце i -го интервала определяется по формуле:

(1.8)

где F Т - табулированное значение интегральной функции. Принимается по приложению 5 в зависимости от, и параметра b ; С - сдвиг начала рассеяния; а - параметр ЗРВ, определяется по формуле:

(1.9)

где К в - коэффициент ЗРВ.

Параметр b и коэффициент К в определяют по приложению 4 в зависимости от коэффициента вариации.

= 0,46 мм; C = 0,02мм; V = 0,55; b = 1,9; К в = 0,89

В конце 1-го интервала

В конце 2-го интервала

В конце 3-го интервала

В конце 4-го интервала

В конце 5-го интервала

В конце 6-го интервала

В конце 7-го интервала

Из приложения 5 находим, что интегральная функция в конце первого интервала при V = 0,55 и b = 1,9 будет равна:

F 1 (0,16) = F T (0,23) =0,09, F 2 (0,3) = F T (0,57) =0,3

F 3 (0,44) = F T (0,86) =0,53, F 4 (0,58) = F T (1,14) =0,72

F 5 (0,72) = F T (1,43) =0,86, F 6 (0,86) = F T (1,71) =0,94

F 7 (2) = F T (1,0) =0,98

Полученные значения заносим в таблицу 1.3.

Окончательный выбор теоретического закона распределения износов выполняют с помощью критерия согласия. Применительно к показателям надежности сельскохозяйственной техники чаще всего используют критерий Пирсона (ч2) и критерий Колмогорова (л.). По величине критерия согласия можно определить вероятность совпадения опытных и теоретических законов и на этом основании принять или отбросить выбранный теоретический закон распределения, или обоснованно выбрать один теоретический закон из двух или нескольких. Следует помнить, что критической вероятностью совпадения принято считать Р = 0,1. Если Р<0,1, то выбранный для выравнивания опытной информации теоретический закон распределения следует считать недействительным.

Таблица 1.3 - Выбор теоретического закона распределения износов

Интервал, мм
Конец интервала, мм
Накопленная опытная вероятность

Критерий Пирсона дает более точную вероятность совпадения опытного и теоретического законов распределения, но он сложен в расчетах. Критерий Колмогорова прост в определении, но дает, как правило, завышенную вероятность совпадения. Однако при выборе одного закона из двух или нескольких, когда важно оценить какой из них лучше выравнивает опытную информацию, можно пользоваться критерием Колмогорова.

Критерий согласия Колмогорова определяют по формуле:

где D mах - максимальная абсолютная разность между накопленной опытной вероятностью и теоретической интегральной функцией распределения, то есть

Разницу между опытным и теоретическим значениями функций определяем для каждого интервала и заносим ее в табл.1.3.

Из приложения 6 методом интерполяции находим вероятность совпадения теоретических законов с опытным распределением. Р (л) = 0,472

Значение интегральной функции F (Икi) ЗНР в конце i-го интервала определяется по формуле

где F o - так называемая центрированная интегральная функция. Она табулирована и ее значения определяют по приложению 3; И кi - значение износа в конце i-го интервала (конец i-го интервала статистического ряда); - среднее значение износа;у - среднее квадратическое отклонение. = 0,46 мм; у = 0,24 мм;

Полученные значения интегральных функций записываем в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Интервал, мм
Конец интервала, мм
Накопленная опытная вероятность

Из приложения 6 методом интерполяции находим вероятность совпадения теоретических законов с опытным распределением.

Следовательно, для выравнивания опытной информации ЗНР подходит лучше ЗРВ. Выбираем окончательно в качестве теоретического закона ЗНР.

1.6 Определение доверительных границ рассеяния среднего значения износа детали

Для ЗНР доверительные границы рассеяния среднего значения износа определяют по формулам:

(1.13)

(1.14)

где и - соответственно нижняя и верхняя доверительные границы рассеяния среднего значения износа при доверительной вероятности б;

t а - коэффициент Стьюдента, который определяют по приложению 7 в зависимости от N и выбранной доверительной вероятности а ;

В нашем случае = 0,46 мм; у = 0,24 мм; С=0,02 мм; N=50

При доверительной вероятности а =0,95: t а =2,01

мм; мм.

1.7 Определение относительной ошибки расчета

Точность расчетов вполне достаточна, так как по ГОСТу е б?20%.

1.8 Определение количества деталей, годных без ремонта и подлежащих восстановлению

Для определения количества годных деталей рассчитывают допустимые без ремонта износы детали в соединении ее с деталями, бывшими в эксплуатации, и новыми по формулам:

для валов И дб = d min - d дб ; И дн = d min - d дн ;

для отверстий И дб = D дб - D max ; И дн = D дн - D max ,

где d m in и D max - минимальный и максимальный предельные размеры отверстия и вала;

d дб и d дн - допустимый без ремонта размер вала в соединении соответственно с деталями, бывшими в эксплуатации, и с новыми;

D дб и D дн - тоже самое для отверстий.

В исходных данных указано, что допустимый размер при соединении с деталями, бывшими в эксплуатации составляет 4,80 мм, с новыми - 4,80 мм.

d min = 5,34 мм.

Общее количество деталей, годных без ремонта составляет 62 %, из них 62% можно соединить как с новыми, так с бывшими в эксплуатации деталями.

У 38% деталей поверхность необходимо восстанавливать.

Таким образом, коэффициент годности муфт равен 0,62, а коэффициент восстановления - 0,38.

2. Определение полного ресурса и допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей

Соединение:

Корпус масляного насоса - шестерня насоса

1. Исходные данные:

наработка машины от начала эксплуатации Тизм = 1700 м ч;

диагностированием определен зазор в соединении

корпус масляного насоса - шестерня насоса Sизм = 0,25 мм;

соотношение интенсивностей изнашивания К = iо? iв = 1,1;

межремонтный ресурс соединения Тмр = 3200 м ч,

среднеквадратическое отклонение у = 0,2·Тост;

доверительная вероятность в = 0,85;

начальный зазор в соединении Sнач = 0,125…0,245 мм;

допустимый зазор в соединении Sдоп = 0,30 мм;

предельный зазор в соединении Sпр = 0,55 мм.

размеры по чертежу: диаметр отверстия;

диаметр вала

2. Вычислим износы:

допустимый износ соединения: мм,

предельный износ соединения: мм.

3. Определим интенсивности изнашивания:

соединения мм/м ч,

вала мм/м ч,

отверстия мм/м ч.

4. Определим ресурсы соединения:

полный м ч,

остаточный м ч.

Полученные расчетные значения интенсивностей изнашивания и ресурсов следует рассматривать как средние из-за возможных отклонений вследствие нестабильности условий эксплуатации машин. Чтобы гарантировать безотказную работу соединения очередное диагностирование назначают по нижней доверительной границе остаточного ресурса (при заданной доверительной вероятности в = 0,85):

(2.1)

где tв =2,0 - коэффициент Стьюдента (из приложения при в=0,85 и N=3);

у - среднеквадратическое отклонение;

N=3 - повторность измерения зазора при диагностировании.

(2.2)

м ч

м ч.

5. Предельные износы сопрягаемых деталей определим пропорционально интенсивностям изнашивания, как доли от предельного износа соединения:

вала мм,

отверстия мм.

Тогда предельные размеры деталей будут соответственно равны:

вала мм,

отверстия мм.

6. Допустимые износы сопрягаемых деталей при заданном значении межремонтной наработки Тмр =3200 м ч составят:

мм

мм

Тогда допустимые без ремонта размеры сопрягаемых деталей вычисляют следующим образом:

для отверстия (втулки) - мм;

для вала мм.

Здесь: D max и d min - соответственно, максимальный диаметр отверстия втулки и минимальный диаметр вала с учетом допусков на их изготовление.

7. Проверим выполненные расчеты: разность допустимых или предельных размеров сопрягаемых поверхностей деталей должна быть равна соответственно допустимому или предельному зазору в соединении:

мм (не сходится с заданием);

мм.

8. Вычертим расчётную схему изнашивания деталей соединения в функции от наработки.

На одной оси ординат отложим номинальные, допустимые и предельные размеры деталей: вверх от нулевой линии - размеры отверстия, вниз - размеры вала и отметим поля допусков. На второй оси ординат отложим значения номинального зазора (по чертежу) S ном . макс . = S нач , с которого начинается стабильные изнашивание (после приработки) соединения и значения износов обеих деталей (I др и I пр ). На оси абсцисс отложим значения Т изм , полного и остаточного ресурса соединения (Т с . п , Т ост ), а также наработку до очередного диагностирования - нижнюю доверительную границу остаточного ресурса Т н . ост . На графике проведем линии износов обеих деталей и отметим значения допустимого и предельного зазоров (S др и S пp ).

Список литературы

1. Надежность технических систем: Методические указания по изучению дисциплины / Рос. гос. аграр. заоч. ун-т; сост. А.Н. Батищев, Е.А. Лисунов, М. 2005.36 с.

2. Надежность и ремонт машин: Учеб. для вузов / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов, А.Н. Батищев и др.; Под ред. В.В. Курчаткина. - М.: Колос, 2000.

Приложение

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Критерии надежности. Надежность станков и промышленных роботов. Экономический аспект надежности. Уровень надежности как определяющий фактор развития техники по основным направлениям а также экономии материалов и энергии.

реферат , добавлен 07.07.2007


Место вопросов надежности изделий в системе управления качеством. Структура системы обеспечения надежности на базе стандартизации. Методы оценки и повышения надежности технологических систем. Предпосылки современного развития работ по теории надежности.

реферат , добавлен 31.05.2010


Понятия теории надежности. Вероятность безотказной работы. Показатели частоты отказов. Методы повышения надежности техники. Случаи возникновения отказов, сохранность работоспособности оборудования. Критерии и количественные характеристики его оценки.

курсовая работа , добавлен 28.04.2014


Надежность как один из основных показателей качества, ее характерные свойства и предъявляемые требования. Классификационные группы системы стандартов "Надежность в технике". Показатели надежности и методика их определения для различных объектов.

лекция , добавлен 19.04.2011


Методология анализа и оценки техногенного риска, математические формулировки, используемые при оценке основных свойств и параметров надежности технических объектов, элементы физики отказов, структурные схемы надежности технических систем и их расчет.

курсовая работа , добавлен 15.02.2017


Понятие и основные этапы жизненного цикла технических систем, средства обеспечения их надежности и безопасности. Организационно-технические мероприятия повышения надежности. Диагностика нарушений и аварийных ситуаций, их профилактика и значение.

презентация , добавлен 03.01.2014


Эксплуатационная надежность и экономичность машин, показатели безотказности. Обеспечение надежности и ее влияние на эффективность использования техники. Оценка оптимального уровня надежности по результатам испытаний, экономический критерий при его выборе.

контрольная работа , добавлен 30.05.2014


Общие характеристики показателей надежности. Взаимосвязь надежности и качества объекта. Что понимается под ресурсными испытаниями и с какой целью они проводятся. Достоинства и недостатки "дерева событий". Модернизация конструкции или технологии.

контрольная работа , добавлен 01.03.2011


Основные количественные показатели надежности технических систем. Методы повышения надежности. Расчет структурной схемы надёжности системы. Расчет для системы с увеличенной надежностью элементов. Расчет для системы со структурным резервированием.

курсовая работа , добавлен 01.12.2014


Определения требований надежности и работоспособности системы промышленного тахометра ИЛМ1. Распределение требований ее надежности по различным подсистемам. Проведение анализа надежности системы и техногенного риска на основе методов надежности.

ПОНЯТИЕ О НАДЕЖНОСТИ Наука о надежности техники изучает качественные и количественные закономерности изменения технического состояния объектов, возникновения отказов и на основании этого определяет пути их предупреждения и устранения, обеспечивающие с наименьшими затратами труда и средств необходимую продолжительность их надежной работы. Цель курса – научить будущих инженеров обеспечивать эксплуатационные показатели сельскохозяйственной техники на протяжении заданного времени при оптимальных затратах материальных и трудовых ресурсов при проектировании, изготовлении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.

Повышение надежности машин одна из важнейших народнохозяйственных задач, от решения которой во многом зависит эффективность использования техники. Решение проблемы надежности позволит экономить огромные средства на поддержание техники в работоспособном состоянии, снизить убытки от простоев машин и обеспечить безопасность людей. Наука о надежности, выросшая из проблемы надежности подшипников качения, родилась в 1949 1950 годах. Она базируется на фундаментальных и прикладных науках. Это прежде всего теория вероятностей и математическая статистика, теория симметрии, учение об объемной и поверхностной прочности материалов деталей машин. Широко используются в теоретических основах надежности достижения таких наук, как физика твердого тела, химия и т. п. , которые служат теоретической основой современного металловедения, а также других наук.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОСТ 27. 002 89 совместно с ГОСТ 18322 78 и другими устанавливает достаточно четкую терминологию надежности, которая обязательна для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов синонимов стандартизованного термина не допускается. Терминология по надежности в технике распространяется на любые технические объекты - изделия, сооружения и системы, а также их подсистемы, рассматриваемые с точки зрения надежности на этапах проектирования, производства, испытаний, эксплуатации и ремонта. Объект предмет определенного целевого назначения. В теории надежности рассматриваются следующие обобщенные объекты: изделие единица продукции, выпускаемая данным предприятием, цехом и т. д. , например, подшипник, ремень, станок, автомобиль; элемент простейшая при данном рассмотрении составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей; система - совокупность совместно действующих элементов, предназначенных для самостоятельного выполнения заданных функций.

Продукция это материализованный результат процесса трудовой деятельности, полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей как общественного, так и личного характера. Продукция обобщающееся понятие и бывает двух видов: изделия и продукты. Изделие (как уже отмечалось) единица промышленной продукции, количество которой, как правило, исчисляется в штуках или экземплярах. Продукт результат работы предприятия, количество которого характеризуется непрерывной величиной, исчисляемой, например, в килограммах, тоннах, кубических метрах и т. п. Свойство продукции объективная особенность, которая может проявляться при создании, эксплуатации или потреблении продукции. Эксплуатация термин, рекомендуемый для применения к объектам или изделиям, у которых в процессе использования расходуется ресурс. Потребление это расход продуктов и изделий в процессе их использования. Техническое обслуживание комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании. Ремонт – комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий или их составных частей. Восстановление – процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния.

С точки зрения восстановления работоспособности объекты можно разделить на ремонтируемые и неремонтируемые, восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Ремонтируемый объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно технической, ремонтной или конструкторской документацией. Неремонтируемый объект, ремонт которого не возможен или не предусмотрен нормативно технической, ремонтной или конструкторской документацией. Восстанавливаемый объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно технической или конструкторской документации. Невосстанавливаемый объект - объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено в нормативно технической или конструкторской документации. Объект может находиться в исправном и неисправном, работоспособном и неработоспособном состоянии, а также в предельном состоянии. Исправное состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно технической или конструкторской документации. Неисправное состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно технической или конструкторской документации.

Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют всем требованиям нормативно технической или конструкторской документации. Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно технической или конструкторской документации. Предельное состояние это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или не целесообразна, либо восстановление его работоспособности невозможно или нецелесообразно. Критерий предельного состояния – признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документацией. Каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям называют дефектом. Дефектное изделие - изделие, имеющее хотя бы один дефект. Повреждение событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния.

СХЕМА ОСНОВНЫХ СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТА И СОБЫТИЙ 1 Исправное состояние Неисправное состояние 2 3 Работоспособное состояние 4 5 Неработоспособное состояние Предельное состояние Списание 1 – повреждение; 2 – отказ; 3 – переход объекта в предельное состояние; 4 – восстановление; 5 ремонт

ФИЗИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ МАШИН Машины как и все в природе изнашиваются, стареют и, отслужив определенный срок, прекращают свое существование. Старение следствие изнашивания, его последействие изменение потребительских свойств и качественных характеристик машины. Различают физическое и моральное старение машин. Физическое старение машин - результат изменения начальных свойств, нарушения конструктивных связей и нормального функционирования их элементов. Оно бывает двоякого рода: физическое старение первого рода представляет собой постепенное изменение размеров, формы и других параметров макро и микрогеометрии отдельных деталей в результате изнашивания, что приводит к изменению технико экономических показателей всей машины; физическое старение второго рода происходит под влиянием рабочих процессов и сил природы и, вызывая общий износ машины, возникает в отдельных сборочных единицах и деталях. Оно происходит при бездействии машины: металлические части подвергаются коррозии, а детали из пластмасс, резины стареют в результате воздействия света, температуры и других факторов. Степень этого старения зависит от соблюдения правил и времени хранения машин.

МОРАЛЬНОЕ СТАРЕНИЕ МАШИН Моральное старение машин это уменьшение стоимости действующей техники под влиянием технического прогресса. Оно также проявляется в двух формах. Моральное старение первой формы это обесценивание техники ввиду постоянного роста производительности труда в отраслях, производящих машины, и в отраслях, поставляющих материалы для изготовления машин. Моральное старение второй формы происходит при появлении новой техники того же назначения, но более совершенной, чем старая. Моральное старение, как и физическое, нарастает постепенно, но наступает одновременно и проявляется в равной мере у всей совокупности машин данной конструкции, в то время как физическое старение отражает индивидуальные свойства и состояние конкретного объекта. Моральное старение первой формы не снижает эффективности используемых машин, поскольку снижение их первоначальной стоимости возмещается экономией на приобретение более дешевых аналогичных средств труда. Моральное старение второй формы, подобно физическому старению, снижает потребительскую ценность и эффективность машин, ограничивает экономически целесообразные сроки их применения.

ПОНЯТИЕ О КАЧЕСТВЕ Качество – совокупность свойств объекта, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. ПНЗ (назначения) ПН (надежности) ПТ (технологичности) ПТР (транспортабельности) ПСУ (стандартизации и унификации) К А Ч Е С Т В О ПБП (безопасности) ЭРП (эргономические) ЭКП (экологические) ЭCП (эстетические) ППП (патентно-правовые) ПЭ (экономичности)

ПНЗ (показатели назначения) - характеризуют свойства объекта, определяющие основные функции, для выполнения которых он предназначен (производительность, мощность, к. п. д. и др.) ПН (показатели надежности) - характеризуют свойства объекта сохранять и восстанавливать его работоспособность в процессе эксплуатации (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость). ПТ (показатели технологичности) - характеризуют приспособленность конструкции к ее изготовлению и эксплуатации. ПТР (показатели транспортабельности) - характеризуют приспособленность объекта к транспортированию, не сопровождающемуся его использованием по прямому назначению (перевозка по ж. д. и т. д.). ПСУ (показатели стандартизации и унификации) характеризуют насыщенность объекта стандартными, унифицированными и оригинальными частями, а также уровень унификации с другими изделиями. ПБП (показатели безопасности) характеризуют особенности конструк ции объекта, обусловливающие безопасность обслуживающего персонала при его эксплуатации. ЭРП (эргономические показатели) - характеризуют не отдельный объект, а систему человек машина с точки зрения удобства и комфорта эксплуатации конкретного изделия. ЭКП (экологические показатели) - характеризуют еще более сложную систему человек машина среда с точки зрения уровня вредных воздействий на природу, возникающих в процессе эксплуатации машины.

ЭСП (эстетические показатели) - характеризуют рациональность формы, целостность композиции и совершенство производственного исполнения изделия. ППП (патентно-правовые показатели) - характеризуют степень обновления технических решений, использованных в конкретном объекте, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации изделия за рубежом. Основные из них патентная защита и патентная чистота. ПЭ (показатели экономичности) характеризуют затраты труда и средств при изготовлении объекта и его эксплуатации. Первый ПЭ характеризует трудоемкость производства, металлоемкость конструкции, приспособленность составных элементов конструкции к механизированному производству. Второй ПЭ характеризует удельный расход топливосмазочных материалов при эксплуатации, производительность, затраты труда и денежных средств на техническое обслуживание и ремонт при эксплуатации. Коэффициент дефектности где n – число изделий (выборка); a – число видов дефектов; mi – число дефектов данного вида; ri – коэффициент весомости дефекта.

НАДЕЖНОСТЬ И ЕЕ СВОЙСТВА Надежность - свойство объекта сохранять во времени и установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применение может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств. Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние а течение некоторого времени или наработки. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Показатели безотказности Вероятность безотказной работы P(t) – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникнет. где N – общее число наблюдаемых объектов; m(t) – число отказавших объектов до наработки t. Средняя наработка до отказа Tср – математическое ожидание наработки до первого отказа. где t 1 i – наработка на первый отказ i-го объекта.

Показатели безотказности Средняя наработка на отказ Tо – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. где m – суммарное число отказов у N наблюдаемых объектов; ti – наработка i-го объекта. Параметр потока отказов (t) – отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку к значению этой наработки. где m(t+ t) – суммарное число отказов до наработки t+ t; m(t) – суммарное число отказов до наработки t; t – величина интервала наработки.

Показатели безотказности Интенсивность отказов (t) – показатель надежности невосстанавливаемых изделий, равный отношению среднего числа отказавших в единицу времени (наработки) объектов к числу объектов, оставшихся работоспособными. где N(t) – число объектов, работоспособных к моменту времени t; N(t+ t) – число объектов, работоспособных к моменту времени t+ t; t – величина интервала наработки.

Показатели долговечности Технический ресурс (сокращенно ресурс) – наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния. Доремонтный ресурс Тдр – ресурс до первого капитального ремонта. Межремонтный ресурс Тмр – ресурс между смежными капитальными ремонтами. Полный ресурс Тп – ресурс до спсания. Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до перехода в предельное состояние. Средний ресурс (срок службы) – математическое ожидание ресурса (срока службы).

Показатели долговечности Гамма-процентный ресурс (срок службы) Т – наработка (календарная продолжительность эксплуатации) объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью, выраженной в процентах Назначенный ресурс (срок службы) Тн – суммарная наработка (календарная продолжительность эксплуатации) объекта, при достижении которой его применение по назначению должно быть прекращено независимо от его состояния.

Показатели ремонтопригодности Среднее время восстановления работоспособного состояния Tв – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния. Вероятность восстановления работоспособного состояния Pв (t) – вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданного.

Показатели ремонтопригодности Технико-экономические показатели: удельные затраты времени Трп удельные затраты труда Ррп удельные затраты денежных средств Срп на поддержание работоспособности.

Показатели сохраняемости Средний срок сохраняемости Тхр – математическое ожидание срока сохраняемости. Гамма-процентный срок сохраняемости Т – срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью, выраженной в процентах. Средние удельные затраты Схр на хранение объекта где Сзп. хр – суммарные затраты на заработную плату при хранении i-той машины; См. хр – суммарные затраты на материалы при хранении i-той машины; Сам. хр – суммарные затраты на амортизацию зданий и сооружений машинных дворов при хранении i-той машины;

Комплексные показатели надежности Коэффициент готовности Kг – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Коэффициент оперативной готовности Kог – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Комплексные показатели надежности Коэффициент технического использования Kти – отношение математического ожидания времен пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и времени простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период. Удельная стоимость надежности Сн – это средняя стоимость приобретения, технического обслуживания, ремонта и хранения машины, отнесенная к единице наработки.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ Основной причиной повреждений и разрушений деталей машин является воздействие на них различных видов энергии (механической, тепловой, химической, электромагнитной) в виде различных полей и сред (внешних факторов): несущих нагрузок и скоростей (физических полей), так называемых факторов P, v, T; от воздействия кислотной или щелочной сред (химических полей): вследствие совместного воздействия физических и химических полей. Так же детали машин претерпевают повреждения и разрушения под действием внутренних факторов: усталость материала вследствие перераспределения внутренних напряжений, возникающих в процессе структуро и формообразования деталей; объемная газовая коррозия. Поле физической величины – совокупность физической величины (температуры, скорости и т. д.) во всех точках какой либо пространственной области в данный момент времени. Если поле изменяется во времени, оно называется нестационарным; если не изменяется во времени – стационарным. На детали действуют следующие виды физических полей: силовое (механическое), тепловое, электрическое, магнитное, звуковое, световое и т. д.

Разрушение под действием силового поля В результате воздействия силового поля происходит пластическое деформирование деталей, проявляющееся в виде изгиба, скрученности, растяжения или смятия отдельных поверхностей. Напряжения в материале превышают предел текучести. Хрупкое разрушение наступает без предварительной деформации под действием нормальных напряжений. Вязкое разрушение сопровождается значительной предварительной деформацией, вызываемо касательными напряжениями. Усталостное разрушение претерпевают детали, несущие статические и циклические силовые нагрузки. Прочность – способность материала сопротивляться разрушению до определенного напряжения (предела прочности). Явление, при котором напряжения разрушения при большом числе повторных нагружений могут быть ниже не только предела прочности и предела текучести, но и предела упругости, называется усталостью металлов. Основной критерий, характеризующий сопротивление металла усталостному разрушению, предел выносливости (предел усталости), который обозначается 1. Тепловое разрушение происходит под действием теплового поля. Ему подвергаются головки цилиндров, форкамеры, поршни выпускные коллекторы и трубы. Детали, претерпевшие тепловое разрушение, восстановлению не подлежат.

Разрушение деталей под действием химического поля Поле химической величины это совокупность значений химической величины (кислотности, щелочности) во всех точках какой либо пространственной области в данный момент времени. Под действием среды (химического поля) детали претерпевают коррозионное разрушение. Коррозия это разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней (коррозионной) средой. Причина коррозии термодинамическая неустойчивость металлов, вследствие чего в природе они всегда находятся в окисленном состоянии. Скорость коррозии определяется многими факторами: состоянием поверхности металла и особенностями его структуры, температурой, составом и скоростью движения коррозионной среды, механическими напряжениями материала и др. Классификация коррозии: по геометрическому характеру коррозионных разрушений сплошная (общая) и местная коррозия может быть подповерхностная, межкристаллитная, избирательная и др. ; по характеру взаимодействия металла со средой химическая, протекающая в средах, не проводящих электрический ток (газы, нефть и т. д.), и электрохимическая в водных растворах электролитов (солевая, кислотная, щелочная и пр.);

по типу коррозионной среды атмосферная, газовая, морская, подземная; по характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды, коррозия под напряжением, коррозия при трении, контактная коррозия, фреттинг-коррозия, электрокоррозия внешним током, радиохимическая коррозия (под действием радиоактивного излучения), биокоррозия (под воздействием продуктов, выделяемых микроорганизмами) и др. Различают два механизма коррозии: химический и электрохимический. Химическая коррозия чаще проявляется в виде газовой коррозии при контакте металлов с кислородом, сернистым газом, сероводородом, углекислотой и другими газами (главным образом при повышенных температурах). Электрохимическая коррозия происходит под действием электролиза в водных растворах солей, кислот, щелочей, в растворах солей и щелочей, во влажной атмосфере и почве. Все меры защиты от коррозии по характеру их воздействия можно разделить на три основных фактора. 1. Воздействие на металл. К числу этих мер можно отнести коррозионно стойкое легирование, термообработку, применение различных покрытий и т. д. 2. Воздействие на среду. Используют инертные газы, вводят ингибиторы. Другой способ снижения коррозии в водных растворах обескислороживание. 3. Воздействие на конструкцию. Здесь необходимо предотвратить контактную коррозию путем подбора материалов и прокладок; устранить возможность скопления влаги; обеспечить слитность сечения (наименьшее отношение периметра сечения к его площади) деталей и др.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ Согласно ГОСТ 21. 002 89 событие, заключающееся в нарушении работоспособности, называется отказом, а событие, заключающееся в нарушении исправного состояния, - повреждением. Отказы возникают по трем основным причинам: изнашивание поверхностей трения деталей, усталость материала, коррозионное разрушение. Классифицировать отказы можно по следующим признакам. По природе происхождения отказы делят на естественные и искусственные (преднамеренные). Естественные отказы происходят по причинам, независящим от человека, эксплуатирующего технику. Искусственные отказы возникают в результате сознательных или несознательных действий персонала, эксплуатирующего технику. По времени возникновения различают приработочные отказы, отказы при нормальной эксплуатации и отказы при эксплуатации в режиме аварийного изнашивания. По характеру возникновения отказы подразделяют на постепенные, внезапные, самоустраняющиеся, перемежающиеся и сбои. Постепенные отказы проявляются в постепенном изменении одного или нескольких параметров объекта. Внезапные отказы характеризуются скачкообразным изменением одного или нескольких параметров машины или ее элемента.

Самоустраняющиеся отказы - это возникающие в процессе эксплуатации машины отказы, устраняющиеся без каких либо обслуживающих или ремонтных воздействий. Перемежающиеся отказы - это многократно возникающие самоустраняющиеся отказы объекта одного и того же характера. Сбой самоустраняющийся кратковременный отказ. По взаимосвязи отказы подразделяют на независимые и зависимые. Независимый отказ не обусловлен отказом другой детали или узла, а зависимый обусловлен. По степени воздействия отказа, определяющей возможность дальнейшего использования объекта, а также место и метод его устранения, все отказы разделяют на эксплуатационные и ресурсные. К эксплуатационным, с этой точки зрения, отказам относятся такие, устранение которых не связано с большим объемом разборочно сборочных работ, не требует высокой квалификации обслуживающего персонала и сложного оборудования и сводится к замене неисправных деталей или регулировке вышедшего из строя механизма. Устранение таких отказов осуществляется методами текущего ремонта. К ресурсным относят такие отказы, устранение которых требует специального оборудования и большого объема разборочно сборочных работ, т. е. капитального ремонта. Например, к ресурсным отказам двигателя относят изгиб или скручивание шатунов, разрыв шатунных болтов, коробление гнезд подшипников коленчатого вала, предельный износ, задиры гильз или поршней и др.

По причине возникновения отказы разделяются на следующие виды: исследовательские отказы, возникающие вследствие ошибок, допущенных на стадии исследований, приводящих к выдаче неверных исходных данных для проектирования (конструирования) объекта или его элемента; расчетно-конструкторские отказы, появляющиеся вследствие ошибок при выборе кинематики механизмов и выполнении прочностных расчетов, расчетов на износ и назначении технических условий на изготовление элементов и объекта в целом; производственно-технологические отказы, являющиеся следствием плохого качества материалов деталей, несовершенных технологических способов и методов их обработки, применения недостаточно точных мерительных инструментов и оборудования, приводящих к невыполнению технических условий на изготовление и сборку элементов и объекта в целом. эксплуатационные отказы, являющиеся результатом использования объектов в условиях, для которых они не предназначались, нарушения правил эксплуатации (недопустимые перегрузки, невыполнение правил технического обслуживания, транспортирования и хранения), а также низкого качества ремонта. По последствиям и затратам отказы могут быть тягчайшими, когда они приводят к человеческим жертвам, тяжелыми, средними и незначительными.

По группам сложности устранения отказы подразделяются на три группы. Первая группа сложности - это отказы, устраняемые ремонтом или заменой деталей, расположенных снаружи сборочных единиц, и агрегатов без разборки последних, а также отказы, устранение которых требует внеочередного проведения операций ТО 1 и ТО 2. Вторая группа сложности - это отказы, устраняемые ремонтом или заменой легкодоступных сборочных единиц и агрегатов (или их деталей), а также отказы, устранение которых требует раскрытия внутренних полостей основных агрегатов без их разборки или внеочередного проведения операций ТО 3. Третья группа сложности - это отказы, для устранения которых необходимы разборка или расчленение основных агрегатов.

ВИДЫ ТРЕНИЯ Основная причина выхода из строя машин отказ вследствие износа. Причина износа деталей машин внешнее трение. Согласно ГОСТ 23. 002 89 внешнее трение это явление сопротивления относительному перемещению, возникающему между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии. Таким образом, трение это прежде всего сопротивление. Причина внешнего трения твердых тел действие на них физического или химического поля, а чаще всего следствие их совместного действия.

Классификация видов трения по характеру движения Для трения скольжения характерно истирание деталей, а для трения качения смятие и выкрашивание. Для деталей работающих в условиях сложного трения, при котором происходит перекатывание со сдвигом (зубчатые передачи), характерно выкрашивание (питтинг).

Классификация видов трения по характеру смазки Для сухого трения (трения без смазочного материала) характерно механическое зацепление микронеровностей и молекулярное взаимодействие поверхностей в зоне контакта.

Жидкостное трение и смазка Жидкостным или гидродинамическим принято называть трение скольжения, протекающее при разделении трущихся поверхностей слоем смазки такой толщины, при которой молекулярное взаимодействие этих поверхностей практически отсутствует. В этом случае закономерности трения определяются объемным свойством смазки, ее вязкостью и не зависят от природы трущихся поверхностей. Коэффициент жидкостного трения колеблется в пределах 0, 01. . . 0, 001. Наименьшая толщина слоя смазки, при котором еще справедливы законы жидкостного трения (если тому не препятствует высота неровностей поверхностей), составляет около 0, 5 мкм. Сближение поверхностей может привести к нарушению жидкостного трения вследствие касания выступов неровностей этих поверхностей, т. е. будет иметь место полужидкостное трение. Граничным называется такой вид трения скольжения, при котором толщина масляной прослойки достигает 0, 1 мкм. В этом случае трение продолжает носить переходный характер, однако между трущимися поверхностями начинает появляться действие молекулярных сил. Под маслянистостью принято понимать особое свойство, благодаря которому масла одинаковой вязкости, при одних и тех же условиях работы дают различные коэффициенты трения. Последнее объясняется различной активностью молекул в сравниваемых маслах. Таким образом, если при жидкостном трении основным качеством масла является его вязкость, то при граничном маслянистость.

ПОНЯТИЕ ОБ ИЗНАШИВАНИИ Изнашивание - процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся, в постепенном изменении размеров и (или) формы тела (ГОСТ 23. 002 89). Износ деталей - результат их изнашивания, определяемый в установленных единицах (в единицах длины, объема, массы и др.). Основные характеристики процесса изнашивания следующие. Скорость изнашивания - отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник. Различают мгновенную (в определенный момент времени) и среднюю скорость изнашивания (за определенный интервал времени). Интенсивность изнашивания отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы. Износостойкость свойство материалов оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или его интенсивности. Относительная износостойкость - свойство материалов, характеризуемое отношением интенсивности изнашивания одного материала к интенсивности изнашивания другого при изнашивании в одинаковых условиях (обычно один из материалов принимается за эталон). Различают три основных вида изнашивания: механическое, молекулярномеханическое и коррозионно-механическое. В свою очередь, каждый из этих видов делится на несколько подвидов.

Классификация видов изнашивания ИЗНАШИВАНИЕ Молекулярномеханическое Механическое Коррозионномеханическое Схватывание Абразивное Окислительное Адгезионное Гидро- газоабразивное Тепловое Гидро- газоэрозионное В условиях агрессивной среды Электроэрозионное Усталостное Водородное Кавитационное Фреттинг-коррозия

Молекулярно-механическое изнашивание вызывается одновременным воздействием молекулярных и механических сил. Его характерными признаками являются схватывания, задиры, а также перенос частичек металла с одной из сопрягаемых поверхностей на другую. Схватывание - явление местного соединения двух твердых тел, происходящего вследствие действия молекулярных сил при трении. Необходимым условием для схватывания металлов является непосредственный контакт чистых, так называемых «ювенильных» поверхностей, возникающий в процессе совместного пластического деформирования. Адгезионное - состоит в схватывании микронеровностей поверхностей трения, разрушении мест схватывания с отделением частиц металла и в последующем новым схватывании этих частиц с поверхностным слоем металла. В результате этого также образуются натиры и задиры поверхностей, перенос частичек металла с одной поверхности на другую. При трении скольжения с большими скоростями относительного перемещения и значительными удельными давлениями, обусловливающими высокий градиент, термическую пластичность и интенсивный рост температуры в поверхностных слоях металлов, интенсифицируются процессы схватывания, происходит так называемое тепловое изнашивание. Такого рода изнашивание проявляется в виде задиров стенок цилиндров, на стержнях и направляющих втулках клапанов, тарелках толкателей, кулачках и опорных шейках распределительных валов.

Механическое изнашивание разделяется на абразивное, гидро газоабра зивное, гидро газоэрозионное, электроэрозионное, усталостное, водородное, кавитационное. Абразивное изнашивание в машинах возникает в результате действия абразивной среды на поверхности трения. Гидро-газоабразивное изнашивание вызывается абразивными частицами, перемещающимися потоком жидкости или газа. Гидро-газоэрозионное изнашивание - представляет собой механическое изнашивание в результате воздействия потока жидкости или газа, отделяющего с поверхности деталей частицы металла. Электроэрозионное изнашивание эрозионное разрушение поверхности электропроводящих материалов в результате воздействия искровых разрядов при прохождении электрического тока. Усталостное изнашивание происходит под действием периодических переменных нагрузок. Его характерным признаком является возникновение микротрещин и выкрашивания, именуемого питтингом. Водородное изнашивание это разрушение поверхностного слоя вследствие расширения (микровзрыва) поглощенного металлом водорода, находящегося или выделяющегося в зоне трения деталей. Кавитационное изнашивание вызывается гидравлическими микроударами, образующимися при относительном перемещении жидкости и твердого тела. При этом образующиеся в движущейся жидкости пузырьки газа (пара) захлопываются вблизи поверхности, что создает местное повышение давления и температуры, вследствие чего образуются каверны, язвы и сплошная перфорация детали.

Коррозионно-механическое изнашивание. Ему подвержены поверхности, непосредственно вступающие в химическое взаимодействие с окружающей средой. К коррозионно механическому относится механическое изнашивание, усиленное явлениями коррозии. Его подразделяют на окислительное изнашивание, изнашивание в условиях агрессивного действия внешней среды и изнашивание при фреттинг-коррозии. Окислительное изнашивание характеризуется разрушением и удалением мельчайших твердых частиц металла и его хрупких окислов вследствие проникновения кислорода воздуха к трущимся поверхностям. Оно происходит при одновременно протекающих процессах: микропластической деформации поверхностных слоев и диффузии кислорода в деформируемые объемы металла. Кислород вступает во взаимодействие с металлом и на поверхности образуется окисная пленка, защищающая поверхность трения от непосредственного контакта. Изнашивание в условиях агрессивного действия внешней среды характерно для деталей машин, работающих с удобрениями, ядохимикатами, кислотами и щелочами и другими химически активными элементами. Механизм его аналогичен окислительному изнашиванию, однако образуются не окислы, а соли, которые механически удаляются при трении. Изнашивание при фреттинг-коррозии возникает в случае трения скольжения с очень малыми возвратно поступательными перемещениями в условиях динамической нагрузки. Такое движение может быть вызвано вибрациями. При трении в этих условиях создаются мелкие окисные пленки, отделяющиеся с поверхностей, которые не удаляются за пределы контакта и создают условия абразивного изнашивания.

«Классическая» кривая изнашивания Процесс изнашивания деталей машин разделяют на три периода. Первый период (участок I) называется периодом приработки. Второй период (участок II), именуемый периодом нормального эксплуатационного изнашивания. Третий период (участок III), характеризующий наступление катастрофического, прогрессирующего изнашивания, при условии правильной эксплуатации весьма непродолжителен.

Понятие об эффекте безызносности Скорость изнашивания может быть существенно понижена при формировании в процессе трения на поверхности детали пленок меди. Образование таких сервовитных (от лат. servo-witte - спасать жизнь) пленок связывают с избирательным растворением и осаждением отдельных элементов сплавов, содержащих медь. Это явление имеет электрохимическую природу и получило название «избирательного переноса» (открыто Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским). Избирательный перенос - наиболее яркое проявление эффекта двухслойной смазки, при котором и слой мягкого металла, покрывающего поверхности трения, и слой поверхностно активных веществ (ПАВ), адсорбировавшихся на нем, образуются непосредственно в процессе трения. Использование оригинального и перспективного эффекта избирательного переноса позволяет получить коэффициенты трения 0, 01. . . 0, 005, интенсивность изнашивания 10 10. . . 10 12, в то время как при граничной смазке в обычных условиях коэффициент трения составляет 0, 05. . . 0, 1, а интенсивность изнашивания - 10 9. . . 10 10. Это дало основание называть явление избирательного переноса эффектом безызносности. Избирательный перенос реализуется при трении стали по определенным медным сплавам (например, по некоторым бронзам или латуням) в ряде сред (прежде всего в глицерине, спиртоглицериновых средах, морской воде и т. д.) в определенных интервалах изменения условий работы соединения.

Понятие об эффекте безызносности Под действием глицерина (или другой среды) при трении начинается избирательное анодное растворение легирующих бронзу элементов. Атомы этих элементов уносятся в смазочную среду, а поверхность бронзы обогащается медью. В восстановительной среде, которой является глицерин, эта медь не окисляется и поэтому очень активна. Она легко схватывается со стальной поверхностью, покрывая ее тонким слоем. В этом слое возникает большое количество вакансий, часть которых образует поры, заполняемые молекулами глицерина. В результате образуется так называемая сервовитная пленка толщиной 1. . . 2 мкм, которая имеет низкую прочность на сдвиг и не наклёпывается при трении. Она прекрасно адсорбирует активные компоненты среды, прежде всего комплексные соединения, образуемые растворенными элементами сплава и продуктами механохимических превращений смазочной среды. Кроме того, обладая высокой теплопроводностью, она способствует снижению температуры поверхности трения путем отвода теплоты в глубинные слои материала. Избирательный перенос, к сожалению, реализуется лишь при определенных сочетаниях материалов трущихся тел и смазочных материалов в определенном, достаточно узком интервале изменения действующих факторов (нагрузочных, скоростных и особенно температурных).

Способы создания практически безизносной структуры металлов и сплавов 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Создание объемной бездефектной структуры, т. е. нитевидных кристаллов. Измельчение зерна до размеров 0, 1… 0, 01 мкм. Повышение плотности дефектов кристаллического строения до значений 1011… 1013 см 2. Измельчение зерна и равномерное распределение указанной плотности дислокаций. Применение самосмазывающихся композитов из системы «металл – полимер» . Применение дисперсноупрочненных композитов. Перевод поверхностного слоя с решетчатого (кристаллического) строения в аморфное. Плакирование поверхностей трения конденсированным слоем интерметаллидных соединений. Плакирование поверхностей трения бездефектными структурами. Получение поверхностного слоя с принципиально новым строением, с изменением геометрии и плотности упаковки атомов и их связи в решетке металла.

Математические основы надежности Вероятностью события называется отношение числа случаев, благоприятствующих наступлению данного события, ко всему числу несовместных, единственно возможных и равновозможных вариантов. где P(A) – вероятность события A; m – число случаев, благоприятствующих наступлению события A; n – общее число случаев. Вероятность события всегда правильная рациональная дробь 0 ≤ P(A) ≤ 1. Вероятность – это объективная математическая оценка возможности реализации случайного события или случайной величины. Случайная величина – такая, которая в некотором интервале может принимать различные значения в определенных пределах. Она может быть непрерывной и дискретной.

Теорема сложения вероятностей Формула сложения вероятностей несовместных событий. Если при испытаниях может произойти только одно из рассматриваемых событий: А 1, A 2, . . . , Ап, а вместе они появиться не могут, то такие события называют несовместными. Это сложное событие A называют суммой исходных событий и условно обозначают: Если вероятности подчиняются таким же соотношениям, что и соответствующие им частности, то получают формулу (теорему) сложения вероятностей, применяемую для несовместных событий, которая формулируется следующим образом. Вероятность появления одного из нескольких независимых и несовместных однородных (принадлежащих к одной группе) событий (или иначе вероятность суммы несовместных событий A 1, A 2, . . . , An) равна сумме вероятностей этих событий: Пример. Стрелок стреляет по мишени, разделенной на 3 области. Вероятность попадания в первую область равна 0, 45, во вторую – 0, 35. Найти вероятность того, что стрелок при одном выстреле попадет либо в первую, либо во вторую область. Решение. Событие A – «стрелок попал в первую область» и B – «стрелок попал во вторую область» – несовместны (попадание в одну область исключает попадание в другую), поэтому теорема сложения применима. Искомая вероятность P(A + B) = P(A) + P(B) = 0, 45 + 0, 35 = 0, 80.

Теорема сложения вероятностей Формула сложения вероятностей совместных событий. Два события называют совместными, если появление одного из них не исключает появления другого в одном и том же испытании. Вероятность появления хотя бы одного из двух совместных событий равна сумме вероятностей этих событий без вероятности их совместного появления: P(A 1+A 2) = P(A 1) + P(A 2) – P(A 1 A 2), где Р(А 1) – вероятность появления события А 1; Р(А 2) – вероятность появления события А 2; Р(A 1 A 2) – вероятность одновременного (совместного) появления событий А 1 и А 2. Пример. Установлено, что вероятность безотказной работы ножного тормоза автомобиля ГАЗ 53 за время t составляет Р(А 1) = 0, 98, а ручного за тот же промежуток времени – Р(А 2) = 0, 99. Нужно определить вероятность безотказной работы тормозной системы автомобиля. Решение. Подставив значения в выше приведенное выражение, имеем Рт. с = 0, 98 + 0, 99 – (0, 98 0, 99) = 0, 9998.

Теорема умножения вероятностей Формула умножения независимых вероятностей. Если два события А и В независимы, т. е, появление одного из них не изменяет вероятности появления другого, то Эта формула выражает теорему умножения вероятностей для независимых событий, утверждающую, что вероятность совместного появления двух независимых событий равна произведению вероятностей этих событий. При Р(А)=Р(В) Р(АВ)=Р(А)2. Сложное событие А, заключающееся в одновременном осуществлении нескольких событий, называется произведением исходных событий Ai и условно обозначается По теореме умножения вероятностей независимых событий Если P(A 1) = P(A 2)= … =P(An)=P, то Пример. Машинно тракторный агрегат состоит из двух машин с вероятностью безотказной работы соответственно P 1 = 0, 8 и Р 2 = 0, 7 в течение некоторой наработки. Вероятность его безотказной работы будет: P 1 Р 2 = 0, 8 0, 7 = 0, 56.

Теорема умножения вероятностей Формула умножения вероятностей зависимых событий. Вероятность совместного появления двух (A и B) и более зависимых событий в полной группе событий равна произведению вероятности появления первого события на условную вероятность второго события: Р(АB) = Р(А)·Р(B|А) = Р(B)·Р(A|B). Условной вероятностью PA(B) = Р(B|А) (два обозначения) называют вероятность события В, вычисленную в предположении, что событие А уже наступило. Пример. У сборщика имеется 3 конусных и 7 эллиптических валиков. Сборщик взял один валик, а затем второй. Найти вероятность того, что первый из взятых валиков – конусный, а второй – эллиптический. Решение. Вероятность того, что первый валик окажется конусным (событие А), Р(А) = 3/10. Вероятность того, что второй валик окажется эллиптическим (событие В), вычисленная в предположении, что первый валик – конусный, т. е. условная вероятность РА(В) = 7/9. По теореме умножения, искомая вероятность Р(АВ) = Р(А)РА(В) = (3/10)·(7/9) = 7/30 = 0, 23. Заметим, что, сохранив обозначения, легко найдем: Р(В) = 7/10; РB(А) = 3/9, Р(В)·РB(А) = 7/30, что наглядно иллюстрирует справедливость первого равенства.

Формула полной вероятности Если событие А может произойти только при выполнении одного из событий B 1, B 2, …Bn, которые образуют полную группу несовместных событий, то вероятность события А вычисляется по формуле Р(A) = Р(B 1)·РB 1(А) + P(В 2)·РB 2(А)+. . . +Р(Вn)·РBn(А). Эту формулу называют «формулой полной вероятности» . Теорема. Вероятность события А, которое может наступить лишь при условии появления одного из несовместных событий B 1, В 2, . . . , Вn, образующих полную группу, равна сумме произведений вероятностей каждого из этих событий на соответствующую условную вероятность события А. Пример. Имеется два набора деталей. Вероятность того, что деталь первого набора стандартная, равна 0, 8, а второго – 0, 9. Найти вероятность того, что взятая наудачу деталь (из наудачу взятого набора) – стандартная. Решение. Обозначим через А событие «извлеченная деталь стандартная» . Деталь может быть извлечена либо из первого набора (событие В 1), либо из второго (событие В 2). Вероятность того, что деталь вынута из первого набора, Р(В 1) = 1/2. Вероятность того, что деталь вынута из второго набора, Р(В 2)=1/2. Условная вероятность того, что из первого набора будет извлечена стандартная деталь, РB 1(А) = 0, 8. Условная вероятность того, что из второго набора будет извлечена стандартная деталь, РB 2(А) = 0, 9. Искомая вероятность того, что извлеченная наудачу деталь – стандартная, по формуле полной вероятности равна Р(A) = Р(B 1)·РB 1(А) + P(В 2)·РB 2(А) = 0, 5· 0, 8 + 0, 5· 0, 9 = 0, 85.

Математические основы надежности Закон распределения случайной величины – это всякое соотношение, устанавливающее связь между возможными значениями случайных величин и соответствующими этим значениям вероятностями или частотами (частностями). Он может быть представлен в разной форме. Ряд распределения случайной величины Многоугольник распределения случайной величины

Математические основы надежности Функция распределения случайной величины Т F(t) = P(T

Математические основы надежности Плотность распределения вероятности Плотность распределения непрерывной случайной величины – это производная от функции распределения непрерывной случайной величины. Для дискретной случайной величины функция плотности распределения не существует. Эту функцию также называют дифференциальной функцией распределения или дифференциальным законом распределения.

Математические основы надежности Площадь элементарного прямоугольника, равную произведению f(t)dt, называют элементом вероятности. Для определения вероятности Р(Т

Обобщенные характеристики распределения Математическое ожидание дискретной случайной величины Математическое ожидание непрерывной случайной величины Дисперсия дискретной случайной величины Дисперсия непрерывной случайной величины Среднее квадратическое отклонение или стандарт Коэффициент вариации или изменчивости

Цели системы сбора и обработки информации о надежности Конструктивное усовершенствование изделий для повышения их надежности. Усовершенствование технологии изготовления, сборки, контроля и испытаний, направленных на обеспечение и повышение надежности. Разработка мероприятий, направленных на соблюдение правил эксплуатации и повышение эффективности технического обслуживания и текущих ремонтов снижение затрат на их проведение.

Задачи системы сбора и обработки информации о надежности Определение и оценка показателей надежности изделий. Обнаружение конструктивных и технологических недостатков изделий, снижающих надежность. Выявление деталей и сборочных единиц, ограничивающих надежность конечных изделий. Определение закономерностей возникновения отказов. Установление влияния условий режимов эксплуатации на надежность изделий. Корректировка нормируемых показателей надежности. Оптимизация норм расхода запасных частей, выявление недостатков эксплуатации и совершенствование системы ТО и ремонта. Определение эффективности мероприятий, направленных на повышение надежности изделий до оптимального уровня.

Планы испытаний NUT NUr NU(r, T) NRT NRr NR(r, T) NMTΣ NMr NM(r, TΣ) NUz NUS NRS NMS NU(r 1, n 1) … (rk– 1, nk– 1)rk NU(T 1, n 1), (T 2, n 2) … (Tk– 1. nk– 1), Tk Буквы в обозначениях планов испытаний указывают степень и характер восстановления объектов: U - невосстанавливаемые и незаменяемые при испытаниях в случае отказа; R - невосстанавливаемые, но заменяемые при испытаниях в случае отказа; М - восстанавливаемые при испытаниях в случае отказа; N - объем выборки; T - время испытаний; r - число отказов или отказавших объектов; TΣ - суммарное время испытаний (при ответе записывать T+); S - принятие решения при последовательных испытаниях. Пример. При испытаниях - план испытаний, согласно которому испытывают одновременно N объектов; отказавшие во время испытаний объекты не восстанавливают и не заменяют; испытания прекращают, когда число отказавших объектов достигло r. При r = N имеем план .

Виды испытаний На стадии разработки технической документации – исследовательские. На стадии изготовления опытных образцов – доводочные, предварительные, приемочные. На стадии производства, включая подготовку, – квалификационные, предъявительские, приемо-сдаточные, периодические, типовые, сертификационные, инспекционные. На стадии эксплуатации – подконтрольная эксплуатация, эксплуатационные периодические, инспекционные.

Виды испытаний Исследовательские испытания проводятся для изучения характеристик объекта, формирования исходных требований к продукции, выбора технических решений, определения характеристик продукции и ее составных частей. Доводочные испытания проводят на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для оценки влияния вносимых в документацию изменений, чтобы обеспечить достижение заданных показателей качества продукции. Предварительные испытания имеют целью определение возможности предъявления образцов на приемочные испытания. Приемочные испытания проводят для определения целесообразности и возможности постановки продукции на производство. Квалификационные испытания проводят при оценке готовности предприятия к выпуску конкретной серийной продукции, если изготовители опытных образцов и серийной продукции разные, а также при постановке на производство продукции по лицензиям и продукции, освоенной на другом предприятии. Приемо-сдаточные испытания приводят для принятия решения о готовности продукции к поставке или ее использованию.

Виды испытаний Периодические испытания проводят с целью: – периодического контроля качества продукции; – контроля стабильности технологического процесса в период между предшествующими и очередными испытаниями; – подтверждения возможности продолжения изготовления изделий по действующей документации и их приемки; – подтверждения уровня качества продукции, выпущенной в течение контролируемого периода; – подтверждения эффективности методов контроля, применяемых приемочном контроле. Типовые испытания проводят для оценки эффективности и целесообразности изменений, вносимых в конструкцию или технологический процесс. Инспекционные испытания проводят выборочно для контроля стабильности качества образцов готовой продукции и продукции, находящейся в эксплуатации. Сертификационным испытаниям подвергаются серийные образцы продукции для определения фактических значений показателей качества требованиям, установленным в стандартах. Подконтрольную эксплуатацию проводят для подтверждения соответствия продукции требованиям нормативной документации в условиях ее применения, получения дополнительных сведений о надежности и т. п.

Виды испытаний Испытания проводятся на государственном, межведомственном и ведомственном уровнях. По условиям и месту проведения испытания могут быть лабораторные, лабораторно-полевые, стендовые, полигонные, эксплуатационные. По продолжительности, по временной полноте проведения испытания могут быть нормальные, ускоренные, сокращенные. Испытания могут классифицироваться как специальные, по определяемым характеристикам объекта: функциональные, на надежность, на устойчивость, на безопасность. В зависимости от способа получения исходных данных методы получения показателей надежности подразделяют на расчетные, экспериментальные, расчетно-экспериментальные.

Обработка информации о надежности Результаты экспериментальных наблюдений обрабатывают в такой последовательности: – строят по опытным данным эмпирическую кривую; – вычисляют характеристики эмпирического распределения; – выдвигают гипотезу о функции случайной величины; – выравнивают эмпирическую кривую по принятым теоретическим законам; – сравнивают эмпирическую и теоретическую кривые по одному из критериев согласия; – выбирают функцию (закон) для данного распределения с учетом наилучшего согласования эмпирической и теоретической кривых; – определяют доверительные границы рассеивания одиночного и среднего значений показателя надежности и относительную предельную ошибку переноса.

Обработка информации о надежности 1. 2. При наличии полной (неусеченной) информации и числе наблюдений N > 25 рекомендуется следующий порядок ее обработки: Сортировка информации в порядке возрастания. Разбивка информации на интервалы. Число интервалов 3. Ширина интервалов 4. Границы интервалов 5. Середины интервалов 6. Сдвиг

Обработка информации о надежности 7. 8. Опытные частоты mоп. i – число значений опытной информации в i-ом интервале. Опытные вероятности (частности) появления показателя надежности 9. Накопленная (интегральная) опытная вероятность 10. Математическое ожидание (среднее значение) показателя надежности 11. Дисперсия 12. Среднее квадратическое отклонение

Обработка информации о надежности 13. Проверка информации на выпадающие точки a) грубая проверка по правилу «трех сигм» tср + 3 ≥ tmax tср – 3 ≤ tmin b) уточнение по критерию Ирвина 14. Коэффициент вариации с учетом смещения 15. По коэффициенту вариации предварительно выбираем теоретический закон распределения: если v 0, 5 – используют закон распределения Вейбулла (ЗРВ); если 0, 3

Закон нормального распределения (ЗНР) Закон нормального распределения (ЗНР) используют: – для определения характеристик рассеивания доремонтных, межремонтных и полных ресурсов или сроков службы машин и их агрегатов; – для определения характеристик рассеивания времени и стоимости восстановления работоспособности машин и их элементов; – для определения характеристик рассеивания ошибок измерения деталей и рассеивания размеров деталей в пределах допуска; – при сложении нескольких одинаковых или разных законов распределения. Дифференциальная f(t) и интегральная F(t) функции:

Закон распределения Вейбулла (ЗРВ) Закон распределения Вейбулла (ЗРВ) используют: – для определения характеристик рассеивания ресурсов или сроков службы отдельных деталей и сопряжений; – для определения характеристик рассеивания наработок между эксплуатационными отказами; – для определения характеристик рассеивания доремонтных и межремонтных ресурсов или сроков службы тех сборочных единиц и сопряжений, ресурсные отказы которых обусловливаются выходом из строя одной и той же детали или сопряжения. Дифференциальная f(t) и интегральная F(t) функции:

Использование таблиц для определения значений функций Для закона нормального распределения (ЗНР) Для закона распределения Вейбулла (ЗРВ) В таблицах приведены значения функций только для положительных значений аргументов. Для отрицательных значений f(–t) = f(+t), F(–t) =1 – F(+t).

Проверка совпадения опытной информации с теоретическим законом распределения Критерий согласия Пирсона 2 где nу – число интервалов в укрупненном статистическом ряду; mоп. i – опытная частота в i-ом интервале статистического ряда; mt. i – теоретическая частота в i-ом интервале. или Перед определением критерия 2 составляют укрупненный статистический ряд, соблюдая правило: nу ≥ 4, mоп. i ≥ 5 и находят число степеней свободы r = nу – k, где nу – число интервалов укрупненного статистического ряда; k – число обязательных связей.

Проверка совпадения опытной информации с теоретическим законом распределения Критерий согласия Колмогорова где Dmax – максимальное отклонение опытных значений интегральной функции от теоретической кривой Степень согласия или вероятность согласия определяют по специальным таблицам. Если степень согласия по критерию Пирсона P 2 > 0, 1 и по критерию Колмогорова P > 0, 05, то выбранный закон пригоден для выравнивания опытной информации.

Доверительные границы ЗНР. Абсолютная ошибка e , нижняя t н и верхняя t в доверительные границы, доверительный интервал I для одиночного значения показателя надежности рассчитываются по формулам: Аналогично для среднего значения показателя надежности.

Доверительные границы ЗРВ. Нижняя t н и верхняя t в доверительные границы, доверительный интервал I для одиночного значения показателя надежности рассчитываются по формулам: Для среднего значения показателя надежности: Значения коэффициента Стьюдента t для ЗНР и коэффициентов r 1 и r 3 для ЗРВ выбирают из специальной таблицы в зависимости от принятой доверительной вероятности и объема выборки (числа опытных значений) N.

Относительная предельная ошибка переноса Независимо от выбранного закона распределения относительную предельную ошибку переноса определяют в процентах от среднего значения показателя надежности tср по формуле: Относительную ошибку переноса определяют всегда при односторонней доверительной вероятности о, которую рассчитывают по тем же формулам, что и двухстороннюю (см. выше), однако значения параметров t , r 1 и r 3 берут из той же таблицы, но на одну колонку левее, т. е. если надо найти значения для = 0, 95, то для односторонней границы его берут из колонки для = 0, 9.

Прогнозирование надежности Основой теории прогнозирования служит прогностика – научная дисциплина, изучающая поведение одних систем (прогнозируемых) в зависимости от изменения параметров других (прогнозирующих), чтобы предвидеть, что будет происходить с системой-функцией, если известно поведение системы-аргумента в настоящее время или в данной ситуации. Полный процесс прогнозирования технического состояния машин состоит из трех этапов: ретроспекции, диагностирования и прогноза. Различают два вида прогнозирования технического состояния элементов машин: среднестатистическое или вероятностное и прогнозирование по реализации изменения значений параметров элементов конкретной машины. Среднестатистическое прогнозирование основано на статистической обработке и анализе результатов, полученных в процессе разработки, производства и эксплуатации машин и последующем установлении единых допустимых значений параметров и единой периодичности обслуживания одноименных элементов однотипных машин. Оно заключается в сопоставлении замеренных при диагностировании параметров состояния элементов с допустимыми значениями. Прогнозирование по реализации основано на выявлении скоростей изменения значений параметров путем непосредственных измерений этих значений во время диагностирования и последующей обработки результатов с учетом характера изменения контролируемых параметров, установленного ранее путем анализа динамики изменения состояния одноименных элементов машин.

Пути повышения надежности машин Конструкторские мероприятия: 1. Упрощение конструктивной схемы машины, уменьшение числа ее элементов. 2. Замена элементов, лимитирующих надежность машины, более надежными. 3. Выбор долговечных материалов деталей и рациональных их сочетаний. 4. Снижение концентрации напряжений при выборе формы и размеров деталей. 5. Обеспечение функциональной избыточности элементов машины, повышением запасов прочности и эксплуатационных свойств деталей. 6. Создание оптимальных температурных режимов работы соединений деталей. 7. Защита элементов машины от разрушающих действий окружающей среды. 8. Установка различных датчиков и автоматических контрольно-измерительных устройств. 9. Повышение уровня ремонтопригодности машин более рациональной компоновкой ее элементов. 10. Обеспечение благоприятных условий работы деталей. 11. Обеспечение хороших условий смазывания трущихся поверхностей деталей. 12. Создание эффективных устройств для очистки воздуха, топлива и смазки. 13. Улучшение конструкций и материалов уплотнительных устройств. 14. Обеспечение достаточной жесткости базовых деталей. 15. Другие мероприятия повышения качества крепежа, подвески и т. д. 16. Введение системы бездефектного проектирования. 17. Организация при КБ заводов-изготовителей служб надежности.

Пути повышения надежности машин Технологические мероприятия: 1. Обеспечение необходимой точности изготовления деталей. 2. Обеспечение оптимального качества рабочих поверхностей. 3. Повышение износостойкости, статической и циклической прочности деталей. 4. Упрочнение деталей химико-термической обработкой. 5. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием. 6. Нанесение на рабочие поверхности деталей машин износостойких покрытий. 7. Другие методы повышения долговечности деталей: – армирование деталей; – применение кованых заготовок и профилей; – изготовление зубчатых колес и шлицевых валов методом обкатывания; – установка втулок, колец и вставок из износостойких материалов; – проведение искусственного старения чугунных деталей; – статическая и динамическая балансировка деталей и сборочных единиц; – повышение точности сборки и качества окраски агрегатов и машин в целом; – контроль качества; – применение принципиально новых материалов, технологий, замена механических систем электронными устройствами.

Пути повышения надежности машин Эксплуатационные мероприятия: 1. Качественная обкатка новых и отремонтированных машин в хозяйстве. 2. Организация ТО и создание для его проведения необходимой материальной базы. 3. Проведение периодических технических осмотров машин. 4. Соблюдение режимов работы машин. 5. Соблюдение рекомендаций заводов-изготовителей по применению топлива, масла и смазочных материалов. 6. Контроль и обеспечение достаточной герметизации агрегатов и механизмов машин. 7. Соблюдение установленных правил хранения машин. 8. Повышение уровня квалификации механизаторов и организации выполнения механизированных работ и инженерной службы хозяйства. 9. Постоянное повышение квалификации обслуживающего персонала. 10. Строгое соблюдение инструкций по эксплуатации с. х. техники. 11. Соблюдение правил транспортировки и хранения машин. 12. Применение специальной оснастки и оборудования при проведении технического обслуживания и ремонта.

Пути повышения надежности машин Ремонтные мероприятия: 1. Проведение предремонтного диагностирования в мастерских хозяйств. 2. Обеспечение сохраняемости ремонтного фонда. 3. Выполнение разборочных работ без повреждения деталей и разукомплектовки соответствующих пар. 4. Выполнение на ремонтных предприятиях качественной очистки машин. 5. Контроль и дефектация деталей. 6. Контроль восстановления и стабилизации размеров базовой детали. 7. Введение на ремонтных предприятиях входного контроля запасных састей. 8. Подбор деталей цилиндропоршневой группы по массе. 9. Динамическая балансировка коленчатых и карданных валов, сцепления, колес автомобилей и других деталей и сборочных единиц. 10. Обеспечение регламентированных зазоров и натягов в соединениях, усилий затяжки резьбовых соединений и других требований при сборке агрегатов и машин. 11. Обеспечение хорошей герметизации агрегатов и сборочных единиц. 12. Внедрение стендовой обкатки и испытаний агрегатов и машин. 13. Повышение качества окраски ремонтируемых машин.

Пути повышения надежности машин Резервирование как метод повышения надежности машин. Резервирование – применение дополнительных средств и возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов. Резерв – совокупность дополнительных средств и возможностей, используемых для резервирования. Виды резервирования: структурное резервирование с применением резервных элементов структуры объекта; временное резервирование с учетом резервов времени; информационное резервирование с применением резервов информации; функциональное резервирование с использованием функциональных резервов; нагрузочное резервирование с применением нагрузочных резервов; общее резервирование, при котором резервируемым элементом является объект в целом; раздельное резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы; постоянное резервирование без перестройки структуры объекта при возникновении отказа его элемента; динамическое резервирование с перестройкой структуры объекта при возникновении отказа его элемента;

Пути повышения надежности машин Виды резервирования: резервирование замещением – динамическое, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента; скользящее резервирование замещением, при котором группа основных элементов объекта резервируется одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой отказывающий основной элемент в данной группе; смешанное резервирование – сочетание различных видов резервирования в одном и том же объекте; дублирование – резервирование с кратностью резерва один к одному (кратность резервирования равна единице); Кратность резервирования – отношение числа резервных элементов к числу резервируемых или основных элементов.

В рыночных условиях проблема повышения качества и эффективности сельскохозяйственной техники особенно актуальна. Сельскохозяйственная отрасль остро нуждается в высокопроизводительных, надежных и экономичных отечественных машинах, позволяющих интенсифицировать технологические процессы производства и соответствующих возрастающим требованиям системы человек - машина - среда.

Качество в соответствии с требованиями Международной организации по стандартизации (ИСО) представляет собой совокупность свойств и характеристик изделия (машины), обеспечивающих соответствие установленным или предполагаемым потребностям.

Уровень качества изделия - это относительная характеристика качества, основанная на сравнении ряда показателей рассматриваемого изделия с соответствующими показателями базовых изделий. Технический уровень качества изделия следует оценивать в сравнении с лучшими отечественными и зарубежными образцами сельскохозяйственной техники.

Изделия, составляющие базовую группу, должны быть аналогичными по назначению, классу и условиям эксплуатации, представлять собой значительную часть общего объема подобной продукции, производимой и реализуемой в нашей стране и за рубежом, соответствовать современному уровню качества.

Уровень качества машины формируют при проектировании, обеспечивают при изготовлении и поддерживают в эксплуатации. Следовательно, в процессе проектирования конструктор должен указать в конструкторской документации не только принцип работы и конструктивные особенности изделия, но и его показатели назначения, надежности, технологичности, стандартизации и унификации, экологические, эстетические, эргономические, патентно-правовые и др.

Техническая оценка качества позволяет определить лучшее в техническом отношении изделие. Техническую оценку определяет технический уровень качества, который включает в себя техническую характеристику, надежность в эксплуатации, удобство управления и обслуживания, долговечность и т. д. Товароведческая оценка качества кроме технической оценки включает в себя оценку пригодности изделия, т. е. его способности выполнять требуемые функции. Экономическая оценка показывает, насколько экономически оправдано то или иное повышение качества. Например, если на техническое обслуживание и ремонт сельскохозяйственной техники затрачивается средств в 5...6 раз больше, чем на ее изготовление, то при разработке и изготовлении техники недостаточно внимания уделено качеству ее составных частей.

Показатели качества. Для изделия каждого вида устанавливают свои показатели качества, зависящие от его назначения. С целью сравнения новых моделей сельскохозяйственной техники используют следующие показатели качества: назначения; надежности; технологичности; транспортабельности; стандартизации и унификации; безопасности; эргономические; эстетические; патентно-правовые; экологические и экономические.

Показатели назначения характеризуют способность объекта выполнять заданные функции. Например, для зернопогрузчиков - производительность, масса, габаритные размеры; для комбайна - пропускная способность молотилки и др.

Показатели надежности - это свойства изделия сохранять и восстанавливать работоспособность в процессе эксплуатации в заданных пределах в течение длительного времени.

Показатели технологичности характеризуют приспособленность конструкции к ее изготовлению и эксплуатации. К этим показателям относятся коэффициенты сборности (блочности), использования материалов и внешней специализации, трудоемкость, доля деталей, изготовляемых прогрессивными технологическими методами, и др.

Показатели транспортабельности отражают приспособленность изделия к транспортировке, например по железной дороге и др.

Показатели стандартизации и унификации позволяют оценить степень использования стандартизованных изделий и уровень унификации, а для унифицированных и стандартизованных изделий - соответствие изделия, его частей и материалов действующим стандартам, обеспечение единства мер и др.

Показатели безопасности характеризуют особенности конструкции изделия, обеспечивающие безопасные условия эксплуатации для обслуживающего персонала.

Эргономические показатели отражают соответствие параметров органов управления психофизическим и антропометрическим данным оператора, удобство обслуживания, уровень звука, вибраций, звуковой мощности, гигиеничность и другие показатели.

Эстетические показатели отражают соответствие машины требованиям и тенденциям технической эстетики. К этим показателям относятся внешнее оформление, отделка, окраска, конструктивное исполнение, компоновка, композиция, тектоника, пластика форм, пропорции, масштабность, выразительность, оригинальность, гармоничность, целостность; соответствие среде, стилю и другим требованиям.

Патентно-правовые показатели позволяют оценить степень обновления технических решений, использованных в конкретном изделии, их патентную чистоту и патентную защиту.

Экологические показатели характеризуют систему человек - машина - среда с точки зрения уровня вредных воздействий эксплуатируемых машин на природу.

Экономические показатели - это оптовая цена, полная себестоимость и др.

Способы повышения качества изделия (машины). К конструктивным принципам обеспечения необходимого уровня качества, прежде всего, следует отнести разработку рациональной кинематической схемы. Следует стремиться к ее упрощению, устранению неоправданной сложности. Так, уменьшение числа звеньев механических передач от двигателя к рабочим органам увеличивает надежность и КПД машины.

Предпочтительно применять индивидуальные гидро-, пневмо- и электроприводы для отдельных сборочных единиц и механизмов, упругие демпфирующие муфты с целью уменьшения нагрузки в период пуска, сменные рабочие органы и предохранительные устройства, исключающие аварии при эксплуатации; уменьшать ступени преобразования энергии; использовать механизмы с вращательным движением вместо механизмов с возвратно-поступательным прямолинейным движением; концентрировать мощность в одном агрегате с целью повышения КПД машины; оптимально располагать опоры.

Поскольку на срок службы машины значительно влияет физический износ ее деталей и механизмов, то учет этого фактора при конструировании позволяет также существенно повысить качество изделия. Способы уменьшения износа: правильный выбор материала; уменьшение давления за счет замены точечного контакта линейным, а линейного - поверхностным; замена трения скольжения трением качения; передача момента параллельно работающими поверхностями (фрикционные дисковые муфты, вариаторы и др.); придание трущимся поверхностям формы, приближающейся к форме естественного износа; защита трущихся поверхностей от абразивных частиц; закрытое исполнение механизмов (в корпусах) вместо открытого, например применение цепных передач закрытого типа в масляной ванне вместо обычных открытых цепных передач, зубчатых редукторов вместо открытых зубчатых передач, подшипников качения с сезонным или одноразовым смазыванием вместо подшипников открытого типа, требующих регулярного смазывания и др.); устранение вибраций или динамических нагрузок за счет уравновешивания механизмов с помощью маховиков, пружин, амортизаторов, статической и динамической балансировки; замена полужидкостного или полусухого трения жидкостным, исключающим соприкосновение трущихся поверхностей; применение устройств для очистки смазочного материала (фильтров, сепараторов и др.).

Качество машины во многом зависит и от рациональности конструкции деталей, которую можно обеспечить за счет оптимизации сечений (наибольший момент сопротивления при наименьшей массе); снижения концентрации нагрузки; уменьшения изгибающих сил или замены их сжимающими; устранения сложных напряжений (например, напряжений изгиба и кручения); обеспечения требуемого баланса жесткости; передачи больших мощностей большим числом элементов (например, применение шлицевых соединений вместо шпоночных).

При проектировании изделия конструктор должен продумать и обеспечить его ремонтопригодность. Для этого следует предусмотреть: свободный доступ для ремонта и замены быстроизнашивающихся деталей; блочность сборки, позволяющей использовать узловой метод ремонта; минимальное число крепежных деталей для монтажа и демонтажа; минимальное число конструктивных связей у деталей и сборочных единиц для полной разборки изделия; возможность сборки и разборки без специальных приспособлений.

Немаловажное значение в обеспечении необходимого качества и долговечности проектируемого изделия имеют технологические способы, с помощью которых можно изменять качество поверхностного слоя и структуру материала детали. Это, прежде всего, термохимическое упрочнение поверхностей (закалка, цементация, борирование, цианирование и др.); оптимальное назначение шероховатости поверхностей с учетом материала, характера и скорости движения, смазывания, вида обработки и др.; создание поверхностей трения с разными физико-механическими свойствами; покрытие поверхности защитным слоем (пластмассой, резиной и др.); наплавка более качественного материала (металлизация) в вакууме, наплавка твердосплавным материалом и др.

Конструктору следует помнить, что при создании качественной продукции важно грамотно решать организационные вопросы. Например, унификация изделия приводит к увеличению масштаба его выпуска, что, в свою очередь, требует более совершенного производства. Целесообразно применять стандартизованные и нормализованные детали, а также комплектовать группы деталей с одинаковым сроком службы, кратным сроку службы машины, дублировать слабые звенья конструкции, правильно выбирать смазочный материал; проводить испытание образцов и др.

Все перечисленные способы повышения качества и долговечности изделия (машины) в конечном итоге ведут к повышению трудоемкости изготовления, поэтому конструктор должен избегать получения излишней долговечности изделия. Необходимо стремиться к тому, чтобы сборочные единицы, механизмы и детали машины имели долговечность, равную или незначительно превышающую срок службы машины в целом.

Рамки учебного курса не позволяют изучить все разновидности деталей машин и все нюансы проектирования. Однако знание, по крайней мере, типовых деталей и общих принципов конструирования машин дает инженеру надежный фундамент и мощный инструмент для выполнения проектных работ практически любой сложности.

Контрольные вопросы и задания

1. Из каких элементов состоит типовая схема машины?

2. Из чего состоит привод?

3. Какими способами может передаваться энергия от двигателя к потребителю?

4. В чем особенности эксплуатации сельскохозяйственной техники?

5. Какие показатели качества используют для оценки новой сельскохозяйственной техники?

6. Перечислите основные пути повышения качества сельскохозяйственной техники.

7. Что относится к конструктивным принципам обеспечения необходимого уровня качества?

8. Назовите технологические способы управления качеством и долговечностью проектируемого изделия.