Понятия о надежности машины

Проблемы, связанные с триботехникой

Повышенный износ деталей в сочленениях в одних случаях нарушает герметичность рабочего пространства машины (например, в поршневых машинах), в других – нарушает нормальный режим смазки, в третьих – приводит к потере кинематической точности механизма. В результате изнашивания: понижается мощность двигателя; увеличивается расход горюче-смазочных материалов; падает производительность компрессоров; возникает возможность утечки ядовитых и взрывоопасных продуктов через сальники и уплотнения; понижаются тяговые качества транспортных машин; ухудшается управление самолетами и автомобилями (понижается безопасность движения); уменьшается производительность; снижается точность и качество обработки изделий на металлорежущих станках и т.д.

Износ инструмента и рабочих органов машин, помимо снижения производительности, повышает расход энергии. Например, с износом и затуплением зубьев ковша экскаватора уменьшается сечение срезаемой стружки грунта, увеличивается сопротивление резанию последнего, требуется больший путь для заполнения ковша.

Износ и повреждение поверхностей снижают сопротивление усталости деталей и могут служить причиной их разрушения даже при незначительных концентраторах напряжений и весьма низких номинальных напряжениях. Повышенный износ нарушает нормальное взаимодействие деталей в узлах, может вызвать значительные дополнительные нагрузки, удары в сопряжениях и вибрации, стать причиной внезапных разрушений. С повышенным износом нередко связан недопустимый шум машин.

Заедание или заклинивание деталей может привести к аварийной ситуации. Так, заедание лопатки ротора масляного насоса может вызывать его заклинивание, прекращение подачи масла к подшипникам и аварию машины.

В многозвенных механизмах даже небольшой износ отдельных элементов может суммироваться на ведомом звене и нарушать нормальное функционирование механизма.

Износ цилиндропоршневой группы двигателя увеличивает засорение воздуха отработавшими газами: 100 изношенных автомобилей загрязняют воздух отработавшими газами как 125 новых автомобилей.

Примечательно, что масса механизма или машины по мере их износа уменьшается незначительно.

Например, автомобильный двигатель средней мощности после полного износа имеет потерю массы не более 1 % от исходной, а грузовой автомобиль средней грузоподъемности - не более 3 кг.

В соответствии с ГОСТ 13377-75 надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Термин «объект» является наиболее общим наименованием изделия: дорожной машины, оборудования или отдельной сборочной единицы.

В процессе эксплуатации объект может находиться в одном из следующих состояний: исправном, работоспособном, неисправном.

Исправное состояние (исправность) - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Работоспособное состояние (работоспособность) - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Параметры, характеризующие выполнение функций, обусловливают эксплуатационные показатели изделия: производительность, мощность, тягово-скоростные характеристики, параметры рабочего процесса и прочее.

Неисправное состояние (неисправность) - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией. Различают неисправности, не приводящие к отказам (нарушение лакокрасочного покрытия, износ режущей кромки рабочего органа), и неисправности, ведущие к возникновению отказа (трещина металлоконструкции рамы, изгиб лопасти вентилятора системы охлаждения двигателя).

Срок службы машины - календарная продолжительность эксплуатации изделия до разрушения или другого предельного состояния. Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, по условиям безопасности, по экономическим показателям, по необходимости первого капитального ремонта и т. п.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Для каждого объекта признаки (критерии) отказов установлены нормативно-технической документацией.

В зависимости от причин возникновения различают:

- конструкционные отказы, возникшие в результате нарушения установленных правил конструирования;

- производственные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленного процесса изготовления или ремонта изделия;

- эксплуатационные отказы, причиной возникновения которых является нарушение установленных правил или условий эксплуатации машины.

По характеру возникновения различают следующие отказы:

- отказы, происходящие в первый, короткий период эксплуатации, приработочные отказы. Их появление обусловлено дефектами изготовления и сборки и неудовлетворительным заводским контролем;

- отказы, вызванные износом деталей. Их появление на определенной стадии эксплуатации неизбежно и указывает на процесс старения механизма;

- внезапные отказы, возникающие вследствие совпадения неблагоприятных факторов: наличия внутренних скрытых дефектов в материале, превышения расчетных силовых и термических нагрузок и т.п. и сопровождающиеся разрушением деталей;

- систематические отказы, эти отказы обусловлены наличием конструктивных и технологических недостатков, присущих изделиям данной модели, в результате которых в некоторых деталях постепенно накапливаются изменения, приводящие на определенной стадии работы изделия к преждевременному предельному износу или поломке этих деталей.

В зависимости от способа устранения отказа все объекты разделяют на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые (невосстанавливаемые). К ремонтируемым относят объекты, которые при возникновении отказа ремонтируют и после восстановления работоспособности снова вводят в эксплуатацию. Большинство машин и оборудования, а также их элементы являются ремонтируемыми объектами.

Неремонтируемые объекты после возникновения отказа заменяют. К числу неремонтируемых элементов многих машин относят подшипники качения, тросы, оси, пальцы, крепежные детали и т. д. Восстановление этих элементов экономически нецелесообразно, так как затраты на ремонт достаточно велики, а обеспечиваемая при этом долговечность значительно ниже, чем у новых деталей.

Надежность объекта характеризуется безотказностью его работы, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Под наработкой подразумевают продолжительность или объем работы объекта, измеряемые в часах, километрах, кубических метрах или других единицах. Это свойство особенно важно для элементов системы управления, тормозных устройств и других механизмов, отказ которых может привести к аварии или к длительному простою дорогостоящего оборудования.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущих ремонтов.

Предельное состояние объекта - состояние, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой. Объект, достигший своего предельного состояния, направляют в капитальный ремонт или списывают.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Под устранением отказа подразумевают восстановление работоспособности объекта путем ремонта (для ремонтируемых элементов) или замены (для неремонтируемых элементов) отказавшего элемента. Долговечность и ремонтопригодность являются основными свойствами, определяющими уровень надежности машин и оборудования.

Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования. Это свойство более важно для машин сезонного использования и сменного рабочего оборудования: снегоочистителей, уплотняющих машин, грейферного оборудования, кусторезов и др.

Совокупность перечисленных свойств определяет способность объекта выполнять заданные функции, сохраняя установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение установленного срока, т.е. надежность изделия в эксплуатации.

Дата добавления: 2014-12-26