Физика отказов

Плюсы: Возможность получения практически безошибочной конструкции, возможность создания самого изощренного режима нагружения, малая продолжительность проведения испытаний, наглядность результатов.

Применение методов компьютерного моделирования.

Минусы: возможности компьютерных программ ограничены математическими моделями, заложенными в сами программы.

Причина возникновения отказов развивалась во времени.

В результате:

- методы подбора материалов для деталей и узлов машин.

- прогнозирование ресурса, прогнозирование остаточного ресурса.

- оценка, диагностика тех. состояния.

Под воздействием различных видов энергии (механическая, тепловая, химическая, солнечная радиация) в механизмах развиваются следующие деградационные процессы:

- Изнашивание

- усталостные повреждения

- повреждения при однократном приложении нагрузок

- абразивных отложений

- старение (ухудшение, снижение упругих магнитных свойств, пластмасс, резины).

Трение и изнашивание.

Изнашивание – процесс изменения размеров и формы деталей под действием сил трения, образующихся в верхних слоях вз/дс тел.

Трения – явление сопротивления относительно перемещаемых тел, которое сопровождается рассеяньем энергии.

Трение качения и скольжения.

Смазка для уменьшения потерь на трение.

В зависимости от применения смазывающего материала.

- Ювенильное трение – чистые поверхности в вакууме (f >=1).

- Без смазывающего материала (f=0.2-0.6). Скорость изнашивания – колоссальная (сухое трение).

- Трение приграничное (полусухое, полужидкое). Поверхности трения разделены слоем масла толщиной до 1 мкм. Коэффициент трения уменьшается до 10 раз по сравнению с предыдущим. f=0.05-0.15. Изнашивание наблюдается, т.к. толщина пленки мала, не вся внешняя нагрузка воспринимается шероховатой поверхностью.

До 70% деталей так или иначе работает в этом режиме.

- Жидкостный (при жидкой смазке). Поверхности трения разделены слоем смазки толщиной, превышающей суммирующие шероховатости. Поверхности разделены. Внешняя нагрузка полностью воспринимается слоем масла (несущий слой).

Коэффициент трения минимален, скорость изнашивания тоже.

Способы образования несущего слоя:

- Гидродинамический способ – клин.

- Гидростатический (в опору масло закачивается специальным насосом).

Виды смазочных материалов.

- Твердые (графит)

- Жидкие

- Пластичные

- Газообразные.

Экспериментальные методы определения надежности.

Расчетные методы оценки надежности разработаны для простых деталей и узлов. Основной способ определения надежности – эксперимент.

Достоинства испытаний.

1) высокая достоверность, наглядность.

Недостатки испытаний.

1) Большие затраты на изготовление материалов испытуемых.

2) Большая продолжительность испытаний.

3) Высокая стоимость испытуемого оборудования.

4) высокая квалификация персонала и затраты на содержание.

Для серийного производства: теоретически до завершения испытаний. Сложно вносить изменения в технологию производства.

Для единичного производства (мелкосерийного) – отсутствует статистка по отказам, оценка надежности нового изделия производится косвенным путем на основе ранее выпущенных изделий.

Классификация испытаний:

1) Определительное испытание – определяет характеристики надежности нового изделия.

2) Контрольное испытание – контроль характеристик надежности серийно выпускаемых моделей (изделий).

3) Входит в 1-й: лабораторное испытание – оценка влияния на надежность изменений, внесенных в изделие.

1.1) Доводочные испытания 1.2) Приемно-сдаточные 1.3) Определительные.

По организации проведения испытания бывают:

1) Эксплуатационные – в условиях эксплуатации небольшой партии изделий.

Плюсы: - небольшие затраты на организацию, низкие требования к персоналу, высокая достоверность.

Минусы: - большая продолжительность испытаний, может появиться новая техника, недостатки, связанные с недостаточной квалификацией персонала.

2) Полигонные – уровень нагрузки такой же, близкий к max, позволяет сократить продолжительность в разы, при высокой достоверности.

Плюсы: высокая достоверность.

Минусы: высокая стоимость строительства и содержания полигона, высокая квалификация персонала.

3) Стендовые испытания: ГТО. Получили наибольшее распространение.

Плюсы: высокая достоверность при небольшой продолжительности испытания, возможность создания любого режима нагружения для изделия.

Минусы: высокая стоимость часто уникального оборудования, необходима высокая квалификация персонала.

Машина состоит из отдельных механизмов, стандартных узлов, деталей и сопряжений.

Образцы материалов, отдельные детали и сопряжения испытываются в очень большом объеме с использованием стандартного, иногда уникального оборудования.

Механизмы, сборочные единицы испытываются в объеме от нескольких штук до 10 штук.

Испытания машин и машинных комплексов (1-2экз.), с использованием уникальных стендов.

Характеристики, полученные при испытании: прочности, жесткости, износостойкости, определения ресурса, наработки на отказ, время восстановления работоспособности.

В зависимости от планов проведения испытания подразделяются:

[NUN] – план испытаний.

N – образцов, U – до разрушения всех образцов, N – всех образцов.

[NMr] – М – можно заменить при отказе, r – число отказов.

R вместо М – отказавшие образцы ремонтируются.

Т вместо М – продолжаются испытания.

Дата добавления: 2015-04-30