Podstawy działania systemów technicznych transportu drogowego. Podstawowe pojęcia z zakresu eksploatacji systemów technicznych

20.06.2020

Salon

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej

Państwowy Uniwersytet Techniczny w Saratowie

JAK. Denisow

Podstawy operacyjności systemów technicznych

Podręcznik

Zatwierdzony przez UMO uniwersytetów Federacji Rosyjskiej do celów edukacyjnych

w dziedzinie pojazdów transportowych

oraz kompleksy transportowe i technologiczne

jako podręcznik dla studentów,

studenci specjalności

„Obsługa transportowa i technologiczna

maszyn i urządzeń (samochód

transport)” oraz „Samochody i motoryzacja

ekonomicznych” obszarów szkolenia

„Eksploatacja transportu lądowego

i sprzęt transportowy"

Saratów 2011

UDC 629.113.004.67

Recenzenci:

Dział "Niezawodność i naprawa maszyn"

Saratowski Państwowy Uniwersytet Rolniczy

ich. NI Wawiłow

Doktor nauk technicznych, prof

BP Zagorodski

Denisow A.S.

D 34 Podstawy działania systemów technicznych: Podręcznik / A.S. Denisow. - Saratów: Sarat. państwo technika. un-t, 2011. - 334 s.

ISBN 978-5-7433-2105-6

Podręcznik zawiera dane dotyczące zawartości różnych systemów technicznych. Analizie poddawane są elementy mechaniki niszczenia części maszyn. Prawa zużycia, uszkodzenia zmęczeniowe, korozja, odkształcenia plastyczne części podczas pracy są uzasadnione. Rozważono metody uzasadnienia norm zapewniających sprawność maszyn i dostosowanie ich do warunków pracy. Prawidłowości zaspokojenia potrzeb usługowych uzasadnia się korzystając z przepisów teorii kolejek.

Podręcznik przeznaczony jest dla studentów specjalności „Obsługa maszyn i urządzeń transportowych i technologicznych (Transport samochodowy)” oraz „Samochody i gospodarka motoryzacyjna”, a także mogą z niego korzystać pracownicy firm zajmujących się serwisem samochodowym, naprawą samochodów i transportem samochodowym.

UDC 629.113.004.67

ISBN 978-5-7433-2105-6 Politechnika, 2011

Denisow Aleksander Siergiejewicz - Doktor nauk technicznych, profesor, kierownik katedry „Samochody i przemysł motoryzacyjny” Państwowego Uniwersytetu Technicznego w Saratowie.

W 2001 roku otrzymał tytuł naukowy profesora, w 2004 roku został wybrany akademikiem Rosyjskiej Akademii Transportu.

Działalność naukowa Denisov A.S. poświęcona jest opracowaniu teoretycznych podstaw technicznej eksploatacji pojazdów, uzasadnieniu systemu wzorców zmian stanu technicznego oraz wskaźników efektywności użytkowania pojazdów podczas eksploatacji w różnych warunkach. Opracował nowe metody diagnozowania stanu technicznego elementów pojazdów, monitorowania i sterowania ich trybami pracy. Rozwój teoretyczny i badania eksperymentalne Denisova A.S. przyczynił się do powstania i zatwierdzenia nowego kierunku naukowego w nauce o niezawodności maszyn, znanego obecnie jako „Teoria powstawania zasobooszczędnych cykli konserwacji i napraw maszyn”.

Denisow A.S. ma ponad 400 publikacji, w tym: 16 monografii i podręczników, 20 patentów, 75 artykułów w czasopismach centralnych. Pod jego kierownictwem naukowym przygotowano i obroniono 3 prace doktorskie i 21 prac magisterskich. Na Państwowym Uniwersytecie Technicznym w Saratowie Denisov A.S. stworzył szkołę naukową rozwijającą teorię obsługi maszyn, która jest już dobrze znana w kraju i za granicą. Odznaczony odznakami honorowymi „Honorowy Pracownik Transportu Rosji”, „Honorowy Pracownik Wyższego Szkolnictwa Zawodowego Federacji Rosyjskiej”.

WSTĘP

Technika (z greckiego słowa techne - sztuka, umiejętność) to zespół środków ludzkiej działalności stworzony w celu realizacji procesów produkcyjnych i zaspokojenia nieprodukcyjnych potrzeb społeczeństwa. Technologia obejmuje całą gamę tworzonych kompleksów i produktów, maszyn i mechanizmów, budynków i konstrukcji przemysłowych, instrumentów i zespołów, narzędzi i komunikacji, urządzeń i urządzeń.

Termin „system” (z gr. systema – całość złożona z części) ma szerokie znaczenie. W nauce i technice system jest zbiorem elementów, pojęć, norm wraz z relacjami i powiązaniami między nimi, tworzących pewną integralność. Przez element systemu rozumie się jego część, przeznaczoną do wykonywania określonych funkcji i niepodzielną na części na danym poziomie rozpatrzenia.

Artykuł dotyczy części systemów technicznych - maszyn transportowych i technologicznych. Główną uwagę przywiązuje się do samochodów i technologicznego sprzętu do obsługi samochodów. W całym okresie eksploatacji koszty zapewnienia ich sprawności są od 5 do 8 razy wyższe niż koszty wytworzenia. Podstawą ograniczania tych kosztów są schematy zmian stanu technicznego maszyn podczas eksploatacji. Do 25% awarii systemów technicznych jest spowodowanych błędami personelu obsługi, a do 90% wypadków w transporcie, w różnych systemach elektroenergetycznych, jest wynikiem błędnego działania ludzi.

Działania ludzi z reguły są uzasadnione podejmowanymi przez nich decyzjami, które są wybierane spośród kilku alternatyw na podstawie zebranych i przeanalizowanych informacji. Analiza informacji opiera się na znajomości procesów zachodzących podczas korzystania z systemów technicznych. Dlatego też, szkoląc specjalistów, konieczne jest badanie wzorców zmian stanu technicznego maszyn podczas eksploatacji oraz metod zapewnienia ich wydajności.

Praca została przygotowana zgodnie ze standardem kształcenia dla dyscypliny „Podstawy wykonywania układów technicznych” dla specjalności 23100 – Obsługa maszyn i urządzeń transportowych i technologicznych (transport drogowy). Może być również wykorzystany przez studentów specjalności „Samochody i ekonomia motoryzacji” podczas studiów na kierunku „Techniczna eksploatacja pojazdów”, specjalność 311300 „Mechanizacja rolnictwa” w dyscyplinie „Eksploatacja techniczna pojazdów”.

PODSTAWOWE POJĘCIA Z ZAKRESU WYKONYWANIA UKŁADÓW TECHNICZNYCH

Wyślij swoją dobrą pracę w bazie wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Wam bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http:// www. wszystkiego najlepszego. en/

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

EDUKACYJNE Z BUDŻETU PAŃSTWA FEDERALNEGO

INSTYTUCJA NAUCZANIA WYŻSZEGO

"PAŃSTWOWY UNIWERSYTET TECHNICZNY SAMARA"

Korespondencja wydziałowa

Katedra Procesów Transportowych i Kompleksów Technologicznych

PROJEKT KURSU

według dyscypliny akademickiej

„Podstawy działania systemów technicznych”

Zakończony:

N.D. Cygankow

Sprawdzony:

OM Batiszczewa

Samara 2017

ABSTRAKCYJNY

Nota wyjaśniająca zawiera: 26 stron drukowanych, 3 ryciny, 5 tabel, 1 wniosek i 7 piśmiennictwa.

SAMOCHÓD LADA GRANT 2190, ZAWIESZENIE TYLNE, ANALIZA KONSTRUKCYJNA JEDNOSTKI, STRUKTURYZACJA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA SPADEK WYDAJNOŚCI JEDNOSTKI, KONCEPCJA STEROWANIA WKŁADEM, OKREŚLENIE PARAMETRÓW PRÓBKI, OKREŚLENIE PROCENTU WADLIWOŚCI W PARTII.

Celem niniejszej pracy jest zbadanie czynników wpływających na spadek wydajności systemów technicznych, a także zdobycie wiedzy na temat ilościowej oceny małżeństwa na podstawie wyników kontroli wejściowej.

Zakończono prace nad badaniem materiału teoretycznego, a także prace z rzeczywistymi detalami i próbkami badanych systemów. Na podstawie wyników kontroli wejściowej wykonano szereg zadań: wyznaczono prawo dystrybucji, procent odrzutów oraz objętość próbnego zestawu produktów, aby zapewnić określoną dokładność kontroli.

WSTĘP

1. ANALIZA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA SPADEK WYDAJNOŚCI UKŁADÓW TECHNICZNYCH

1.1 Konstrukcja tylnego zawieszenia

1.2 Struktura czynnikowa

1.3 Analiza czynników wpływających na tylne zawieszenie Łady Grant 2190

1.4 Analiza wpływu procesów na zmianę stanu elementów tylnego zawieszenia Lada Grants

WYNIKI KONTROLI WEJŚCIA

2.1 Pojęcie sterowania wejściowego, podstawowe wzory

2.2 Sprawdź, czy nie wystąpił błąd rażący

2.3 Wyznaczanie liczby interwałów poprzez podział wartości zadanych sterowania

2.4 Budowanie histogramu

2.5 Określenie procentowego udziału wad w partii

WNIOSEK

WYKAZ WYKORZYSTYWANYCH ŹRÓDEŁ

WSTĘP

Aby skutecznie zarządzać procesami zmiany stanu technicznego maszyn i uzasadnić działania mające na celu zmniejszenie intensywności zużycia części maszyn, konieczne jest określenie rodzaju zużycia powierzchni w każdym konkretnym przypadku. W tym celu należy ustawić następujące charakterystyki: rodzaj względnego przemieszczenia powierzchni (schemat kontaktu ciernego); charakter medium pośredniego (rodzaj smaru lub płynu roboczego); główny mechanizm zużycia.

W zależności od rodzaju medium pośredniego wyróżnia się zużycie podczas tarcia bez smaru, podczas tarcia ze smarem, podczas tarcia z materiałem ściernym. W zależności od właściwości materiałów części, materiału smarnego lub ściernego, a także od ich ilościowego stosunku w interfejsach, podczas eksploatacji występują różnego rodzaju zniszczenia powierzchni.

W rzeczywistych warunkach eksploatacji interfejsów maszyn obserwuje się jednocześnie kilka rodzajów zużycia. Z reguły można jednak ustalić wiodący rodzaj zużycia, który ogranicza trwałość części i oddzielić go od innych, towarzyszących rodzajów zniszczenia powierzchni, które w nieznacznym stopniu wpływają na działanie interfejsu. Mechanizm głównego rodzaju zużycia określa się badając zużyte powierzchnie. Obserwacja charakteru przejawiania się zużycia powierzchni ciernych (obecność rys, pęknięć, śladów odprysków, zniszczenia warstwy tlenkowej) oraz znajomość właściwości materiałów części i środka smarnego oraz danych o występowaniu i charakterze ścierniwa, intensywności zużycia i sposobu pracy interfejsu, można w pełni uzasadnić wniosek o rodzaju zużycia interfejsu i opracować działania poprawiające trwałość maszyny.

1. ANALIZA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA REDUKCJĘ PRACYOWYDAJNOŚĆ SYSTEMÓW TECHNICZNYCH

1.1 Konstrukcja tylnego zawieszenia

Zawieszenie zapewnia elastyczne połączenie między nadwoziem a kołami, łagodząc wstrząsy i wstrząsy, gdy samochód porusza się po nierównych drogach. Dzięki jego obecności zwiększa się trwałość auta, a kierowca i pasażerowie czują się komfortowo. Zawieszenie ma pozytywny wpływ na stabilność i sterowność samochodu, jego płynność. W samochodzie Lada Granta tylne zawieszenie powtarza konstrukcję poprzednich generacji samochodów LADA - rodziny VAZ-2108, rodziny VAZ-2110, Kaliny i Priory. Tylne zawieszenie samochodu jest półniezależne, wykonane na belce elastycznej z wahaczami wleczonymi, sprężynami śrubowymi i teleskopowymi amortyzatorami dwustronnego działania. Tylna belka zawieszenia składa się z dwóch wahaczy wzdłużnych połączonych poprzecznicą w kształcie litery U. Taki przekrój zapewnia łącznikowi (poprzeczce) większą sztywność na zginanie i mniejszą na skręcanie. Łącznik umożliwia przesuwanie się dźwigni względem siebie w niewielkim zakresie. Dźwignie wykonane są z rury o zmiennym przekroju, co zapewnia im niezbędną sztywność.Do tylnego końca każdej dźwigni przyspawane są wsporniki do mocowania amortyzatora, tarczy hamulca tylnego oraz osi piasty koła. Z przodu dźwignie belek są przykręcone do wyjmowanych wsporników podłużnic nadwozia. Ruchliwość dźwigni zapewniają gumowo-metalowe zawiasy (silentbloki) wciśnięte w przednie końce dźwigni. Dolne ucho amortyzatora jest przymocowane do wspornika ramienia belki. Amortyzator jest przymocowany do korpusu za pomocą pręta z nakrętką. Elastyczność górnych i dolnych połączeń amortyzatora zapewniają poduszki drążka i gumowo-metalowa tuleja wciśnięta w ucho. Drążek amortyzatora pokryty jest karbowaną osłoną, która chroni go przed zabrudzeniem i wilgocią. W przypadku awarii zawieszenia skok amortyzatora jest ograniczany przez bufor skoku sprężania wykonany z elastycznego tworzywa sztucznego. Sprężyna zawieszenia z dolną cewką spoczywa na miseczce podporowej (tłoczonej stalowej płycie przyspawanej do korpusu amortyzatora), a górną cewką opiera się o korpus poprzez gumową uszczelkę. Oś piasty tylnego koła montowana jest na kołnierzu dźwigni belki (skręcana czterema śrubami). Piasta z wtłoczonym dwurzędowym łożyskiem wałeczkowym jest utrzymywana na osi za pomocą specjalnej nakrętki. Nakrętka posiada pierścieniowy kołnierz, który bezpiecznie blokuje nakrętkę, wbijając ją w rowek osi. Łożysko piasty jest typu zamkniętego i nie wymaga regulacji i smarowania podczas eksploatacji pojazdu. Sprężyny tylnego zawieszenia dzielą się na dwie klasy: A - sztywniejsze, B - mniej sztywne. Sprężyny klasy A są oznaczone brązową farbą, klasy B - niebieską. Sprężyny tej samej klasy muszą być zamontowane po prawej i lewej stronie pojazdu. W przednim i tylnym zawieszeniu zamontowane są sprężyny tej samej klasy. W wyjątkowych przypadkach dopuszcza się montaż sprężyn klasy B w zawieszeniu tylnym, jeżeli w zawieszeniu przednim zamontowane są sprężyny klasy A. Niedopuszczalny jest montaż sprężyn klasy A w zawieszeniu tylnym, jeżeli w zawieszeniu przednim zamontowane są sprężyny klasy B. .

Ryc. 1 Tylne zawieszenie Lada Grant 2190

1.2 Struktura czynnikowa

Podczas eksploatacji samochodu, w wyniku oddziaływania na niego szeregu czynników (wpływ obciążeń, drgań, wilgoci, przepływów powietrza, cząstek ściernych, gdy na samochód przedostają się kurz i brud, wpływ temperatury itp.), następuje nieodwracalne pogorszenie jego stanu technicznego na skutek zużycia i uszkodzenia jego części oraz zmiany szeregu ich właściwości (sprężystość, plastyczność itp.).

Zmiana stanu technicznego samochodu spowodowana jest działaniem jego elementów i mechanizmów, wpływem warunków zewnętrznych i przechowywania samochodu oraz czynnikami losowymi. Do czynników losowych należą ukryte wady części samochodowych, przeciążenie konstrukcji itp.

Głównymi trwałymi przyczynami zmian stanu technicznego pojazdu podczas jego eksploatacji były: zużycie, odkształcenia plastyczne, uszkodzenia zmęczeniowe, korozja oraz zmiany fizykochemiczne materiału części (starzenie).

Zużycie to proces niszczenia i oddzielania się materiału od powierzchni części i (lub) gromadzenia się resztkowych odkształceń podczas ich tarcia, co objawia się stopniową zmianą wielkości i (lub) kształtu współpracujących części.

Zużycie jest wynikiem procesu zużywania się części, co wyraża się zmianą ich wielkości, kształtu, objętości i masy.

Rozróżnij tarcie suche i płynne. W przypadku tarcia suchego powierzchnie trące części oddziałują bezpośrednio na siebie (na przykład tarcie klocków hamulcowych o bębny lub tarcze hamulcowe lub tarcie tarczy sprzęgła o koło zamachowe). Temu rodzajowi tarcia towarzyszy zwiększone zużycie powierzchni trących części. Przy płynnym (lub hydrodynamicznym) tarciu między ocierającymi się powierzchniami części powstaje warstwa oleju, która przekracza mikrochropowatość ich powierzchni i nie pozwala na ich bezpośredni kontakt (na przykład łożyska wału korbowego podczas pracy w stanie ustalonym), co radykalnie zmniejsza zużycie na części. W praktyce podczas działania większości mechanizmów samochodowych powyższe główne rodzaje tarcia stale się zmieniają i przechodzą na siebie, tworząc typy pośrednie.

Główne rodzaje zużycia to ścierne, oksydacyjne, zmęczeniowe, erozyjne, a także zużycie przez zatarcie, ciernie i korozję cierną.

Zużycie ścierne jest konsekwencją działania tnącego lub zarysowującego stałych cząstek ściernych (pyłu, piasku) uwięzionych pomiędzy trącymi powierzchniami współpracujących części. Dostając się między ocierające się części otwartych jednostek ciernych (na przykład między klockami hamulcowymi a tarczami lub bębnami, między resorami piórowymi itp.), Twarde cząstki ścierne gwałtownie zwiększają ich zużycie. W mechanizmach zamkniętych (np. w mechanizmie korbowym silnika) ten rodzaj tarcia objawia się w znacznie mniejszym stopniu i jest wynikiem dostania się cząstek ściernych do smarów i gromadzenia się w nich produktów zużycia (np. w przypadku nieterminowej wymiany filtra oleju i oleju w silniku, przedwczesnej wymiany uszkodzonych osłon ochronnych i smaru w przegubach obrotowych itp.).

Zużycie oksydacyjne powstaje w wyniku narażenia na ocierające się powierzchnie współpracujących części agresywnego środowiska, pod wpływem którego tworzą się na nich kruche warstwy tlenków, które są usuwane podczas tarcia, a odsłonięte powierzchnie są ponownie utleniane. Ten rodzaj zużycia obserwuje się na częściach zespołu cylinder-tłok silnika, częściach siłowników hamulca hydraulicznego i sprzęgła.

Zużycie zmęczeniowe polega na tym, że twarda warstwa powierzchniowa materiału części staje się krucha w wyniku tarcia i obciążeń cyklicznych oraz zapada się (kruszy), odsłaniając znajdującą się pod nią mniej twardą i zużytą warstwę. Ten rodzaj zużycia występuje na bieżniach pierścieni łożysk tocznych, zębach kół zębatych i kołach zębatych.

Zużycie erozyjne występuje w wyniku narażenia powierzchni części na działanie przepływów cieczy i (lub) gazów poruszających się z dużą prędkością, z zawartymi w nich cząstkami ściernymi, a także wyładowaniami elektrycznymi. W zależności od charakteru procesu erozji i dominującego wpływu na szczegóły poszczególnych cząstek (gaz, ciecz, ścierniwo) wyróżnia się erozję gazową, kawitacyjną, abrazyjną i elektryczną.

Erozja gazowa polega na zniszczeniu materiału części pod działaniem mechanicznych i termicznych oddziaływań cząsteczek gazu. Erozję gazową obserwuje się na zaworach, pierścieniach tłokowych i lusterkach cylindrów silnika, a także na częściach układu wydechowego.

Erozja kawitacyjna części występuje, gdy zostaje naruszona ciągłość przepływu cieczy, gdy tworzą się pęcherzyki powietrza, które pękając w pobliżu powierzchni części prowadzą do licznych uderzeń hydraulicznych cieczy o powierzchnię metalu i jej zniszczenia. Na takie uszkodzenia narażone są części silnika mające kontakt z płynem chłodzącym: wewnętrzne wnęki płaszcza chłodzącego bloku cylindrów, zewnętrzne powierzchnie tulei cylindrowych oraz przewody układu chłodzenia.

Zużycie elektroerozyjne objawia się erozyjnym zużyciem powierzchni części w wyniku działania wyładowań podczas przepływu prądu elektronicznego, np. pomiędzy elektrodami świec zapłonowych lub stykami wyłącznika.

Erozja ścierna występuje, gdy powierzchnie części są mechanicznie oddziaływane przez cząstki ścierne zawarte w przepływie cieczy (erozja hydrościerna) i (lub) gazu (erozja gazowa) i jest najbardziej typowa dla zewnętrznych części karoserii (nadkola, dno itp.) . Zużycie zakleszczające występuje w wyniku zacierania, głębokiego wyciągania materiału części i przenoszenia go z jednej powierzchni na drugą, co prowadzi do powstawania zarysowań na powierzchniach roboczych części, do ich zakleszczania i niszczenia. Zużycie takie występuje, gdy dochodzi do miejscowych styków między trącymi się powierzchniami, na których na skutek nadmiernych obciążeń i prędkości oraz braku smarowania dochodzi do zerwania filmu olejowego, silnego nagrzewania się i „zgrzewania” cząstek metalu. Typowym przykładem jest zacinanie się wału korbowego i obracanie się tulei w przypadku nieprawidłowego działania układu smarowania silnika. Zużycie frettingowe to mechaniczne zużycie części stykających się z małymi ruchami oscylacyjnymi. Jeśli jednocześnie pod wpływem agresywnego środowiska na powierzchniach współpracujących części zachodzą procesy utleniające, wówczas podczas korozji ciernej dochodzi do zużycia. Takie zużycie może wystąpić na przykład w miejscach styku czopów wału korbowego z ich łożami w bloku cylindrów i pokrywami łożysk.

Odkształcenia plastyczne i destrukcja części samochodowych są związane z osiągnięciem lub przekroczeniem granicy plastyczności lub wytrzymałości odpowiednio dla ciągliwych (stal) lub kruchych (żeliwo) materiałów części. Uszkodzenia te najczęściej są wynikiem naruszenia zasad eksploatacji samochodu (przeciążenie, niewłaściwa obsługa, a także wypadek drogowy). Czasami odkształcenia plastyczne części są poprzedzone ich zużyciem, co prowadzi do zmiany wymiarów geometrycznych i zmniejszenia marginesu bezpieczeństwa części.

Awaria zmęczeniowa części występuje pod cyklicznymi obciążeniami, które przekraczają granicę wytrzymałości metalu części. W takim przypadku dochodzi do stopniowego powstawania i narastania pęknięć zmęczeniowych, prowadzących do zniszczenia części przy określonej liczbie cykli obciążenia. Uszkodzenia takie powstają np. na resorach i półosiach podczas długotrwałej eksploatacji pojazdu w ekstremalnych warunkach (długotrwałe przeciążenia, niskie lub wysokie temperatury).

Korozja powstaje na powierzchniach części w wyniku chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania materiału części z agresywnym środowiskiem, prowadząc do utlenienia (rdzewienia) metalu, a w efekcie do obniżenia wytrzymałości i pogorszenia właściwości wygląd części. Sole używane zimą na drogach, a także spaliny mają najsilniejsze działanie korozyjne na części samochodowe. Zatrzymywanie wilgoci na powierzchniach metalowych silnie przyczynia się do korozji, co jest szczególnie charakterystyczne dla ukrytych wnęk i nisz.

Starzenie to zmiana właściwości fizycznych i chemicznych materiałów części i materiałów eksploatacyjnych podczas eksploatacji i przechowywania samochodu lub jego części pod wpływem środowiska zewnętrznego (ogrzewanie lub chłodzenie, wilgoć, promieniowanie słoneczne). Tak więc w wyniku starzenia wyroby gumowe tracą elastyczność i pękają, paliwa, oleje i płyny eksploatacyjne ulegają procesom utleniania, które zmieniają ich skład chemiczny i prowadzą do pogorszenia właściwości użytkowych.

Istotny wpływ na zmianę stanu technicznego samochodu mają warunki eksploatacji: warunki drogowe (kategoria techniczna drogi, rodzaj i jakość nawierzchni, pochyłości, podjazdy, promienie krzywizny jezdni), warunki ruchu (ciężki ruch miejski, ruch na drogach wiejskich), warunki klimatyczne (temperatura otoczenia, wilgotność, obciążenie wiatrem, promieniowanie słoneczne), warunki sezonowe (kurz latem, brud i wilgoć jesienią i wiosną), agresywność środowiska (powietrze morskie, sól na drogi w zimie, które wzmagają korozję), a także warunki transportu (obciążenie pojazdu).

Głównymi środkami zmniejszającymi tempo zużycia części podczas eksploatacji pojazdu są: terminowa kontrola i wymiana osłon ochronnych, a także wymiana lub czyszczenie filtrów (powietrza, oleju, paliwa), które zapobiegają przedostawaniu się cząstek ściernych do powierzchni trących części ; terminowe i wysokiej jakości wykonanie montażu, regulacji (regulacja zaworów i napięcia łańcuchów silnika, kątów ustawienia kół, łożysk kół itp.) oraz smarowania (wymiana i uzupełnienie oleju w silniku, skrzyni biegów, tylnym moście, wymiana i uzupełnienie) oleju do piast kół itp.) działa; terminowe przywrócenie powłoki ochronnej dolnej części nadwozia, a także montaż nakładki błotnika chroniącej nadkola.

Aby ograniczyć korozję części samochodowych, a przede wszystkim karoserii, konieczne jest utrzymanie ich czystości, terminowa pielęgnacja lakieru i jego renowacja oraz wykonanie zabiegów antykorozyjnych wnęk karoserii i innych części narażonych na korozję.

Zdatny do użytku to stan samochodu, w którym spełnia on wszystkie wymagania dokumentacji regulacyjnej i technicznej. Jeśli samochód nie spełnia co najmniej jednego wymogu dokumentacji regulacyjnej i technicznej, wówczas uważa się go za wadliwy.

Stan roboczy to taki stan samochodu, w którym spełnia on tylko te wymagania, które charakteryzują jego zdolność do wykonywania określonych funkcji (transportowych), tj. samochód jest sprawny, jeżeli może przewozić pasażerów i towary bez zagrożenia dla bezpieczeństwa ruchu . Pojazd sprawny może być niesprawny np. mieć niskie ciśnienie oleju w układzie smarowania silnika, pogorszenie wyglądu itp. Jeżeli pojazd nie spełnia przynajmniej jednego z wymagań charakteryzujących jego zdolność do wykonywania prac transportowych, uznaje się go za niesprawny.

Przejście samochodu do stanu wadliwego, ale sprawnego nazywa się uszkodzeniem (naruszenie stanu zdatności do użytku), a do stanu niesprawności nazywa się awarią (naruszenie stanu zdatności). część deformacji zużycia eksploatacyjnego

Stan graniczny samochodu to stan, w którym jego dalsze użytkowanie zgodnie z jego przeznaczeniem jest niedopuszczalne, nieopłacalne ekonomicznie albo przywrócenie jego zdatności lub sprawności jest niemożliwe lub niepraktyczne. Tak więc samochód przechodzi w stan graniczny, gdy pojawiają się nieodwracalne naruszenia wymagań bezpieczeństwa, niedopuszczalny wzrost kosztów jego eksploatacji lub nieodwracalna moc wyjściowa o parametrach technicznych przekraczających dopuszczalne granice, a także niedopuszczalny spadek sprawności eksploatacyjnej.

Zdolność samochodu do przystosowania się do procesów zachodzących w wyniku powyższych szkodliwych wpływów środowiska podczas wykonywania przez samochód swoich funkcji, a także jego zdolność do przywrócenia pierwotnych właściwości jest określana i określana ilościowo za pomocą wskaźników jego niezawodności.

Niezawodność to właściwość przedmiotu, w tym samochodu lub jego części składowych, do zachowania w czasie w ustalonych granicach wartości wszystkich parametrów charakteryzujących zdolność do wykonywania wymaganych funkcji w określonych trybach i warunkach użytkowania, konserwacji, napraw, przechowywania i transportu. Niezawodność jako właściwość charakteryzuje i pozwala kwantyfikować, po pierwsze, aktualny stan techniczny pojazdu i jego podzespołów, a po drugie, jak szybko zmienia się ich stan techniczny podczas eksploatacji w określonych warunkach eksploatacyjnych.

Niezawodność jest złożoną właściwością samochodu i jego komponentów i obejmuje takie właściwości, jak niezawodność, trwałość, łatwość konserwacji i przechowywania.

1.3 Analiza czynników wpływających na tylne zawieszenie Łady Grant 2190

Rozważ czynniki, które wpływają na spadek osiągów samochodu.

Usterki i awarie mogą dotyczyć każdego samochodu, szczególnie w odniesieniu do zawieszenia. Wynika to z faktu, że zawieszenie toleruje ciągłe wibracje podczas ruchu, łagodzi wstrząsy i przejmuje na siebie cały ciężar samochodu, w tym pasażerów i bagaż. Na tej podstawie Grant w nadwoziu typu liftback jest bardziej podatny na pękanie niż sedan, ponieważ nadwozie typu liftback ma większy bagażnik, zaprojektowany z myślą o większej masie. Pierwszym najczęściej spotykanym problemem jest obecność pukania lub obcego hałasu. W takim przypadku konieczne jest sprawdzenie amortyzatorów, ponieważ wymagają one terminowej wymiany i często mogą zawieść. Przyczyną mogą być również niedokręcone śruby mocujące amortyzator. Ponadto przy silnym uderzeniu mogą ulec uszkodzeniu nie tylko tuleje, ale także same zębatki. Wtedy naprawa będzie poważniejsza i droższa. Ostatnim powodem stukania zawieszenia może być pęknięta sprężyna (Rys. 2) Oprócz stukania należy sprawdzić mechanizm zawieszenia pod kątem kapania. Jeśli takie ślady zostaną znalezione, może to wskazywać tylko na jedno - awarię amortyzatorów. Jeśli cała ciecz wypłynie, a amortyzator wyschnie, to kiedy uderzy w dziurę, zawieszenie będzie stawiało słaby opór, a wibracje spowodowane uderzeniem będą bardzo silne. Rozwiązanie tego problemu jest dość proste - wymienić zużyty element. Ostatnią usterką, która występuje w Grant, jest to, że podczas hamowania lub przyspieszania samochód zjeżdża na bok. Oznacza to, że po tej stronie jeden lub dwa amortyzatory są zużyte i zwisają nieco bardziej niż pozostałe. Z tego powodu organizm ma nadwagę.

1.4 Analiza wpływu procesów na zmianę stanu elementów tylnego zawieszenia Lada Grants

Aby zapobiec wypadkom na drodze, konieczna jest terminowa diagnostyka samochodu, aw szczególności krytycznych podzespołów. Najlepszym i wykwalifikowanym miejscem do znalezienia wadliwego tylnego zawieszenia jest serwis samochodowy. Możesz również samodzielnie ocenić stan techniczny zawieszenia podczas jazdy samochodem. Podczas jazdy z małą prędkością po nierównych drogach zawieszenie powinno działać bez stuków, pisków i innych obcych dźwięków. Po przejechaniu przeszkody pojazd nie może się kołysać.

Sprawdzenie zawieszenia najlepiej połączyć ze sprawdzeniem stanu opon i łożysk kół. Jednostronne zużycie bieżnika opony wskazuje na odkształcenie belki tylnego zawieszenia.

W tej części rozważono i przeanalizowano czynniki wpływające na spadek osiągów pojazdu. Wpływ czynników prowadzi do utraty osiągów zespołu i pojazdu jako całości, dlatego konieczne jest podjęcie działań zapobiegawczych w celu ograniczenia czynników. Zużycie ścierne jest przecież konsekwencją działania tnącego lub zarysowującego stałych cząstek ściernych (pyłu, piasku) uwięzionych pomiędzy trącymi powierzchniami współpracujących części. Dostając się między ocierające się części otwartych jednostek ciernych, twarde cząstki ścierne gwałtownie zwiększają ich zużycie.

Ponadto, aby zapobiec uszkodzeniom i wydłużyć żywotność tylnego zawieszenia, należy ściśle przestrzegać zasad eksploatacji samochodu, unikając jego eksploatacji w ekstremalnych warunkach i przy przeciążeniach, wydłuży to żywotność krytycznych części.

2. ILOŚCIOWA OCENA MAŁŻEŃSTWA W DZIAŁKACH RmiWYNIKI KONTROLI WEJŚCIA

2.1 Pojęcie sterowania wejściowego, podstawowe wzory

Kontrola jakości odnosi się do weryfikacji zgodności cech ilościowych lub jakościowych produktu lub procesu, od których zależy jakość produktu, z ustalonymi wymaganiami technicznymi.

Kontrola jakości produktu jest integralną częścią procesu produkcyjnego i ma na celu sprawdzenie niezawodności w procesie jego wytwarzania, zużycia lub eksploatacji.

Istotą kontroli jakości wyrobów w przedsiębiorstwie jest uzyskanie informacji o stanie obiektu i porównanie uzyskanych wyników z ustalonymi wymaganiami zapisanymi w rysunkach, normach, umowach dostaw, specyfikacjach technicznych.

Kontrola polega na sprawdzeniu wyrobów na samym początku procesu produkcyjnego oraz w okresie eksploatacji eksploatacyjnej, zapewnieniu w przypadku odchyleń od uregulowanych wymagań jakościowych, przyjęciu działań korygujących mających na celu wytworzenie wyrobów dobrej jakości, właściwej konserwacji podczas działanie i pełne zaspokojenie wymagań klienta.

Przez kontrolę jakości wyrobów przychodzących należy rozumieć kontrolę jakości wyrobów przeznaczonych do wykorzystania przy wytwarzaniu, naprawie lub eksploatacji wyrobów.

Głównymi zadaniami kontroli wejść mogą być:

Uzyskanie z dużą wiarygodnością oceny jakości produktów przedstawionych do kontroli;

Zapewnienie jednoznaczności wzajemnego uznawania wyników oceny jakości wyrobów przeprowadzonej według tych samych metod i według tych samych planów kontroli;

Ustalanie zgodności jakości wyrobów z ustalonymi wymaganiami w celu terminowego zgłaszania reklamacji do dostawców, a także pracy operacyjnej z dostawcami w celu zapewnienia wymaganego poziomu jakości wyrobów;

Zapobieganie uruchomieniu produkcji lub naprawy produktów, które nie spełniają ustalonych wymagań, a także protokołów autoryzacji zgodnie z GOST 2.124.

Kontrola jakości jest jedną z głównych funkcji w procesie zarządzania jakością. Jest to również najbardziej obszerna pod względem zastosowanych metod funkcja, która jest przedmiotem ogromnej liczby prac z różnych dziedzin wiedzy. Wartość kontroli polega na tym, że pozwala ona na czas wykrywać błędy, dzięki czemu można je szybko korygować przy minimalnych stratach.

Kontrola jakości produktów przychodzących odnosi się do kontroli produktów otrzymanych przez konsumenta i przeznaczonych do wykorzystania w produkcji, naprawie lub eksploatacji produktów.

Jej głównym celem jest wykluczenie wad i zgodności produktów z ustalonymi wartościami.

Podczas przeprowadzania kontroli wejściowej stosuje się plany i procedury przeprowadzania statystycznej kontroli akceptacyjnej jakości produktu na alternatywnych zasadach.

Metody i środki stosowane w kontroli wejściowej dobierane są z uwzględnieniem wymagań dotyczących dokładności pomiaru wskaźników jakości kontrolowanych produktów. Działy zaopatrzenia materiałowego i technicznego, współpracy zewnętrznej wraz z działem kontroli technicznej, obsługi technicznej i prawnej tworzą wymagania dotyczące jakości i asortymentu produktów dostarczanych w ramach umów z przedsiębiorstwami-dostawcami.

W przypadku dowolnego losowo wybranego produktu nie można z góry określić, czy będzie on niezawodny. Z dwóch silników tej samej marki w jednym mogą wkrótce wystąpić awarie, a drugi będzie służył przez długi czas.

W tej części projektu kursu ustalimy ilościową ocenę małżeństwa w partii na podstawie wyników kontroli wejściowej z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel. Podana jest tabela z wartościami czasu do pierwszej awarii z powodu wydania Lada Grant 2190 (Tabela 1), ta tabela będzie początkowymi danymi do obliczenia procentu odrzutów i objętości próbki produktów.

Tabela 2 Czas do pierwszej awarii

2.2 Kontrola błędów brutto

Poważny błąd (chyba) - jest to błąd wyniku pojedynczego pomiaru wchodzącego w skład serii pomiarów, który dla danych warunków znacznie różni się od pozostałych wyników tej serii. Źródłem błędów rażących mogą być nagłe zmiany warunków pomiaru oraz błędy popełniane przez badacza. Należą do nich awaria przyrządu lub porażenie, błędny odczyt na skali przyrządu pomiarowego, błędny zapis wyniku obserwacji, chaotyczne zmiany parametrów napięcia zasilającego przyrząd pomiarowy itp. Braki są natychmiast widoczne wśród uzyskanych wyników, ponieważ. bardzo różnią się od innych wartości. Obecność chybienia może znacznie zniekształcić wynik eksperymentu. Ale bezmyślne odrzucenie pomiarów, które znacznie różnią się od innych wyników, może również prowadzić do znacznego zniekształcenia charakterystyki pomiaru. Dlatego wstępne przetwarzanie danych eksperymentalnych zaleca sprawdzenie każdego zestawu pomiarów pod kątem obecności poważnych chybień za pomocą testu statystycznego „trzech sigma”.

Kryterium „trzy sigma” stosuje się do wyników pomiarów rozłożonych zgodnie z prawem normalnym. Kryterium to jest miarodajne dla liczby pomiarów n>20…50. Średnia arytmetyczna i odchylenie standardowe są obliczane bez uwzględnienia wartości skrajnych (podejrzanych). W takim przypadku błąd gruby (chyba) jest wynikiem, jeśli różnica przekracza 3 lata.

Minimalne i maksymalne wartości próbki są sprawdzane pod kątem błędu grubego.

W takim przypadku wszystkie wyniki pomiarów należy odrzucić, których odchylenia od średniej arytmetycznej przekraczają 3 , a ocena wariancji populacji generalnej dokonywana jest na podstawie pozostałych wyników pomiarów.

metoda 3 wykazało, że minimalna i maksymalna wartość danych początkowych nie jest błędem grubym.

2.3 Określenie liczby interwałów poprzez podział zadaniaNwartości kontrolne

Przy konstruowaniu histogramu istotne jest wybranie optymalnego podziału, ponieważ wraz ze wzrostem przedziałów zmniejsza się szczegółowość oszacowania gęstości rozkładu, a wraz ze zmniejszaniem się przedziału zmniejsza się dokładność jego wartości. Aby wybrać optymalną liczbę interwałów N Często stosuje się regułę Sturgesa.

Reguła Sturgesa jest empiryczną regułą wyznaczania optymalnej liczby przedziałów, na które dzieli się obserwowany zakres zmienności zmiennej losowej podczas konstruowania histogramu jej gęstości rozkładu. Nazwany na cześć amerykańskiego statystyka Herberta Sturgesa.

Otrzymaną wartość zaokrągla się w górę do najbliższej liczby całkowitej (Tabela 3).

Podział na interwały odbywa się w następujący sposób:

Dolna granica (n.g.) jest zdefiniowana jako:

Tabela 3 Tabela odstępów



Średnia wartość min
Średnia wartość maks
ZA MAX ZA MIN
Dyspersja

ZA ZA MIN
Dyspersja

Duży błąd 3? (min)
Duży błąd 3? (maks.)
Liczba interwałów
Długość interwału

Górna granica (bg) jest zdefiniowana jako:

Kolejna dolna granica będzie równa górnej poprzedniej granicy.

Numer przedziału, wartości górnej i dolnej granicy podano w tabeli 4.

Tabela 4 Tabela definicji granic

Numer interwału

2.4 Budowanie histogramu

Do skonstruowania histogramu niezbędne jest obliczenie średniej wartości przedziałów oraz ich średniego prawdopodobieństwa. Średnia wartość interwału jest obliczana jako:

Wartości średnich wartości przedziału i prawdopodobieństwa przedstawiono w tabeli 5. Histogram przedstawiono na rysunku 3.

Tabela 5 Tabela średnich i prawdopodobieństw

Punkt środkowy interwału	Liczba wejściowych wyników kontroli mieszczących się w tych granicach	Prawdopodobieństwo

Ryc.3 Histogram

2.5 Określenie procentowego udziału wad w partii

Wada to każda pojedyncza niezgodność produktu z ustalonymi wymaganiami, a produkt posiadający co najmniej jedną wadę nazywamy wadliwym ( małżeństwo, wadliwe produkty). Produkty wolne od wad uważa się za dobre.

Obecność wady oznacza, że rzeczywista wartość parametru (np. Ł e) nie odpowiada określonej znormalizowanej wartości parametru. Dlatego warunek braku małżeństwa jest określony przez następującą nierówność:

D min? Ł D? D maks,

Gdzie D min, D max -- najmniejsza i największa maksymalna dopuszczalna wartość parametru, określająca jego tolerancję.
Lista, rodzaj i maksymalne dopuszczalne wartości parametrów charakteryzujących wady są określone przez wskaźniki jakości produktu oraz dane podane w dokumentacji regulacyjnej i technicznej przedsiębiorstwa dla wytwarzanych produktów.

Wyróżnić naprawialna wada fabryczna I ostateczna wada fabryczna. Produkty nadające się do naprawy obejmują produkty, które są technicznie możliwe i ekonomicznie wykonalne do poprawienia w warunkach przedsiębiorstwa produkcyjnego; do ostatecznego - Produkty posiadające wady, których usunięcie jest technicznie niemożliwe lub ekonomicznie nieopłacalne. Takie produkty podlegają utylizacji jako odpad produkcyjny lub są sprzedawane przez producenta po cenie znacznie niższej niż ten sam produkt bez wad ( przecenione towary).

Do czasu wykrycia wada fabryczna produktu może być wewnętrzny(zidentyfikowane na etapie produkcji lub w magazynie fabrycznym) oraz zewnętrzny(wykryty przez kupującego lub inną osobę korzystającą z tego produktu, produkt wadliwy).

Podczas pracy parametry charakteryzujące wydajność systemu zmieniają się od początkowych (nominalnych) y n do granic możliwości y n. Jeśli wartość parametru jest większa lub równa y, wówczas produkt uznaje się za wadliwy.

Graniczną wartość parametru dla węzłów zapewniających bezpieczeństwo ruchu drogowego przyjmuje się z prawdopodobieństwem b = 15%, a dla wszystkich pozostałych jednostek i węzłów z prawdopodobieństwem b = 5%.

Za bezpieczeństwo na drodze odpowiada tylne zawieszenie, więc prawdopodobieństwo b = 15%.

Przy b = 15% wartość graniczna wynosi 16,5431, wszystkie produkty o zmierzonym parametrze równym lub wyższym od tej wartości zostaną uznane za wadliwe

I tak w drugiej części projektu kursu wyznaczono wartość graniczną kontrolowanego parametru na podstawie błędu pierwszego rodzaju.

WNIOSEK

W pierwszej części projektu kursu rozważono i przeanalizowano czynniki wpływające na spadek osiągów samochodu. Uwzględniono również czynniki, które bezpośrednio wpływają na wybrany węzeł – przegub kulowy. Wpływ czynników prowadzi do utraty osiągów zespołu i pojazdu jako całości, dlatego konieczne jest podjęcie działań zapobiegawczych w celu ograniczenia czynników. Zużycie ścierne jest przecież konsekwencją działania tnącego lub zarysowującego stałych cząstek ściernych (pyłu, piasku) uwięzionych pomiędzy trącymi powierzchniami współpracujących części. Dostając się między ocierające się części otwartych jednostek ciernych, twarde cząstki ścierne gwałtownie zwiększają ich zużycie.

W drugiej części projektu kursu wyznaczono wartość graniczną kontrolowanego parametru na podstawie błędu pierwszego rodzaju.

WYKAZ WYKORZYSTYWANYCH ŹRÓDEŁ

1. Zbiór instrukcji technologicznych dotyczących konserwacji i naprawy samochodu Lada Grant JSC „Avtovaz”, 2011, Tolyatti

2. Awdiejew M.V. itp. Technologia naprawy maszyn i urządzeń. - M.: Agropromizdat, 2007.

3. Borts A.D., Zakin Ya.Kh., Ivanov Yu.V. Diagnostyka stanu technicznego samochodu. M.: Transport, 2008. 159 s.

4. Gribkov VM, Karpekin PA Instrukcja wyposażenia pojazdów TO i TR. M.: Rosselchozizdat, 2008. 223 s.

Hostowane na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Żywotność urządzeń przemysłowych jest określana przez zużycie części, zmiany rozmiaru, kształtu, masy lub stanu ich powierzchni na skutek zużycia, czyli odkształcenia szczątkowe od działających obciążeń, na skutek zniszczenia warstwy wierzchniej podczas tarcia.

streszczenie, dodano 07.07.2008

Zużycie części maszyny podczas pracy. Opis warunków pracy zespołu ciernego łożysk tocznych. Główne rodzaje zużycia i kształty powierzchni zużytych części. Zatarcia powierzchni gąsienic i elementów tocznych w postaci głębokich rys.

test, dodano 18.10.2012

Zużycie w wyniku tarcia suchego, smarowanie graniczne. Zużycie ścierne, utleniające i korozyjne. Przyczyny negatywnego wpływu rozpuszczonego powietrza i wody na pracę układów hydraulicznych. Mechanizm zmniejszania wytrzymałości stali.

test, dodano 27.12.2016

Wskaźniki niezawodności systemu. Klasyfikacja uszkodzeń zespołu środków technicznych. Prawdopodobieństwo przywrócenia ich stanu roboczego. Analiza warunków pracy układów automatyki. Metody poprawy ich niezawodności podczas projektowania i eksploatacji.

streszczenie, dodano 04.02.2015

Pojęcie i główne etapy cyklu życia systemów technicznych, sposoby zapewnienia ich niezawodności i bezpieczeństwa. Działania organizacyjne i techniczne mające na celu poprawę niezawodności. Diagnoza naruszeń i sytuacji awaryjnych, ich zapobieganie i znaczenie.

prezentacja, dodano 01.03.2014

Prawidłowości istnienia i rozwoju systemów technicznych. Podstawowe zasady korzystania z analogii. Teoria rozwiązywania problemów wynalazczych. Znajdowanie idealnego rozwiązania problemu technicznego, zasady idealności systemów. Zasady analizy Su-Field.

praca semestralna, dodano 12.01.2015

Dynamika czynników roboczych w urządzeniach sterujących i elementach hydraulicznych pneumatycznych układów napędowych, liczba Reynoldsa. Ogranicznik przepływu cieczy. Ruch płynu laminarnego w specjalnych układach technicznych. Napędy hydropneumatyczne układów technicznych.

praca semestralna, dodano 24.06.2015

Główne ilościowe wskaźniki niezawodności systemów technicznych. Metody poprawy niezawodności. Obliczanie schematu blokowego niezawodności systemu. Obliczenia dla układu o zwiększonej niezawodności elementów. Obliczenia dla systemu z redundancją strukturalną.

praca semestralna, dodano 12.01.2014

Oparcie mechanizmów rozwiązywania problemów wynalazczych na prawach rozwoju systemów technicznych. Prawo kompletności części układu i koordynacji ich rytmu. Przewodnictwo energetyczne układu, wzrost stopnia jego idealności, przejście z poziomu makro do poziomu mikro.

praca semestralna, dodano 01.09.2013

Niezawodność maszyn i kryteria wydajności. Naprężenie, ściskanie, skręcanie. Właściwości fizyczne i mechaniczne materiału. Mechaniczna transmisja ruchu obrotowego. Istota teorii zamienności, łożyska toczne. Materiały budowlane.

"KURSY WYKŁADOWE Z DYSCYPLINY "PODSTAWY ZDOLNOŚCI EKSPLOATACYJNEJ SYSTEMÓW TECHNICZNYCH" 1. Podstawowe postanowienia i zależności niezawodności Zależności ogólne..."

KURS WYKŁADÓW Z DYSCYPLINY

„PODSTAWY WYKONANIA TECHNICZNEGO

1. Podstawowe postanowienia i zależności niezawodności

Ogólne zależności

Decyduje znaczna dyspersja głównych parametrów niezawodnościowych

konieczność rozważenia go w aspekcie probabilistycznym.

Jak pokazano powyżej na przykładzie charakterystyk dystrybucji,

Parametry rzetelności są wykorzystywane w interpretacji statystycznej do estymacji stanu oraz w interpretacji probabilistycznej do predykcji. Te pierwsze wyrażane są w liczbach dyskretnych, w teorii prawdopodobieństwa i matematycznej teorii niezawodności nazywane są oszacowaniami. Przy wystarczająco dużej liczbie testów są one traktowane jako prawdziwe cechy niezawodności.

Rozważ testy lub działanie znacznej liczby N elementów przeprowadzone w celu oceny niezawodności w czasie t (lub czasie pracy w innych jednostkach). Niech pod koniec okresu próbnego lub eksploatacyjnego będzie Np sprawnych (nieuszkodzonych) elementów i n nieudanych.

Wtedy względna liczba awarii Q(t) = n / N.

Jeśli test jest przeprowadzany jako próbka, to Q(t) można uznać za statystyczne oszacowanie prawdopodobieństwa niepowodzenia lub, jeśli N jest wystarczająco duże, jako prawdopodobieństwo niepowodzenia.

W przyszłości, w przypadkach, gdy konieczne będzie podkreślenie różnicy między estymatą prawdopodobieństwa a rzeczywistą wartością prawdopodobieństwa, estymata będzie dodatkowo opatrzona gwiazdką, w szczególności Q*(t) Oszacowano prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy przez względną liczbę sprawnych elementów P(t) = Np/N = 1 n/N) Ponieważ czas pracy i awaria są zdarzeniami przeciwstawnymi, suma ich prawdopodobieństw jest równa 1:

P(t)) + Q(t) = 1.

To samo wynika z powyższych zależności.

W t=0 n = 0, Q(t)=0 i Р(t)=1.

Dla t= n=N, Q(t)=1 i P(t)= 0.

Rozkład czasowy awarii jest scharakteryzowany funkcją gęstości rozkładu f(t) czasu do uszkodzenia. W () () interpretacji statystycznej f(t), w interpretacji probabilistycznej. Tutaj = n i Q to przyrost liczby uszkodzonych obiektów i odpowiednio prawdopodobieństwo awarii w czasie t.

Prawdopodobieństwa awarii i bezawaryjnej pracy w funkcji gęstości f(t) wyrażają zależności Q(t) = (); przy t = Q(t) = () = 1 P(t) = 1 – Q(t) = 1 - () = 0 () Współczynnik awaryjności o w (t) w przeciwieństwie do stosunku gęstości rozkładu

– – –

Rozważmy niezawodność najprostszego modelu projektowego układu elementów połączonych szeregowo (rys. 1.2), który jest najbardziej typowy dla budowy maszyn, w którym awaria każdego elementu powoduje awarię układu, a awarie zakłada się, że elementy są niezależne.

P1(t) P2(t) P3(t)

– – –

Р (t) = e(1 t1 + 2 t2) Zależność ta wynika z twierdzenia o mnożeniu prawdopodobieństwa.

Aby określić wskaźnik awaryjności na podstawie eksperymentów, szacuje się średni czas do awarii mt = gdzie N to całkowita liczba obserwacji. Wtedy = 1/.

Następnie, biorąc logarytm wyrażenia na prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy: lgР(t) =

T lg e \u003d - 0,343 t, dochodzimy do wniosku, że tangens kąta prostej poprowadzonej przez punkty doświadczalne wynosi tg \u003d 0,343, skąd \u003d 2,3 tg Dzięki tej metodzie nie ma potrzeby kończenia testowania wszystkie próbki.

Dla systemu Рst (t) = e to. Jeśli 1 \u003d 2 \u003d ... \u003d n, to Рst (t) \u003d enit. Zatem prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy układu składającego się z elementów z prawdopodobieństwem bezawaryjnej pracy według prawa wykładniczego również podlega prawu wykładniczemu, a awaryjności poszczególnych elementów są sumowane. Korzystając z prawa rozkładu wykładniczego, łatwo jest określić średnią liczbę produktów i, które ulegną awarii w danym momencie, oraz średnią liczbę produktów Np, które pozostaną sprawne. w t0,1n Nt; Np N(1 - t).

– – –

Krzywa gęstości rozkładu jest tym ostrzejsza, im mniejsza S. Rozpoczyna się od t = - i rozciąga się do t = +;

– – –

Operacje z rozkładem normalnym są prostsze niż z innymi, dlatego często są zastępowane innymi rozkładami. Dla małych współczynników zmienności S/m t rozkład normalny dobrze zastępuje rozkłady dwumianowy, Poissona i logarytmiczno-normalny.

Matematyczne oczekiwanie i wariancja składu to odpowiednio m u = m x + m y + m z ; S2u = S2x + S2y + S2z gdzie t x, t y, m z - matematyczne oczekiwania zmiennych losowych;

1.5104 4104 Rozwiązanie. Znajdź kwantyl w górę = = - 2,5; zgodnie z tabelą ustalamy, że P (t) = 0,9938.

Rozkład charakteryzuje następująca funkcja prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy (rys. 1.8) Р(t) = 0

– – –

Połączone działanie awarii nagłych i stopniowych Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy produktu przez okres t, jeśli wcześniej działał przez czas T, zgodnie z twierdzeniem o mnożeniu prawdopodobieństwa wynosi P(t) = Pv(t)Pn(t ), gdzie Pv(t)=et i Pn(t)=Pn(T+t)/Pn(T) - prawdopodobieństwa braku uszkodzeń nagłych i odpowiednio stopniowych.

– – –

2. Niezawodność systemów Informacje ogólne Niezawodność większości produktów w technice określa się traktując je jako systemy.Systemy złożone dzielą się na podsystemy.

Z punktu widzenia niezawodności systemy mogą być sekwencyjne, równoległe i kombinowane.

Najbardziej oczywistym przykładem systemów sekwencyjnych są automatyczne linie maszynowe bez rezerwowych obwodów i napędów. Biorą tę nazwę dosłownie. Jednak koncepcja „systemu sekwencyjnego” w problemach niezawodnościowych jest szersza niż zwykle. Systemy te obejmują wszystkie systemy, w których awaria elementu prowadzi do awarii systemu. Na przykład układ łożysk przekładni mechanicznej jest uważany za szeregowy, chociaż łożyska każdego wału działają równolegle.

Przykładami systemów równoległych są systemy zasilania maszyn elektrycznych pracujących na wspólnej sieci, samoloty wielosilnikowe, statki z dwiema maszynami oraz systemy redundantne.

Przykładami systemów połączonych są systemy częściowo redundantne.

Wiele systemów składa się z elementów, a awarie każdego z nich można uznać za niezależne. Takie rozważania są szeroko stosowane w przypadku awarii operacyjnych, a czasami, jako pierwsze przybliżenie, w przypadku awarii parametrycznych.

Systemy mogą zawierać elementy, których zmiana parametrów determinuje awarię systemu jako całości lub nawet wpływa na działanie innych elementów. Do tej grupy zalicza się większość systemów, gdy są one dokładnie rozpatrywane pod kątem uszkodzeń parametrycznych. Na przykład awaria precyzyjnych maszyn skrawających według kryterium parametrycznego – utrata dokładności – jest zdeterminowana skumulowaną zmianą dokładności poszczególnych elementów: zespołu wrzeciona, prowadnic itp.

W systemie z równoległym połączeniem elementów interesujące jest poznanie prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy całego systemu, tj. wszystkich jego elementów (lub podsystemów), system bez jednego, bez dwóch itd. elementów w granicach operacyjności systemu, nawet przy znacznie obniżonej wydajności.

Na przykład czterosilnikowy samolot może nadal latać po awarii dwóch silników.

Funkcjonalność systemu identycznych elementów jest określana za pomocą rozkładu dwumianowego.

Rozważany jest dwumian m, gdzie wykładnik m jest równy całkowitej liczbie elementów działających równolegle; P (t) i Q (t) - prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy i odpowiednio awarii każdego z elementów.

Zapisujemy wyniki rozkładu dwumianów o wykładnikach odpowiednio 2, 3 i 4 dla układów z dwoma, trzema i czterema elementami działającymi równolegle:

(P + Q)2 = P2 -\- 2PQ + Q2 = 1;

(P + Q)2 = P3 + 3P2Q + 3PQ2 + Q3 = 1;

(P + Q)4 = P4 + 4P3Q + 6P2Q2 + 4PQ3 + Q4 = 1.

W nich pierwsze wyrazy wyrażają prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy wszystkich elementów, drugie prawdopodobieństwo awarii jednego elementu i bezawaryjną pracę pozostałych, dwa pierwsze wyrazy prawdopodobieństwo awarii nie więcej niż niż jeden element (brak awarii lub awaria jednego elementu) itp. Ostatni wyraz wyraża prawdopodobieństwo awarii wszystkich elementów.

Wygodne wzory do obliczeń technicznych równoległych systemów redundantnych podano poniżej.

Niezawodność układu elementów połączonych szeregowo zgodnych z rozkładem Weibulla Р1(t)= i P2(t) = jest również zgodna z rozkładem Weibulla Р(t) = 0, gdzie parametry m i t są dość złożonymi funkcjami argumentów m1, m2, t01 i t02 .

Wykorzystując metodę modelowania statystycznego (Monte Carlo) na komputerze zbudowano wykresy do obliczeń praktycznych. Wykresy umożliwiają wyznaczenie średniego zasobu (do pierwszej awarii) systemu dwuelementowego jako ułamka średniego zasobu elementu o większej trwałości oraz współczynnika zmienności dla systemu w zależności od stosunku średnich zasobów i współczynniki zmienności pierwiastków.

W przypadku systemu składającego się z trzech lub więcej elementów wykresy można wykorzystywać sekwencyjnie, a wygodnie jest używać ich w przypadku elementów w porządku rosnącym ich średniego zasobu.

Okazało się, że przy zwykłych wartościach współczynników zmienności elementów zasobu = 0,2 ... 0,8 nie ma potrzeby uwzględniania tych elementów, których średni zasób jest pięciokrotnie lub więcej wyższy od średniego zasobu najmniej trwały element. Okazało się również, że w systemach wieloelementowych, nawet jeśli średnie zasoby elementów są do siebie zbliżone, nie ma potrzeby uwzględniania wszystkich elementów. W szczególności przy współczynnikach zmienności zasobów elementów 0,4 można wziąć pod uwagę nie więcej niż pięć elementów.

Przepisy te są w dużej mierze rozszerzone na systemy podlegające innym bliskim dystrybucjom.

Niezawodność układu sekwencyjnego o normalnym rozkładzie obciążenia w układach Jeżeli rozkład obciążenia w układach jest znikomy, a nośności elementów są od siebie niezależne, to uszkodzenia elementów są statystycznie niezależne, a zatem prawdopodobieństwo Р (RF0) bezawaryjnej pracy układu sekwencyjnego o nośności R pod obciążeniem F0 jest równe iloczynowi prawdopodobieństw bezawaryjnej pracy elementów:

P(RF0)= (Rj F0)=, (2.1) gdzie Р(Rj F0) jest prawdopodobieństwem bezawaryjnej pracy j-tego elementu pod obciążeniem F0; n to liczba elementów w systemie; FRj(F0) - rozkład nośności j-tego elementu o wartości zmiennej losowej Rj równej F0.

W większości przypadków obciążenie ma znaczne rozproszenie w systemach, na przykład maszyny uniwersalne (obrabiarki, samochody itp.) mogą pracować w różnych warunkach. Gdy obciążenie jest rozproszone w systemach, ocenę prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy systemu Р(R F) w przypadku ogólnym należy znaleźć za pomocą wzoru na prawdopodobieństwo całkowite, dzieląc zakres rozproszenia obciążenia na przedziały F, znajdując dla dla każdego przedziału obciążenia iloczyn prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy Р(Rj Fi) dla j-tego elementu przy stałym obciążeniu przez prawdopodobieństwo tego obciążenia f(Fi)F, a następnie sumując te iloczyny po wszystkich przedziałach, Р(R F) = f (Fi)Fn P(Rj Fi) lub, przechodząc do całkowania, Р(R F) = () , (2.2) gdzie f(F) - gęstość rozkładu obciążenia; FRj(F) - rozkład nośności j-tego elementu przy wartości nośności Rj = F.

Obliczenia według wzoru (2.2) są na ogół pracochłonne, ponieważ polegają na całkowaniu numerycznym, a zatem dla dużych n są możliwe tylko na komputerze.

Aby nie obliczać P(R F) ze wzoru (2.2), w praktyce często szacuje się prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy układów P(R Fmax) przy maksymalnym możliwym obciążeniu Fmax. Weźmy w szczególności Fmax=mF (l + 3F), gdzie mF jest wartością oczekiwaną obciążenia, a F jest jego współczynnikiem zmienności. Ta wartość Fmax odpowiada największej wartości zmiennej losowej F o rozkładzie normalnym w przedziale równym sześciu odchyleniom standardowym obciążenia. Ta metoda oceny niezawodności znacznie zaniża obliczony wskaźnik niezawodności systemu.

Poniżej proponujemy dość dokładną metodę uproszczonej oceny niezawodności układu sekwencyjnego dla przypadku normalnego rozkładu obciążenia w systemach. Ideą metody jest przybliżenie prawa rozkładu nośności układu rozkładem normalnym tak, aby prawo normalne było zbliżone do prawdziwego w zakresie zredukowanych wartości nośności układu systemu, ponieważ to właśnie te wartości decydują o wartości wskaźnika niezawodności systemu.

Obliczenia porównawcze na komputerze według wzoru (2.2) (rozwiązanie dokładne) oraz zaproponowanej poniżej metody uproszczonej wykazały, że jej dokładność jest wystarczająca do inżynierskich obliczeń niezawodności układów, w których współczynnik zmienności nośności nie przekraczać 0,1...0,15, a liczba elementów systemu nie przekraczać 10...15.

Sama metoda jest następująca:

1. Ustaw przez dwie wartości FA i FB stałych obciążeń. Zgodnie ze wzorem (3.1) oblicza się prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy układu pod tymi obciążeniami. Obciążenia dobiera się tak, aby przy ocenie niezawodności układu prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy układu mieściło się w granicach P(RFA)=0,45...0,60 oraz P(RFA) = 0,95...0,99, czyli . obejmowałby interesujący nas przedział.

Przybliżone wartości obciążeń można przyjąć zbliżone do wartości FA(1+F)mF, FB(1+F)mF,

2. Zgodnie z tabelą. 1.1 znajdź kwantyle rozkładu normalnego upA i upB odpowiadające znalezionym prawdopodobieństwom.

3. Prawo rozkładu nośności układu jest aproksymowane rozkładem normalnym o parametrach oczekiwania matematycznego mR i współczynniku zmienności R. Niech SR będzie odchyleniem standardowym rozkładu aproksymującego. Wtedy mR - FA + upASR = 0 i mR - FB + upBSR = 0.

Z powyższych wyrażeń otrzymujemy wyrażenia dla mR i R = SR/mR:

R =; (2.4)

4. Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy systemu Р (R F) dla przypadku rozkładu normalnego obciążenia F na układy o parametrach oczekiwania matematycznego m F i współczynniku zmienności R wyznacza się w zwykły sposób przez kwantyl rozkładu normalnego w górę. Kwantyl ip jest obliczany przy użyciu wzoru, który odzwierciedla fakt, że różnica między dwiema zmiennymi losowymi o rozkładzie normalnym (nośność systemu i obciążenie) ma rozkład normalny z matematycznym oczekiwaniem równym różnicy między ich matematycznymi oczekiwaniami a pierwiastkiem średni kwadrat równy pierwiastkowi z sumy kwadratów ich odchyleń standardowych:

up = ()2 + gdzie n=m R /m F - warunkowy margines bezpieczeństwa dla średnich wartości nośności i obciążenia.

Użyjmy powyższej metody z przykładami.

Przykład 1. Wymagane jest oszacowanie prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy przekładni jednostopniowej, jeżeli znane są poniższe.

Warunkowe marginesy bezpieczeństwa dla średnich wartości nośności i obciążenia wynoszą: bieg 1 = 1,5; łożyska wału wejściowego 2 = 3 = 1,4; łożyska wału wyjściowego 4 = 5 = 1,6, wał wyjściowy i wejściowy 6 = 7 = 2,0. Odpowiada to matematycznym oczekiwaniom nośności elementów 1 = 1,5; 2 3 \u003d 1,4; 4 \u003d 5 \u003d 1,6;

6=7=2. Często w skrzyniach biegów n 6 i n7 i odpowiednio mR6 i mR7 są znacznie większe. Określono, że nośność przekładni, łożysk i wałów ma rozkład normalny z tymi samymi współczynnikami zmienności 1 = 2 = ...= 7 = 0,1, a obciążenie przekładni również rozkłada się normalnie ze współczynnikiem zmienności = 0,1.

Rozwiązanie. Ustawiamy obciążenia FA i FB. Przyjmujemy FA=1,3, FB=1,1mF zakładając, że wartości te dadzą zbliżone do wymaganych wartości prawdopodobieństw bezawaryjnej pracy układów przy stałych obciążeniach P(R FA) i P(R FB) .

Obliczamy kwantyle rozkładu normalnego wszystkich elementów odpowiadające ich prawdopodobieństwom bezawaryjnej pracy pod obciążeniem FA i FB:

1 1,3 1,5 1 = = = - 1,34;

– – –

Zgodnie z tabelą znajdujemy wymagane prawdopodobieństwo odpowiadające otrzymanemu kwantylowi: (F) = 0,965.

Przykład 2. Dla warunków z rozważanego powyżej przykładu znajdźmy prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy skrzyni biegów pod maksymalnym obciążeniem zgodnie z metodologią zastosowaną wcześniej do obliczeń praktycznych.

Akceptujemy maksymalne obciążenie Fmax \u003d tp (1 + 3F) \u003d mF (1 + 3 * 0,1) \u003d 1,3 mF.

Rozwiązanie. Przy tym obciążeniu obliczamy kwantyle rozkładu normalnego prawdopodobieństw bezawaryjnej pracy elementów 1 = - 1,333; 2=3=-0,714;

4 = 5 = - 1,875; 8 = 7 = - 3,5.

Zgodnie z tabelą znajdujemy prawdopodobieństwa odpowiadające kwantylom Р1 (R Fmax) = 0,9087;

P2(RFmax) = P3(RFmax) = 0,7624; P4(RFmax) = P5(RFmax) = 0,9695;

P6(RFmax)=P7(RFmax)=0,9998.

Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy przekładni pod obciążeniem Pmax oblicza się ze wzoru (2.1). Otrzymujemy P (P ^ Pmax) = 0,496.

Porównując wyniki rozwiązania dwóch przykładów, widzimy, że pierwsze rozwiązanie daje oszacowanie niezawodności znacznie bliższe rzeczywistemu i wyższe niż w drugim przykładzie. Rzeczywista wartość prawdopodobieństwa obliczona na komputerze według wzoru (2.2) wynosi 0,9774.

Ocena niezawodności systemu typu łańcuchowego Nośność systemu. Często układy sekwencyjne składają się z tych samych elementów (łańcuch nośny lub napędowy, koło zębate, w którym elementami są ogniwa, zęby itp.). Jeśli obciążenie jest rozproszone w systemach, przybliżone oszacowanie niezawodności systemu można uzyskać za pomocą ogólnej metody opisanej w poprzednich akapitach. Poniżej proponujemy dokładniejszą i prostszą metodę oceny niezawodności dla konkretnego przypadku układów sekwencyjnych - układów typu łańcuchowego o normalnym rozkładzie nośności elementów i obciążenia w układach.

Prawo rozkładu nośności łańcucha składającego się z identycznych elementów odpowiada rozkładowi minimalnego elementu próbki, tj. serii n liczb wziętych losowo z rozkładu normalnego nośności elementów.

Prawo to różni się od prawa normalnego (ryc. 2.1) tym bardziej znaczące, im większe n. Oczekiwanie matematyczne i odchylenie standardowe maleją wraz ze wzrostem n. Gdy n rośnie, zbliża się do podwójnej wykładniczej. To prawo rozkładu granicznego nośności R obwodu P (R F 0), gdzie F0 jest aktualną wartością obciążenia, ma postać P (R F0) R/ =ee. Tutaj i (0) to parametry rozkładu. Dla rzeczywistych (małych i średnich) wartości n podwójny rozkład wykładniczy nie nadaje się do stosowania w praktyce inżynierskiej ze względu na znaczne błędy obliczeniowe.

Ideą proponowanej metody jest przybliżenie prawa rozkładu nośności układu prawem normalnym.

Rozkłady przybliżony i rzeczywisty powinny być bliskie zarówno w części środkowej, jak i w obszarze małych prawdopodobieństw (lewy „ogon” gęstości rozkładu nośności systemu), gdyż to właśnie ten obszar rozkładu określa prawdopodobieństwo bezawaryjną pracę. Dlatego przy wyznaczaniu parametrów rozkładu aproksymującego stawia się równość funkcji rozkładu aproksymowanego i rzeczywistego przy wartości mediany nośności układu odpowiadającej prawdopodobieństwu bezawaryjnej pracy układu.

Po przybliżeniu prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy systemu, jak zwykle, wyznacza kwantyl rozkładu normalnego, który jest różnicą między dwiema zmiennymi losowymi o rozkładzie normalnym - nośnością systemu i jego obciążeniem.

Niech prawa rozkładu nośności elementów Rk i obciążenia układu F opisują rozkłady normalne z oczekiwaniami matematycznymi odpowiednio m Rk i m p oraz odchyleniami standardowymi S Rk i S F.

– – –

Biorąc to pod uwagę i zależąc od up, obliczenia według wzorów (2.8) i (2.11) przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń. Jako pierwsze przybliżenie do określenia i przyjęcia = - 1,281 (co odpowiada P = 0,900).

Niezawodność systemów z redundancją Aby osiągnąć wysoką niezawodność w inżynierii mechanicznej, środki projektowe, technologiczne i eksploatacyjne mogą być niewystarczające i wtedy trzeba zastosować redundancję. Dotyczy to zwłaszcza złożonych systemów, dla których nie jest możliwe osiągnięcie wymaganej wysokiej niezawodności systemu poprzez zwiększenie niezawodności elementów.

Rozważana jest tutaj redundancja strukturalna, która realizowana jest poprzez wprowadzenie do systemu elementów redundantnych w stosunku do minimalnej wymaganej struktury obiektu i pełniących te same funkcje, co główne.

Nadmiarowość zmniejsza prawdopodobieństwo awarii o kilka rzędów wielkości.

Zastosuj: 1) stałą redundancję z rezerwą obciążoną lub gorącą; 2) redundancja poprzez wymianę na stan bezobciążeniowy lub rezerwowy; 3) redundancja z rezerwą pracującą w trybie light.

Redundancja jest najczęściej stosowana w sprzęcie elektronicznym, w którym elementy redundantne są małe i łatwo się przełączają.

Cechy redundancji w inżynierii mechanicznej: w wielu systemach jednostki rezerwowe są używane jako jednostki robocze w godzinach szczytu; w wielu systemach redundancja zapewnia zachowanie funkcjonalności, ale ze spadkiem wydajności.

Redundancja w czystej postaci w inżynierii mechanicznej stosowana jest głównie w sytuacjach zagrożenia wypadkowego.

W pojazdach transportowych, zwłaszcza w samochodach, stosuje się podwójny lub potrójny układ hamulcowy; w ciężarówkach - podwójne opony na tylnych kołach.

W samolotach pasażerskich stosuje się 3 ... 4 silniki i kilka maszyn elektrycznych. Awaria jednej lub nawet kilku maszyn, z wyjątkiem tej ostatniej, nie prowadzi do wypadku lotniczego. Na statkach morskich - dwa samochody.

Liczba schodów ruchomych, kotłów parowych dobierana jest z uwzględnieniem możliwości awarii i konieczności naprawy. Jednocześnie wszystkie schody ruchome mogą pracować w godzinach szczytu. W inżynierii ogólnej jednostki krytyczne wykorzystują podwójny system smarowania, podwójne i potrójne uszczelnienia. Maszyny wykorzystują zapasowe zestawy narzędzi specjalnych. W fabrykach unikatowe maszyny głównej produkcji starają się mieć dwa lub więcej egzemplarzy. W produkcji automatycznej stosuje się akumulatory, maszyny rezerwowe, a nawet duplikaty sekcji linii automatycznych.

Za rodzaj rezerwacji można również uznać korzystanie z części zamiennych w magazynach, koła zapasowe w pojazdach. Rezerwacja (ogólna) powinna obejmować również zaprojektowanie floty maszyn (np. samochodów, ciągników, obrabiarek) z uwzględnieniem ich przestojów do napraw.

Przy stałej redundancji elementy rezerwowe lub obwody są połączone równolegle z głównymi (ryc. 2.3). Prawdopodobieństwo uszkodzenia wszystkich elementów (głównego i rezerwowego) zgodnie z twierdzeniem o mnożeniu prawdopodobieństwa Qst(t) = Q1(t) * Q2(t) *… Qn(t)= (), gdzie Qi(t) jest prawdopodobieństwem awarii elementu i.

Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy Pst(t) = 1 – Qst(t) Jeżeli elementy są takie same, to Qst(t) = 1 (t) i Рst(t) = 1 (t).

Na przykład, jeśli Q1 = 0,01 i n = 3 (podwójnie nadmiarowe), to Pst = 0,999999.

I tak w układach z elementami połączonymi szeregowo prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy wyznacza się mnożąc prawdopodobieństw bezawaryjnej pracy elementów, a w układzie z połączeniem równoległym prawdopodobieństwo awarii wyznacza się mnożąc prawdopodobieństw awaria elementu.

Jeżeli w systemie (ryc. 2.5, a, b) a elementy nie są zduplikowane, a elementy b są zduplikowane, to niezawodność systemu wynosi Pst (t) = Pa (t) Pb (t); Pa(t) = (); Pb(t) = 1 2 ()].

Jeżeli w systemie jest n identycznych elementów głównych i m rezerwowych, wszystkie elementy są stale włączone, działają równolegle i prawdopodobieństwo ich bezawaryjnej pracy P jest zgodne z prawem wykładniczym, to prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy systemu określić z tabeli:

n+m n 2P – P2 1 P - - P2 - 2P3 6P2 - 8P3 + 3P4 10P - 20P3 + 15P4 P2 2 - 4P3 - 3P4 10P3 - 15P4 + 6P5 3 - - P3 5P4 - 4P5 P4 4 - - - z odpowiednich sum wyrazów rozwinięcia dwumianu (P + Q) m + n po podstawieniu Q=1 - P i przekształceniach.

W przypadku redundancji i wymiany elementy rezerwowe są włączane tylko w przypadku awarii głównych. Ta aktywacja może być wykonana automatycznie lub ręcznie. Redundancja może obejmować użycie jednostek zapasowych i bloków narzędzi zainstalowanych zamiast uszkodzonych, a te elementy są następnie uważane za część systemu.

Dla głównego przypadku wykładniczego rozkładu awarii dla małych wartości t, tj. Przy wystarczająco wysokiej niezawodności elementów, prawdopodobieństwo awarii systemu (ryc. 2.4) jest równe () Qst (t).

Jeśli elementy są takie same, to () () Qst(t).

Formuły są ważne pod warunkiem, że przełączanie jest absolutnie niezawodne. W tym przypadku prawdopodobieństwo niepowodzenia w n! razy mniej niż przy rezerwacji stałej.

Mniejsza szansa na awarię jest zrozumiała, ponieważ mniej elementów jest obciążonych. Jeśli przełączanie nie jest wystarczająco niezawodne, wzmocnienie można łatwo stracić.

Aby zachować wysoką niezawodność systemów redundantnych, uszkodzone elementy muszą być naprawiane lub wymieniane.

Stosowane są systemy redundantne, w których awarie (w ramach liczby elementów redundantnych) stwierdzane są podczas przeglądów okresowych oraz systemy, w których awarie są rejestrowane w momencie ich wystąpienia.

W pierwszym przypadku system może rozpocząć pracę z uszkodzonymi elementami.

Następnie przeprowadzane są obliczenia niezawodności dla okresu od ostatniej kontroli. Jeśli przewiduje się natychmiastowe wykrycie awarii, a system kontynuuje pracę podczas wymiany elementów lub przywracania ich sprawności, to awarie są niebezpieczne do czasu zakończenia naprawy iw tym czasie oceniana jest niezawodność.

W systemach z redundantną substytucją połączenie redundantnych maszyn lub jednostek jest wykonywane przez człowieka, system elektromechaniczny lub nawet czysto mechaniczny. W tym drugim przypadku wygodnie jest zastosować sprzęgła jednokierunkowe.

Istnieje możliwość zamontowania na tej samej osi silnika głównego i rezerwowego ze sprzęgłami jednokierunkowymi z automatycznym uruchamianiem silnika rezerwowego na sygnał ze sprzęgła odśrodkowego.

Jeśli dopuszczalna jest praca silnika rezerwowego na biegu jałowym (rezerwa nieobciążona), wówczas sprzęgło odśrodkowe nie jest zainstalowane. W tym przypadku silnik główny i rezerwowy są również połączone z korpusem roboczym za pomocą sprzęgieł jednokierunkowych, a przełożenie z silnika rezerwowego na korpus roboczy jest nieco mniejsze niż z silnika głównego.

Rozważmy niezawodność zduplikowanych elementów w okresach odtwarzania uszkodzonego elementu pary.

Jeśli wyznaczymy wskaźnik awaryjności głównego elementu, p rezerwy i

Średni czas naprawy, a następnie prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy Р(t) = 0

– – –

Aby obliczyć takie złożone systemy, stosuje się twierdzenie Bayesa o całkowitym prawdopodobieństwie, które po zastosowaniu do niezawodności jest sformułowane w następujący sposób.

Prawdopodobieństwo awarii systemu Q st \u003d Q st (X działa) Px + Qst (X nie działa) Q x, gdzie P x i Q x to prawdopodobieństwo działania i odpowiednio niesprawności elementu X. Struktura wzoru jest jasna, ponieważ P x i Q x można przedstawić jako ułamek czasu z działającym i odpowiednio niedziałającym elementem X.

Prawdopodobieństwo awarii systemu ze zdatnością elementu X określa się jako iloczyn prawdopodobieństwa awarii obu elementów, tj.

Q st (X działa) \u003d Q A "Q B" \u003d (1 - P A ") (1 - P B") Prawdopodobieństwo awarii systemu, gdy element X nie działa Qst (X nie działa) \u003d Q AA "Q BB" \u003d (1 - P AA")(1 - P BB") Prawdopodobieństwo awarii systemu w przypadku ogólnym Qst = (1 - P A")(1- P B")P X + (1 - P AA")( 1 - P BB") Q x .

W złożonych systemach trzeba kilkakrotnie zastosować wzór Bayesa.

3. Testy niezawodności Specyfika oceny niezawodności maszyn na podstawie wyników badań Metody obliczeniowe oceny niezawodności nie zostały jeszcze opracowane dla wszystkich kryteriów i nie dla wszystkich części maszyn. Dlatego niezawodność maszyn jako całości jest obecnie oceniana na podstawie wyników testów, które nazywane są determinującymi. Ostateczne testy zwykle przybliżają go do etapu rozwoju produktu. Oprócz badań identyfikacyjnych, przy produkcji seryjnej wyrobów przeprowadzane są również badania kontrolne niezawodności. Przeznaczone są do kontroli zgodności wyrobów seryjnych z wymaganiami niezawodności podanymi w specyfikacjach technicznych z uwzględnieniem wyników badań identyfikacyjnych.

Eksperymentalne metody oceny wiarygodności wymagają zbadania znacznej liczby próbek, długiego czasu i kosztów. Nie pozwala to na właściwe badanie niezawodności maszyn produkowanych w małych seriach, a w przypadku maszyn produkowanych w dużych seriach opóźnia otrzymanie rzetelnych informacji o niezawodności do momentu, gdy oprzyrządowanie jest już wykonane, a wprowadzanie zmian jest bardzo kosztowne. Dlatego przy ocenie i monitorowaniu niezawodności maszyn ważne jest stosowanie możliwych metod ograniczania ilości testów.

Zakres badań wymaganych do potwierdzenia zadanych wskaźników niezawodności ograniczają: 1) tryby forsowania; 2) oceny niezawodności dla niewielkiej liczby lub braku awarii; 3) zmniejszenie liczby próbek poprzez wydłużenie czasu trwania badań; 4) wykorzystanie wszechstronnej informacji o niezawodności części i podzespołów maszyny.

Ponadto zakres testów można ograniczyć poprzez naukowe zaprojektowanie eksperymentu (patrz poniżej), a także poprzez poprawę dokładności pomiarów.

Zgodnie z wynikami badań dla produktów nienaprawialnych z reguły szacuje się i kontroluje prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy, a dla produktów naprawialnych średni czas między awariami i średni czas powrotu do stanu roboczego.

Testy ostateczne W wielu przypadkach testy niezawodności muszą zostać przeprowadzone przed awarią. W związku z tym nie wszystkie produkty (ogólna populacja) są badane, ale niewielka ich część, zwana próbką. W takim przypadku prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy (niezawodność) produktu, średni czas między awariami oraz średni czas regeneracji mogą odbiegać od odpowiednich szacunków statystycznych ze względu na ograniczony i losowy skład próby. Aby uwzględnić tę możliwą różnicę, wprowadzono pojęcie prawdopodobieństwa ufności.

Prawdopodobieństwo ufności (niezawodność) to prawdopodobieństwo, że prawdziwa wartość oszacowanego parametru lub charakterystyki liczbowej mieści się w danym przedziale, zwanym przedziałem ufności.

Przedział ufności dla prawdopodobieństwa Р jest ograniczony dolną i górną granicą ufności РВ:

Ver(Рн Р Рв) =, (3.1) prawdopodobieństwo wpadnięcia w przedział ograniczony z obu stron. Podobnie przedział ufności dla średniego czasu międzyawaryjnego ograniczony jest przez T H i T B, a dla średniego czasu regeneracji przez granice T BH, T BB.

W praktyce głównym przedmiotem zainteresowania jest jednostronne prawdopodobieństwo, że charakterystyka liczbowa jest nie mniejsza niż dolna lub nie wyższa niż górna granica.

W szczególności pierwszy warunek dotyczy prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy i średniego czasu międzyawaryjnego, drugi – średniego czasu powrotu do sprawności.

Na przykład dla prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy warunek ma postać Ver (Рн Р) =. (3.2) Tutaj - jednostronne prawdopodobieństwo ufności znalezienia rozpatrywanej cechy liczbowej w przedziale ograniczonym z jednej strony. Prawdopodobieństwo na etapie eksperymentów z próbkami zwykle przyjmuje się jako równe 0,7 ... 0,8, na etapie przenoszenia rozwoju do produkcji masowej 0,9 ... 0,95. Niższe wartości są typowe dla przypadku produkcji na małą skalę i wysokich kosztów badań.

Poniżej przedstawiono wzory na oszacowania oparte na wynikach testów dolnej i górnej granicy ufności rozpatrywanych charakterystyk liczbowych z zadanym prawdopodobieństwem ufności. Jeżeli konieczne jest wprowadzenie dwustronnych granic ufności, to powyższe wzory są również odpowiednie dla takiego przypadku.

W tym przypadku zakłada się, że prawdopodobieństwa osiągnięcia górnej i dolnej granicy są takie same i wyraża się je określoną wartością.

Ponieważ (1 +) + (1 -) = (1 -), to = (1+) / 2 Produkty nieodzyskiwalne. Najczęstszym przypadkiem jest sytuacja, w której wielkość próby jest mniejsza niż jedna dziesiąta ogólnej populacji. W tym przypadku rozkład dwumianowy służy do oszacowania dolnego Рn i górnego Р w granicach prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy. Przy testowaniu n produktów przyjmuje się, że prawdopodobieństwo osiągnięcia każdej z granic ufności 1- jest równe prawdopodobieństwu wystąpienia w jednym przypadku nie więcej niż m awarii, w drugim przypadku nie mniej niż m awarii!

(1 n) n1 = 1 – ; (3.3) = 0 !()!

(1 c) n = 1 – ; (3.4) !()!

– – –

Wymuszanie trybu testowego.

Zmniejszenie zakresu testów przez wymuszenie trybu. Zazwyczaj żywotność maszyny zależy od poziomu napięcia, temperatury i innych czynników.

Jeśli zbada się naturę tej zależności, to czas trwania testów można skrócić od czasu t do czasu tf, wymuszając tryb testu tf = t/Ky, gdzie Ku = współczynnik przyspieszenia, a, f - średni czas do uszkodzenia w tryb normalny i wymuszony.

W praktyce czas trwania testów skraca się poprzez wymuszenie trybu nawet 10-krotnie. Wadą metody jest zmniejszona dokładność ze względu na konieczność stosowania deterministycznych zależności parametru granicznego od czasu pracy do konwersji na rzeczywiste tryby pracy oraz ze względu na niebezpieczeństwo przełączenia na inne kryteria awarii.

Wartości ky obliczane są z zależności, która łączy zasób z czynnikami wymuszającymi. W szczególności przy zmęczeniu w strefie nachylonej gałęzi krzywej Wöhlera lub przy zużyciu mechanicznym zależność między zasobem a naprężeniami w części ma postać mt = const, gdzie m wynosi średnio: przy zginaniu dla ulepszonego i znormalizowanego stale - 6, do utwardzonych - 9..12, przy obciążeniu stykowym ze wstępnym dotknięciem wzdłuż linii - ok. 6, podczas zużycia w warunkach słabego smarowania - od 1 do 2, przy smarowaniu okresowym lub stałym, ale niedoskonałym tarciem - ok. 3. W takich przypadkach Ku \u003d (f /) t , gdzie i f są napięciami w trybach nominalnym i wzmacniającym.

W przypadku izolacji elektrycznej „reguła 10 stopni” jest w przybliżeniu sprawiedliwa: przy wzroście temperatury o 10 ° zasoby izolacji zmniejszają się o połowę. Zasoby olejów i smarów w łożyskach zmniejszają się o połowę wraz ze wzrostem temperatury: o 9...10° dla olejów organicznych i 12...20° dla olejów i smarów nieorganicznych. Dla izolacji i smarów można przyjąć Ky = (f/)m, gdzie i F

Temperatura w trybach nominalnym i doładowania, °С; m dotyczy olejów i smarów izolacyjnych oraz organicznych - około 7, dla olejów i smarów nieorganicznych - 4 ... 6.

Jeżeli tryb pracy wyrobu jest zmienny, to przyspieszenie badań można uzyskać poprzez wykluczenie ze spektrum obciążeń, które nie powodują efektu niszczącego.

Zmniejszenie liczby próbek poprzez ocenę wiarygodności braku lub małej liczby awarii. Z analizy wykresów wynika, że aby potwierdzić tę samą dolną granicę Рn prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy z pewnym prawdopodobieństwem, należy przetestować im mniej produktów, tym większa wartość zachowania poszczególnych operacji P* = l - m/n. Z kolei częstotliwość P* rośnie wraz ze spadkiem liczby awarii m. Nasuwa to wniosek, że dzięki uzyskaniu oszacowania przy niewielkiej liczbie lub braku uszkodzeń można nieco zmniejszyć liczbę produktów wymaganych do potwierdzenia danej wartości Рн.

Należy zauważyć, że w tym przypadku naturalnie wzrasta ryzyko niepotwierdzenia wartości zadanej Рн, tzw. ryzyko producenta. Na przykład przy = 0,9, aby potwierdzić Pn = 0,8, jeśli testowane jest 10; 20; 50 produktów, to częstotliwość nie powinna być odpowiednio mniejsza niż 1,0; 0,95; 0,88. (Przypadek P* = 1,0 odpowiada bezawaryjnej pracy wszystkich produktów w próbie.) Niech prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy P badanego produktu wynosi 0,95. Wtedy w pierwszym przypadku ryzyko producenta jest duże, ponieważ średnio na każdą próbkę 10 produktów przypadać będzie połowa produktu wadliwego, a więc prawdopodobieństwo otrzymania próbki bez produktów wadliwych jest bardzo małe, w drugim - ryzyko jest bliskie 50%, w trzecim - najmniejsze.

Pomimo dużego ryzyka odrzucenia swoich produktów, producenci produktów często planują testy z zerową awaryjnością, zmniejszając ryzyko poprzez wprowadzenie niezbędnych rezerw do projektu i związany z tym wzrost niezawodności produktu. (3.15) na wyrobie, pod warunkiem, że podczas badania nie wystąpią żadne awarie.

Przykład. Określ liczbę n produktów wymaganych do badania przy m = 0, jeśli podano Pn = 0,9; 0,95; 0,99 s = 0,9.

Rozwiązanie. Po wykonaniu obliczeń odpowiednio według wzoru (3.15) mamy n = 22; 45; 229.

Podobne wnioski wynikają z analizy wzoru (3.11) i wartości z tabeli. 3.1;

aby potwierdzić tę samą dolną granicę Tn średniego czasu między awariami, wymagane jest, aby im krótszy był całkowity czas trwania testu t, tym mniejsze są dopuszczalne awarie. Najmniejsze t uzyskuje się przy m=0 n 1;2, t = (3,16), natomiast ryzyko niepotwierdzenia Tn jest największe.

Przykład. Wyznacz t dla Tn = 200, = 0,8, t = 0.

Rozwiązanie. Ze stołu. 3.10.2;2 = 3.22. Stąd t \u003d 200 * 3,22 / 2 \u003d 322 godziny.

Zmniejszenie liczby próbek poprzez wydłużenie czasu trwania badania. W tego typu testach produktów ulegających nagłym awariom, w szczególności sprzętu elektronicznego, a także produktów naprawialnych, wyniki są w większości przypadków przeliczane dla danego czasu, przy założeniu rzetelności wykładniczego rozkładu awarii w czasie. W tym przypadku objętość testów nt pozostaje praktycznie stała, a liczba próbek do badań staje się odwrotnie proporcjonalna do czasu badania.

Awaria większości maszyn spowodowana jest różnymi procesami starzenia. Dlatego wykładnicze prawo opisujące rozkład zasobów ich węzłów nie ma zastosowania, ale obowiązują normalne, logarytmicznie normalne prawa lub prawo Weibulla. Przy takich przepisach, wydłużając czas trwania testów, można zmniejszyć liczbę testów. Jeśli więc prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy uznać za wskaźnik niezawodności, który jest typowy dla produktów nienaprawialnych, to wraz ze wzrostem czasu trwania testów liczba badanych próbek maleje bardziej niż w pierwszym przypadku.

W takich przypadkach przypisany zasób t i parametry rozkładu czasu do awarii są powiązane wyrażeniem:

w ramach normalnego prawa

– – –

Łożyska, przekładnie ślimakowe Ściskanie, Odporność na ciepło przenoszenia ciągu Aby ponownie obliczyć oszacowania niezawodności z dłuższego czasu na krótszy, można użyć praw dystrybucji i parametrów tych praw, które charakteryzują rozpraszanie zasobu. W przypadku zmęczenia metali przy zginaniu, pełzania materiałów, starzenia się smaru impregnowanego w łożyskach ślizgowych, starzenia się smaru w łożyskach tocznych i erozji styków, zalecane jest prawo logarytmu normalnego. Odpowiednie odchylenia standardowe logarytmu zasobu Slgf, podstawione do wzoru (3.18), należy przyjąć odpowiednio jako 0,3; 0,3; 0,4; 0,33; 0,4. W przypadku zmęczenia gumy, zużycia części maszyny, zużycia szczotek maszyn elektrycznych zaleca się normalne prawo. Odpowiednie współczynniki zmienności vt, podstawione we wzorze (3.17), wynoszą 0,4; 0,3; 0,4. W przypadku zmęczenia łożysk tocznych obowiązuje prawo Weibulla (3.19) przy współczynniku kształtu 1,1 dla łożysk kulkowych i 1,5 dla łożysk tocznych.

Dane dotyczące praw rozkładu i ich parametrów uzyskano poprzez podsumowanie wyników badań części maszyn publikowanych w literaturze oraz wyników uzyskanych z udziałem autorów. Dane te umożliwiają oszacowanie dolnych granic prawdopodobieństwa braku określonych rodzajów awarii na podstawie wyników badań w czasie t i t. Przy obliczaniu szacunków należy stosować wzory (3.3), (3.5), (3.6), (3.17)...(3.19).

Aby skrócić czas trwania badań, można je wymusić współczynnikiem przyspieszenia Ku, wyznaczanym zgodnie z powyższymi zaleceniami.

Wartości K y, tf, gdzie tf to czas badania próbek w trybie wymuszonym, są zastępowane zamiast t we wzorach (3.17) ... (3.19). W przypadku wykorzystania do przeliczeń wzorów (3.17), (6.18) przy różnicy charakterystyk dyssypacji zasobu w modach eksploatacyjnym vt Slgt i wymuszonym tf, Slgtf, drugie wyrazy we wzorach mnoży się przez współczynniki odpowiednio tf /t lub Slgtf / Slgt Zgodnie z kryteriami wydajności, takimi jak wytrzymałość statyczna, odporność na ciepło itp., liczbę próbek do badań, jak pokazano poniżej, można zmniejszyć, zaostrzając tryb testowy dla parametru, który określa wydajność w stosunku do nominalnej wartości tego parametru. W takim przypadku wystarczy mieć wyniki badań krótkoterminowych. Stosunek między granicznymi wartościami Xpr i efektywnymi wartościami X$ parametru, przy założeniu ich praw rozkładu normalnego, można przedstawić jako

– – –

gdzie ip, uri - kwantyle rozkładu normalnego, odpowiadające prawdopodobieństwu braku uszkodzenia w modach nominalnym i wzmocnionym; Khd, Khdf - nominalna i dokręcona wartość parametru decydującego o wydajności.

Wartość Sx jest obliczana na podstawie parametru zdrowia jako funkcji losowych argumentów (patrz przykład poniżej).

Łączenie szacunków probabilistycznych w oszacowanie niezawodności maszyny. Dla niektórych kryteriów prawdopodobieństwo braku awarii ustala się na podstawie obliczeń, a dla pozostałych - eksperymentalnie. Testy są zwykle przeprowadzane przy obciążeniach, które są takie same dla wszystkich maszyn. Dlatego naturalne jest uzyskiwanie wyliczonych oszacowań niezawodności dla poszczególnych kryteriów również przy stałym obciążeniu. Wówczas zależność między awariami dla uzyskanych ocen niezawodności dla poszczególnych kryteriów można uznać za w dużej mierze wyeliminowaną.

Gdyby według wszystkich kryteriów można było wystarczająco dokładnie obliczyć wartości prawdopodobieństwa braku awarii, wówczas prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy maszyny jako całości podczas przydzielonego zasobu oszacowano by wzorem P = = 1. Jednak, jak zauważono, wielu szacunków probabilistycznych nie można uzyskać bez testowania. W tym przypadku zamiast estymacji Р znajduje się dolną granicę prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy maszyny Рн przy zadanym prawdopodobieństwie ufności =Ver(РнР1).

Niech prawdopodobieństwa braku awarii zostaną znalezione według kryterium h metodą obliczeniową, a według pozostałych l = - h doświadczalnie, a testy podczas przydzielonego zasobu dla każdego z kryteriów przyjmujemy za bezawaryjne. W tym przypadku dolną granicę prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy maszyny, rozpatrywanej jako układ sekwencyjny, można obliczyć ze wzoru Р = Рн; (3.23) =1 gdzie Pnj jest najmniejszą z dolnych granic Рнi...* Pнj,..., Рнi prawdopodobieństwa braku awarii według l kryteriów znalezionych z prawdopodobieństwem ufności a; Pt jest szacowanym prawdopodobieństwem braku awarii według i-tego kryterium.

Fizyczne znaczenie wzoru (3.22) można wyjaśnić w następujący sposób.

Niech testowanych jest n kolejnych systemów i brak awarii podczas testu.

Wtedy zgodnie z (3.5) dolna granica prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy każdego układu będzie wynosiła Рп=У1-а. Wyniki badań można również interpretować jako testy odporności na uszkodzenia pierwszego, drugiego itd. elementu oddzielnie, testowane na n elementach w próbce. W tym przypadku zgodnie z (3.5) dla każdego z nich potwierdzona jest dolna granica Рн = 1. Z porównania wyników wynika, że przy takiej samej liczbie badanych elementów każdego typu Рп = Рнj. Gdyby liczba badanych elementów każdego typu była różna, to Pn byłoby określane na podstawie wartości Pnj uzyskanej dla elementu przy minimalnej liczbie badanych próbek, tj. P = Pn.

Na początku etapu eksperymentalnych badań konstrukcji często dochodzi do awarii maszyny z uwagi na to, że nie została ona jeszcze dostatecznie wykończona. W celu monitorowania skuteczności miar niezawodności realizowanych w procesie projektowania pożądane jest przynajmniej przybliżone oszacowanie wartości dolnej granicy prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy maszyny z wyników badań w obecności awarii. Aby to zrobić, możesz użyć wzoru n \u003d (Pn / P)

– – –

P jest największym z oszacowań punktowych 1 *… *; mj to liczba awarii testowanych produktów. Reszta zapisu jest taka sama jak we wzorze (3.22).

Przykład. Należy oszacować c = 0,7 Рn maszyny. Samochód przeznaczony jest do pracy w zakresie temperatur otoczenia od +20°C do -40°C w wyznaczonym zasobie t=200h. 2 próbki badano przez t = 600 hw normalnej temperaturze i 2 próbki przez krótki czas w -50 °C. Nie było odpowiedzi. Maszyna różni się od prototypów, które sprawdziły się jako bezawaryjne, rodzajem smarowania zespołu łożyskowego oraz zastosowaniem aluminium do wykonania osłony łożyska. Odchylenie standardowe szczeliny-interferencji między częściami stykającymi się zespołu łożyska, wyliczone jako pierwiastek z sumy kwadratów odchyleń standardowych: luz początkowy łożyska, efektywne szczeliny-interfejsu łożysko-wał a łożyskiem z tarczą końcową wynosi S = 0,0042 mm. Zewnętrzna średnica łożyska D=62mm.

Rozwiązanie. Akceptujemy, że możliwymi rodzajami awarii maszyn są awarie łożysk spowodowane starzeniem się środka smarnego i zakleszczanie się łożysk w niskich temperaturach. Bezawaryjne testowanie dwóch produktów daje wzór (3.5) przy = 0,7 Рнj = 0,55 w trybie testowym.

Przyjmuje się, że rozkład uszkodzeń związanych ze starzeniem smaru jest logarytmicznie normalny z parametrem Slgt = 0,3. Dlatego do przeliczeń używamy wzoru (3.18).

Podstawiając do niego t = 200 h, ti = 600 h, S lgt = 0,3 i kwantyl odpowiadający prawdopodobieństwu 0,55 otrzymujemy kwantyl, a na nim dolną granicę prawdopodobieństwa braku uszkodzeń z powodu starzenia się smaru , równe 0,957.

Ściśnięcie łożyska jest możliwe dzięki różnicy współczynników rozszerzalności liniowej stali st i aluminium al. Wraz ze spadkiem temperatury wzrasta ryzyko przyszczypnięcia. Dlatego traktujemy temperaturę jako parametr określający wydajność.

W tym przypadku napięcie wstępne łożyska zależy liniowo od temperatury ze współczynnikiem proporcjonalności równym (al - st) D. Zatem odchylenie standardowe temperatury Sx powodujące próbkowanie przerwy jest również liniowo związane z odchyleniem standardowym przerwy - interferencja Sx=S/(al-st)D. Podstawiając we wzorze (3.21) Хд = -40°С; HDF = -50°С; Sx = 6° i kwantyl u oraz odpowiadające im prawdopodobieństwo 0,55 i znajdując prawdopodobieństwo z otrzymanej wartości kwantyla, otrzymujemy dolną granicę prawdopodobieństwa braku uszczypnięcia 0,963.

Po podstawieniu otrzymanych wartości oszacowań do wzoru (3.22) otrzymujemy dolną granicę prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy maszyny jako całości równą 0,957.

W lotnictwie od dawna stosowana jest następująca metoda zapewniania niezawodności:

samolot jest wprowadzany do produkcji seryjnej, jeśli testy stanowiskowe jednostek w granicznych trybach pracy stwierdzą ich praktyczną niezawodność, a ponadto jeśli samolot wiodący (zwykle 2 lub 3 egzemplarze) latał bezawaryjnie za potrójny zasób. Powyższa ocena probabilistyczna, naszym zdaniem, stanowi dodatkowe uzasadnienie dla przypisania wymaganego zakresu badań projektowych według różnych kryteriów wydajnościowych.

Badania weryfikacyjne Weryfikacja zgodności rzeczywistego poziomu niezawodności z określonymi wymaganiami dla wyrobów nienaprawialnych można najprościej sprawdzić metodą kontroli jednoetapowej. Ta metoda jest również wygodna do kontrolowania średniego czasu regeneracji regenerowanych produktów. Do kontroli średniego czasu między awariami produktów regenerowanych najskuteczniejszą metodą jest metoda kontroli sekwencyjnej. W testach jednoetapowych wniosek o niezawodności dokonywany jest po wyznaczonym czasie testu i na podstawie łącznego wyniku testu. W metodzie sekwencyjnej weryfikacja zgodności wskaźnika niezawodności z określonymi wymaganiami odbywa się po każdej kolejnej awarii i jednocześnie stwierdza się, czy badania można przerwać, czy też należy je kontynuować.

Podczas planowania przypisuje się liczbę badanych próbek n, czas badania każdej z nich t oraz dopuszczalną liczbę uszkodzeń t. Wstępnymi danymi do przypisania tych parametrów są: ryzyko dostawcy (producenta)*, ryzyko konsument *, wartość akceptacji i odrzucenia kontrolowanego wskaźnika.

Ryzyko dostawcy to prawdopodobieństwo, że dobra partia, której produkty mają poziom niezawodności równy lub lepszy od określonego, zostanie odrzucona na podstawie wyników badań próbki.

Ryzyko klienta to prawdopodobieństwo, że zła partia, której produkty mają poziom niezawodności gorszy niż określony, zostanie przyjęta zgodnie z wynikami badań.

Wartości * i * są przypisane z serii liczb 0,05; 0,1; 0,2. W szczególności uzasadnione jest oznaczenie * = * Pozycje nienaprawialne. Za poziom odrzucenia prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy P(t) z reguły przyjmuje się wartość Pn(t) określoną w specyfikacjach technicznych. Za akceptowalną wartość prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy Pa(t) przyjmuje się duże P(t). Jeżeli czas testu i tryb pracy są równe podanym, wówczas liczba badanych próbek n i dopuszczalna liczba awarii t przy jednostopniowej metodzie kontroli są obliczane za pomocą wzorów!

(1 ()) () = 1 – * ;

– – –

Dla konkretnego przypadku wykresy kolejnych testów niezawodności przedstawiono na rys. 3.1. Jeżeli po kolejnej awarii dostaniemy się na wykresie w obszarze poniżej linii zgodności, to wyniki badań uznajemy za pozytywne, jeśli w obszarze powyżej linii niezgodności – negatywne, jeśli między liniami zgodności i niezgodności, to testy trwają.

– – –

9. Przewidzieć liczbę uszkodzeń badanych próbek. Uważa się, że węzeł uległ awarii lub ulegnie awarii podczas pracy w czasie T / n, jeżeli: a) na podstawie obliczeń lub testów uszkodzeń typu 1, 2 z tabeli. 3.3 ustalono, że zasoby są mniejsze niż Tn lub nie jest zapewniona operatywność; b) obliczenie lub badanie pod kątem uszkodzeń typu 3 z tabeli. 3.3 uzyskuje się średni czas między awariami, pomniejszony o Tn; c) podczas testów wystąpiła awaria; d) przewidując zasób, ustala się, że dla każdej awarii typu 4...10 tab. 3,3 tiT/n.

10. Podzielić podstawowe awarie, które wystąpiły podczas testowania i przewidzieć na podstawie obliczeń, na dwie grupy: 1) określenie częstotliwości konserwacji i napraw, tj. te, którym można zapobiec, wykonując prace regulowane, jest możliwe i celowe; 2) określenie średniego czasu między awariami, tj. takimi, którym zapobieganie poprzez wykonanie takich prac jest niemożliwe lub niewskazane.

Dla każdego rodzaju awarii z pierwszej grupy opracowywane są czynności związane z rutynową konserwacją, które są zawarte w dokumentacji technicznej.

Liczbę uszkodzeń drugiego typu sumuje się i według łącznej liczby, uwzględniając postanowienia ust. 2, sumuje się wyniki badań.

Kontrola średniego czasu regeneracji. Przyjmuje się, że poziom odrzucania średniego czasu regeneracji Тв jest równy wartości Твв określonej w specyfikacjach technicznych. Za akceptowalną wartość czasu powrotu T przyjmuje się mniejszą wartość Tv. W konkretnym przypadku możesz wziąć T \u003d 0,5 * TV.

Sterowanie jest dogodnie przeprowadzane metodą jednoetapową.

Zgodnie ze wzorem TV 1 ;2 =, (3,25) TV;2

– – –

Stosunek ten jest jednym z podstawowych równań teorii niezawodności.

Do najważniejszych ogólnych zależności niezawodności należą zależności niezawodności systemów od niezawodności elementów.

Rozważmy niezawodność najprostszego modelu projektowego układu elementów połączonych szeregowo (rys. 3.2), który jest najbardziej typowy dla budowy maszyn, w którym awaria każdego elementu powoduje awarię układu, a awarie zakłada się, że elementy są niezależne.

P1(t) P2(t) P3(t) 3.2. Układ sekwencyjny Skorzystajmy ze znanego twierdzenia o mnożeniu prawdopodobieństwa, zgodnie z którym prawdopodobieństwo iloczynu, czyli łącznego wystąpienia niezależnych zdarzeń, jest równe iloczynowi prawdopodobieństw tych zdarzeń. Zatem prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy systemu jest równe iloczynowi prawdopodobieństw bezawaryjnej pracy poszczególnych elementów, tj. Р st (t) = Р1 (t) Р2 (t) ... Рn (t).

Jeżeli Р1(t) = Р2(t) = … = Рn(t), to Рst(t) = Рn1(t). Dlatego niezawodność złożonych systemów jest niska. Np. jeśli układ składa się z 10 elementów z prawdopodobieństwem bezawaryjnej pracy 0,9 (jak w łożyskach tocznych), to całkowite prawdopodobieństwo wynosi 0,910 0,35 Zwykle prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy elementów jest dość duże, zatem wyrażając P1(t), P 2 (t ), … Р n (t) przez prawdopodobieństwa cofnięć i korzystając z teorii obliczeń przybliżonych, otrzymujemy Рst(t) = … 1 – , ponieważ iloczyny dwóch małe ilości można pominąć.

Dla Q 1 (t) = Q 2 (t) =...= Qn(t) otrzymujemy Рst = 1-nQ1(t). Niech w układzie sześciu identycznych kolejnych elementów P1(t) = 0,99. Wtedy Q1(t)=0,01 i Рst(t)=0,94.

Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy musi być możliwe do wyznaczenia dla dowolnego okresu czasu. Z twierdzenia o mnożeniu prawdopodobieństwa (+) P(T + l) = P(T) P(t) lub P(t) =, () gdzie P (T) i P (T + t) są prawdopodobieństwami nie- działanie awaryjne w czasie odpowiednio T i T + t; P(t) jest prawdopodobieństwem warunkowym bezawaryjnej pracy przez czas t (wprowadzono tu termin „warunkowy”, ponieważ prawdopodobieństwo to wyznacza się przy założeniu, że produkty nie uległy awarii przed rozpoczęciem przedziału czasu lub czas operacyjny).

Niezawodność podczas normalnej eksploatacji W tym okresie stopniowe awarie jeszcze się nie pojawiają, a niezawodność charakteryzuje się nagłymi awariami.

Awarie te są spowodowane niekorzystnym splotem wielu okoliczności i dlatego mają stałą intensywność, która nie zależy od wieku produktu:

(t) = = const, gdzie = 1 / m t ; m t - średni czas do awarii (zwykle w godzinach). Następnie wyraża się go jako liczbę awarii na godzinę i z reguły jest to mały ułamek.

Prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy P(t) = 0 = e - t Jest zgodne z wykładniczym prawem rozkładu czasu bezawaryjnej pracy i jest takie samo dla każdego identycznego okresu w okresie normalnej pracy.

Prawo rozkładu wykładniczego może przybliżać czas pracy szerokiej gamy obiektów (produktów): zwłaszcza maszyn krytycznych eksploatowanych w okresie po zakończeniu docierania, a przed wyraźnym przejawem stopniowych awarii; elementy wyposażenia radioelektronicznego; maszyny z sukcesywną wymianą uszkodzonych części; maszyny wraz z urządzeniami elektrycznymi i hydraulicznymi oraz układami sterowania itp.; złożone obiekty składające się z wielu elementów (jednocześnie czas pracy każdego z nich nie może być rozłożony zgodnie z prawem wykładniczym; konieczne jest jedynie, aby awarie jednego elementu, który nie przestrzega tego prawa, nie dominowały nad pozostałymi).

Podajmy przykłady niekorzystnej kombinacji warunków pracy części maszyn, które powodują ich nagłą awarię (awarię). W przypadku przekładni zębatej może to być działanie maksymalnego obciążenia szczytowego na najsłabszy ząb, gdy zazębia się on wierzchołkowo i oddziałuje z zębem współpracującego koła, w którym błędy podziałki minimalizują lub wykluczają udział drugiej pary zębów . Taki przypadek może wystąpić dopiero po wielu latach eksploatacji lub wcale.

Przykładem niekorzystnej kombinacji warunków powodujących pęknięcie wału może być działanie maksymalnego obciążenia szczytowego w miejscu najbardziej osłabionych włókien końcowych wału w płaszczyźnie obciążenia.

Istotną zaletą rozkładu wykładniczego jest jego prostota: ma tylko jeden parametr.

Jeżeli, jak zwykle, t 0,1, to wzór na prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy jest uproszczony w wyniku rozwinięcia w szereg i odrzucenia małych wyrazów:

– – –

gdzie N to całkowita liczba obserwacji. Wtedy = 1/.

Możesz także użyć metody graficznej (ryc. 1.4): umieść punkty doświadczalne we współrzędnych t i - lg P (t).

Znak minus jest wybrany, ponieważ P(t)L, a zatem lg P(t) jest wartością ujemną.

Następnie logarytmując wyrażenie na prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy: lgР(t) = - t lg e = - 0,343 t, dochodzimy do wniosku, że tangens kąta prostej poprowadzonej przez punkty doświadczalne jest równy do tg = 0,343, skąd = 2,3tg zakończyć badanie wszystkich próbek.

Papier prawdopodobieństwa (papier ze skalą, w której zakrzywiona funkcja rozkładu jest przedstawiona jako linia prosta) powinien mieć skalę półlogarytmiczną dla rozkładu wykładniczego.

Dla układu Рst (t) =. Jeśli 1 \u003d 2 \u003d ... \u003d n, to Рst (t) \u003d. Zatem prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy układu składającego się z elementów z prawdopodobieństwem bezawaryjnej pracy według prawa wykładniczego również podlega prawu wykładniczemu, a awaryjności poszczególnych elementów są sumowane. Korzystając z prawa rozkładu wykładniczego, łatwo jest określić średnią liczbę produktów i, które ulegną awarii w danym momencie, oraz średnią liczbę produktów Np, które pozostaną sprawne. w t0,1n Nt; Np N(1 - t).

Przykład. Oszacuj prawdopodobieństwo P(t) braku nagłych awarii mechanizmu w czasie t = 10000 h, jeżeli awaryjność = 1/mt = 10 – 8 1/h 10-4 0,1, to korzystamy z przybliżonej zależności P ( t) = 1- t = 1 - 10 - 4 = 0,9999 Obliczenie według dokładnej zależności P (t) = e - t z dokładnością do czterech miejsc po przecinku daje dokładne dopasowanie .

Niezawodność w okresie awarii stopniowych Awarie stopniowe 1 wymagają praw rozkładu czasu pracy, które dają najpierw małą gęstość rozkładu, następnie maksimum, a następnie spadek związany ze spadkiem liczby sprawnych elementów.

Ze względu na różnorodność przyczyn i warunków występowania awarii w tym okresie, do opisu niezawodności stosuje się kilka praw rozkładu, które ustala się poprzez przybliżenie wyników badań lub obserwacji w eksploatacji.

– – –

gdzie t i s są szacunkami oczekiwań matematycznych i odchylenia standardowego.

Zbieżność parametrów i ich oszacowań wzrasta wraz z liczbą prób.

Czasami wygodniej jest operować dyspersją D = S 2.

Oczekiwanie matematyczne określa na wykresie (patrz ryc. 1.5) położenie pętli, a odchylenie standardowe określa szerokość pętli.

Krzywa gęstości rozkładu jest ostrzejsza i wyższa, im mniejsze S.

Zaczyna się od t = - i rozciąga się do t = +;

Nie jest to znacząca wada, zwłaszcza jeśli mt 3S, ponieważ obszar zarysowany przez gałęzie krzywej gęstości idące do nieskończoności, wyrażające odpowiadające im prawdopodobieństwo awarii, jest bardzo mały. Zatem prawdopodobieństwo awarii dla okresu czasu przed mt - 3S wynosi tylko 0,135% i zwykle nie jest uwzględniane w obliczeniach. Prawdopodobieństwo niepowodzenia w mt - 2S wynosi 2,175%. Największa rzędna krzywej gęstości rozkładu wynosi 0,399/S

– – –

Operacje z rozkładem normalnym są prostsze niż z innymi, dlatego często są zastępowane innymi rozkładami. Dla małych współczynników zmienności S/mt rozkład normalny dobrze zastępuje rozkłady dwumianowy, Poissona i logarytmiczno-normalny.

Rozkład sumy niezależnych zmiennych losowych U = X + Y + Z, zwany złożeniem rozkładów, o rozkładzie normalnym wyrazów jest również rozkładem normalnym.

Matematyczne oczekiwanie i wariancja składu to odpowiednio m u = m x + m y + mz ; S2u = S2x + S2y + S2z gdzie mx, my, mz to matematyczne oczekiwania zmiennych losowych;

X, Y, Z, S2x, S2y, S2z - dyspersja tych samych wartości.

Przykład. Oszacuj prawdopodobieństwo P(t) bezawaryjnej pracy ruchomego interfejsu nadającego się do noszenia przez t = 1,5 * 104 godzin, jeśli zasób zużycia podlega rozkładowi normalnemu o parametrach mt = 4 * 104 godzin, S = 104 godzin.

1.5104 4104 Rozwiązanie. Znajdź kwantyl w górę = = - 2,5; zgodnie z tabelą 1.1 określamy, że P(t) = 0,9938.

Przykład. Oszacuj 80% zasobu t0,8 gąsienicy ciągnika, jeżeli wiadomo, że trwałość gąsienicy jest ograniczona zużyciem, zasób podlega rozkładowi normalnemu o parametrach mt = 104 h; S = 6*103 godz.

Rozwiązanie. przy Р(t) = 0,8; w górę = - 0,84:

T0,8 \u003d mt + upS \u003d 104 - 0,84 * 6 * 103 5 * 103 godz.

Rozkład Weibulla jest dość uniwersalny, obejmuje szeroki zakres przypadków zmiany prawdopodobieństw poprzez zmianę parametrów.

Wraz z logarytmicznie normalnym rozkładem zadowalająco opisuje trwałość zmęczeniową części, żywotność do awarii łożysk, lamp elektronicznych. Służy do oceny niezawodności części i podzespołów maszyn, w szczególności samochodów, urządzeń dźwigowych i transportowych oraz innych.

Służy również do oceny niezawodności awarii podczas docierania.

Rozkład charakteryzuje następująca funkcja prawdopodobieństwa bezawaryjnej pracy (rys. 1.8) Р(t) = 0 Awaryjność (t) =

– – –

wprowadzamy notację y \u003d - lgР (t) i przyjmujemy logarytm:

log = mlg t – A, gdzie A = logt0 + 0,362.

Naniesienie wyników badań na wykres we współrzędnych lg t - lg y (ryc.

1.9) i przeciągając przez otrzymane punkty prostą, otrzymujemy m=tg ; lg t0 = A gdzie jest kątem nachylenia prostej do osi x; A - odcinek odcięty linią prostą na osi y.

Niezawodność układu identycznych elementów połączonych szeregowo, zgodnych z rozkładem Weibulla, jest również zgodna z rozkładem Weibulla.

Przykład. Oszacuj prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy P(t) łożysk tocznych dla t=10 h, jeśli trwałość łożyska opisuje rozkład Weibulla o parametrach t0 = 104

– – –

gdzie znaki i П oznaczają sumę i iloczyn.

Dla nowych produktów T=0 i Pni(T)=1.

na ryc. 1.10 przedstawia krzywe prawdopodobieństwa braku awarii nagłych, awarii stopniowych oraz krzywą prawdopodobieństwa pracy bezawaryjnej przy połączonym działaniu awarii nagłych i stopniowych. Początkowo, gdy wskaźnik stopniowej awaryjności jest niski, krzywa podąża za krzywą PB(t), a następnie gwałtownie opada.

W okresie awarii stopniowych ich intensywność jest z reguły wielokrotnie większa niż awarii nagłych.

Specyfika niezawodności produktów regenerowanych Awarie pierwotne są brane pod uwagę w przypadku produktów nienaprawialnych, a awarie pierwotne i powtarzające się w przypadku produktów nadających się do naprawy. Wszystkie uzasadnienia i warunki dotyczące produktów nienaprawialnych mają zastosowanie do podstawowych awarii produktów regenerowanych.

W przypadku produktów odnowionych wykresy działania na rys. 1 mają charakter orientacyjny.

1.11.a i praca ryc. 1.11. b produkty regenerowane. Pierwsze pokazują okresy pracy, naprawy i profilaktyki (przeglądy), drugie - okresy pracy. Z biegiem czasu okresy pracy między naprawami stają się coraz krótsze, a okresy napraw i konserwacji wydłużają się.

Bezawaryjność wyrobów regenerowanych charakteryzuje się wartością (t) – średnią liczbą uszkodzeń w czasie t (t) =

– – –

Jak wiadomo. W przypadku nagłych awarii produktu prawo rozkładu czasu do awarii ma charakter wykładniczy z intensywnością. Jeżeli produkt po awarii zostanie wymieniony na nowy (produkt regenerowalny), to tworzy się strumień awarii, którego parametr (t) nie zależy od t, tj. (t) = const i jest równy intensywności. Przyjmuje się, że przepływ nagłych awarii jest stacjonarny, tzn. średnia liczba awarii na jednostkę czasu jest stała, zwyczajna, w której występuje nie więcej niż jedna awaria jednocześnie i bez następstw, co oznacza wzajemną niezależność występowania awarii w różnych (nienakładających się) odstępach czasu.

Dla stacjonarnego, zwykłego przepływu awarii (t)= =1/T, gdzie T jest średnim czasem między awariami.

Interesujące jest niezależne rozważenie stopniowych awarii produktów naprawialnych, ponieważ czas regeneracji po stopniowych awariach jest zwykle znacznie dłuższy niż po nagłych awariach.

Przy połączonym działaniu nagłych i stopniowych awarii dodaje się parametry przepływów awarii.

Przepływ stopniowych (zużyciowych) uszkodzeń staje się stacjonarny, gdy czas pracy t jest znacznie większy od wartości średniej. Tak więc, przy normalnym rozkładzie czasu do uszkodzenia, wskaźnik awaryjności wzrasta monotonnie (patrz ryc. 1.6. c), a parametr wskaźnika awaryjności (t) najpierw wzrasta, a następnie zaczynają się oscylacje, które zanikają na poziomie 1 / (ryc. 1.12). Zaobserwowane maksima (t) odpowiadają średniemu czasowi do zniszczenia pierwszej, drugiej, trzeciej itd. generacji.

W złożonych produktach (systemach) parametr przepływu awaryjnego jest rozpatrywany jako suma parametrów przepływu awaryjnego. Przepływy komponentów można rozpatrywać według węzłów lub typów urządzeń, na przykład mechanicznych, hydraulicznych, elektrycznych, elektronicznych i innych (t) = 1(t) + 1(t) + …. W związku z tym średni czas między awariami produktu (podczas normalnej pracy)

– – –

gdzie Tr Tp Trem - średnia wartość czasu pracy, przestoju, naprawy.

4. WYKONANIE GŁÓWNYCH ELEMENTÓW

SYSTEMY TECHNICZNE

4.1 Sprawność elektrowni Trwałość – jedna z najważniejszych cech niezawodności maszyn – determinowana jest przez poziom techniczny wyrobów, przyjęty system obsługi i remontów, warunki i tryby eksploatacji.

Zaostrzenie trybu pracy dla jednego z parametrów (obciążenie, prędkość lub czas) prowadzi do zwiększenia tempa zużycia poszczególnych elementów i skrócenia żywotności maszyny. W tym zakresie uzasadnienie racjonalnego trybu pracy maszyny jest niezbędne dla zapewnienia trwałości.

Warunki pracy elektrowni maszyn charakteryzują się zmiennymi trybami pracy obciążenia i prędkości, dużym zapyleniem i dużymi wahaniami temperatury otoczenia oraz drganiami podczas pracy.

Te warunki decydują o trwałości silników.

Reżim temperaturowy elektrowni zależy od temperatury otoczenia. Konstrukcja silnika musi zapewniać normalną pracę w temperaturze otoczenia C.

Intensywność drgań podczas pracy maszyn jest szacowana na podstawie częstotliwości i amplitudy drgań. Zjawisko to powoduje zwiększone zużycie części, luzowanie się elementów złącznych, wycieki paliw i smarów itp.

Głównym ilościowym wskaźnikiem trwałości elektrowni jest jej zasób, który zależy od warunków eksploatacji.

Należy zauważyć, że awaria silnika jest najczęstszą przyczyną awarii maszyn. Jednocześnie większość awarii wynika z przyczyn eksploatacyjnych: gwałtownego przekroczenia dopuszczalnego obciążenia, stosowania zanieczyszczonych olejów i paliw itp. Tryb pracy silnika charakteryzuje się rozwiniętą mocą, prędkością obrotową wału korbowego, temperaturami pracy olej i płyn chłodzący. Dla każdej konstrukcji silnika istnieją optymalne wartości tych wskaźników, przy których efektywność użytkowania i trwałość silników będzie maksymalna.

Wartości wskaźników gwałtownie odbiegają podczas uruchamiania, rozgrzewania i zatrzymywania silnika, dlatego w celu zapewnienia trwałości konieczne jest uzasadnienie metod użytkowania silników na tych etapach.

Uruchomienie silnika następuje w wyniku podgrzania powietrza w cylindrach na końcu suwu sprężania do temperatury tc, która osiąga temperaturę samozapłonu paliwa tt. Zazwyczaj przyjmuje się, że tc tT +1000 C. Wiadomo, że tt = 250...300 °С. Wtedy warunkiem uruchomienia silnika jest tc 350 ... 400 °С.

Temperatura powietrza tc, °C, na końcu suwu sprężania zależy od ciśnienia p i temperatury otoczenia oraz stopnia zużycia zespołu cylinder-tłok:

– – –

gdzie n1 jest wykładnikiem politropu kompresji;

pc to ciśnienie powietrza na końcu suwu sprężania.

Przy silnym zużyciu grupy cylinder-tłok podczas sprężania część powietrza z cylindra przechodzi przez szczeliny do skrzyni korbowej. W rezultacie wartości pc, a co za tym idzie tc, również spadają.

Prędkość obrotowa wału korbowego znacząco wpływa na szybkość zużycia zespołu cylinder-tłok. Musi być wystarczająco wysoki.

W przeciwnym razie znaczna część ciepła uwalnianego podczas sprężania powietrza jest przenoszona przez ścianki cylindrów chłodziwa; w tym przypadku wartości n1 i tc maleją. Tak więc, wraz ze spadkiem prędkości wału korbowego ze 150 do 50 obr / min, wartość n1 spada z 1,32 do 1,28 (ryc. 4.1, a).

Stan techniczny silnika jest istotny dla zapewnienia niezawodnego rozruchu. Wraz ze wzrostem zużycia i luzu w zespole cylinder-tłok maleje ciśnienie pc i wzrasta prędkość rozruchowa wału silnika, tj. minimalna prędkość obrotowa wału korbowego, nmin, przy której możliwy jest niezawodny rozruch. Ta zależność jest pokazana na ryc. 4.1, b.

– – –

Jak widać, przy pc = 2 MPa, n = 170 obr/min, co stanowi granicę dla zdatnych do użytku urządzeń rozruchowych. Przy dalszym wzroście zużycia części uruchomienie silnika jest niemożliwe.

Na możliwość rozruchu znaczny wpływ ma obecność oleju na ściankach cylindrów. Olej przyczynia się do uszczelnienia cylindra i znacznie zmniejsza zużycie jego ścianek. W przypadku wymuszonego doprowadzenia oleju przed rozruchem zużycie cylindrów podczas rozruchu zmniejsza się 7-krotnie, tłoków – 2-krotnie, pierścieni tłokowych – 1,8-krotnie.

Zależność szybkości zużycia Vn elementów silnika od czasu pracy t przedstawiono na rys. 4.3.

W ciągu 1...2 minut po uruchomieniu zużycie jest wielokrotnie większe od wartości ustalonej w warunkach eksploatacji. Wynika to ze złych warunków smarowania powierzchni w początkowym okresie eksploatacji silnika.

Dlatego, aby zapewnić niezawodny rozruch w dodatnich temperaturach, minimalne zużycie elementów silnika i jak największą trwałość, należy podczas eksploatacji przestrzegać następujących zasad:

Przed uruchomieniem należy zapewnić dopływ oleju do powierzchni ciernych, dla których konieczne jest pompowanie oleju, obrócenie wału korbowego za pomocą rozrusznika lub ręcznie bez dopływu paliwa;

Podczas uruchamiania silnika należy zapewnić maksymalny dopływ paliwa i natychmiastowe jego zmniejszenie po uruchomieniu aż do pracy na biegu jałowym;

Przy temperaturach poniżej 5 °С silnik należy rozgrzać bez obciążenia ze stopniowym wzrostem temperatury do wartości roboczych (80...90 °С).

Na zużycie wpływa również ilość oleju przedostającego się na powierzchnie styku. Ta ilość jest określona przez zasilanie pompy oleju silnikowego (ryc. 4.3). Z wykresu wynika, że dla bezawaryjnej pracy silnika temperatura oleju musi wynosić co najmniej 0°C przy prędkości obrotowej wału korbowego n900 obr/min. Przy ujemnych temperaturach ilość oleju będzie niewystarczająca, w wyniku czego nie jest wykluczone uszkodzenie powierzchni ciernych (topienie łożysk, zacieranie cylindrów).

– – –

Zgodnie z wykresem można również ustalić, że przy temperaturze oleju 1 tm \u003d 10 ° C prędkość obrotowa wału silnika nie powinna przekraczać 1200 obr / min, a przy tu \u003d 20 ° C - 1550 obr / min Przy dowolnej prędkości i W warunkach obciążenia silnik może pracować bez zwiększonego zużycia w temperaturze tM=50°C. W związku z tym silnik musi być rozgrzewany poprzez stopniowe zwiększanie prędkości obrotowej wału wraz ze wzrostem temperatury oleju.

Odporność na zużycie elementów silnika w trybie obciążenia jest szacowana na podstawie szybkości zużycia głównych części przy stałej prędkości i zmiennym zasilaniu paliwem lub zmiennym otwarciu przepustnicy.

Wraz ze wzrostem obciążenia wzrasta bezwzględna wartość szybkości zużycia najbardziej krytycznych części decydujących o żywotności silnika (rys. 4.4). Jednocześnie zwiększa się efektywność wykorzystania maszyny.

Dlatego, aby określić optymalny tryb obciążenia silnika, należy wziąć pod uwagę nie bezwzględne, ale określone wartości wskaźników Vi, MG/h. 4.4. Zależność szybkości zużycia i pierścieni tłokowych od mocy silnika Diesla N: 1-3 - liczba pierścieni

– – –

Zatem, aby wyznaczyć racjonalny tryb pracy silnika, należy poprowadzić styczną do krzywej tg/p = (p) od początku układu współrzędnych.

Pion przechodzący przez punkt styku określa racjonalny tryb obciążenia przy danej prędkości obrotowej wału korbowego silnika.

Styczna do wykresu tg = (p) określa mod, który zapewnia minimalną szybkość zużycia; jednocześnie wskaźniki zużycia odpowiadające racjonalnemu trybowi pracy silnika pod względem trwałości i sprawności użytkowania przyjmuje się za 100%.

Należy zauważyć, że charakter zmiany godzinowego zużycia paliwa jest podobny do zależności tg \u003d 1 (pe) (patrz ryc. 4.5), a jednostkowe zużycie paliwa jest podobne do zależności tg / р \u003d 2 ( r). W rezultacie praca silnika, zarówno pod względem wskaźników zużycia, jak i pod względem oszczędności paliwa w trybach niskiego obciążenia, jest nieopłacalna ekonomicznie. Jednocześnie przy przeszacowanej podaży paliwa (podwyższona wartość p), gwałtownym wzroście wskaźników zużycia i skróceniu żywotności silnika (o 25...

30% przy wzroście p o 10%).

Podobne zależności dotyczą silników różnych konstrukcji, co wskazuje na ogólny schemat i celowość stosowania silników w warunkach obciążenia zbliżonego do maksymalnego.

Przy różnych prędkościach obrotowych ocenia się odporność elementów silnika na zużycie, zmieniając prędkość obrotową wału korbowego przy stałym dopływie paliwa przez pompę wysokiego ciśnienia (dla silników Diesla) lub przy stałym położeniu przepustnicy (dla silników gaźnikowych).

Zmiana reżimu prędkości wpływa na procesy tworzenia i spalania mieszanki oraz obciążenia mechaniczne i termiczne części silnika. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego wartości tg i tg/N rosną. Spowodowane jest to wzrostem temperatury współpracujących części zespołu cylinder-tłok oraz wzrostem obciążeń dynamicznych i sił tarcia.

Gdy prędkość obrotowa wału korbowego spadnie poniżej określonej granicy, tempo zużycia może wzrosnąć z powodu pogorszenia reżimu smarowania hydrodynamicznego (ryc. 4.6).

Charakter zmiany zużycia właściwego łożysk wału korbowego w zależności od częstotliwości jego obrotów jest taki sam jak w przypadku części zespołu cylinder-tłok.

Minimalne zużycie występuje przy n = 1400...1700 obr/min i wynosi 70...80% zużycia przy maksymalnej prędkości obrotowej. Zwiększone zużycie przy dużej prędkości wynika ze wzrostu nacisku na podpory i wzrostu temperatury powierzchni roboczych i smaru, przy niskiej prędkości - pogorszeniem warunków pracy klina olejowego w podporze.

Zatem dla każdej konstrukcji silnika istnieje optymalny tryb prędkości, w którym zużycie jednostkowe głównych elementów będzie minimalne, a trwałość silnika maksymalna.

Reżim temperaturowy silnika podczas pracy jest zwykle szacowany na podstawie temperatury płynu chłodzącego lub oleju.

– – –

800 1200 1600 2000 obr./min Rys. 4.6. Zależności stężenia żelaza (CFe) i chromu (CCg) w oleju od prędkości obrotowej wału korbowego n Całkowite zużycie silnika zależy od temperatury płynu chłodzącego. Istnieje optymalny reżim temperaturowy (70 ... 90 ° C), w którym zużycie silnika jest minimalne. Przegrzanie silnika powoduje spadek lepkości oleju, odkształcenie części, pęknięcie filmu olejowego, co prowadzi do zwiększonego zużycia części.

Procesy korozji mają duży wpływ na szybkość zużycia tulei cylindrowych. Przy niskich temperaturach silnika (70°C) poszczególne obszary powierzchni tulei są zwilżane kondensatem wodnym zawierającym produkty spalania związków siarki i innych gazów powodujących korozję. Zachodzi proces korozji elektrochemicznej z powstawaniem tlenków. Przyczynia się to do intensywnego zużycia korozyjno-mechanicznego cylindrów. Wpływ niskich temperatur na zużycie silnika można przedstawić w następujący sposób. Jeśli przyjmiemy zużycie przy temperaturze oleju i wody 75 „C jako jednostkę, to przy t \u003d 50 ° C zużycie będzie 1,6 razy większe, a przy t \u003d - 25 ° C - 5 razy więcej.

Oznacza to jeden z warunków zapewnienia trwałości silników - pracę w optymalnym reżimie temperaturowym (70 ... 90 ° C).

Jak wykazały wyniki badań charakteru zmian zużycia silnika w nieustalonych warunkach pracy, zużycie takich części jak tuleje cylindrowe, tłoki i pierścienie, panewki łożysk głównych i korbowodów wzrasta od 1,2 do 1,8 razy.

Głównymi przyczynami powodującymi wzrost intensywności zużycia części w trybach nieustalonych w porównaniu ze stałymi są wzrost obciążeń bezwładności, pogorszenie warunków pracy smaru i jego oczyszczenie oraz zakłócenie normalnego spalania paliwa. Nie wyklucza się przejścia od tarcia cieczy do tarcia granicznego z pęknięciem filmu olejowego, a także wzrostu zużycia korozyjnego.

Na trwałość istotny wpływ ma intensywność zmian w silnikach gaźnikowych. I tak przy p = 0,56 MPa i n = 0,0102 MPa/s intensywność zużycia górnych pierścieni uszczelniających jest 1,7 razy większa, a łożysk korbowodu 1,3 razy większa niż w warunkach ustalonych (n = 0 ). Przy wzroście n do 0,158 MPa/s przy tym samym obciążeniu łożysko korbowodu zużywa się 2,1 razy bardziej niż przy n = 0.

Dlatego podczas eksploatacji maszyn konieczne jest zapewnienie stałości trybu pracy silnika. Jeśli nie jest to możliwe, przejścia z jednego trybu do drugiego powinny odbywać się płynnie. Zwiększa to żywotność elementów silnika i przekładni.

Główny wpływ na pracę silnika bezpośrednio po jego zatrzymaniu i podczas późniejszego rozruchu ma temperatura części, oleju i płynu chłodzącego. W wysokich temperaturach po zatrzymaniu silnika smar wypływa ze ścianek cylindra, co powoduje zwiększone zużycie części podczas uruchamiania silnika. Po zatrzymaniu krążenia chłodziwa w strefie wysokiej temperatury tworzą się korki parowe, co prowadzi do deformacji elementów bloku cylindrów z powodu nierównomiernego chłodzenia ścian i powoduje pęknięcia. Wyciszenie przegrzanego silnika prowadzi również do naruszenia szczelności głowicy cylindrów z powodu nierównego współczynnika rozszerzalności liniowej materiałów bloku i kołków zasilających.

Aby uniknąć tych usterek, zaleca się wyłączanie silnika przy temperaturze wody nie wyższej niż 70°C.

Temperatura płynu chłodzącego wpływa na jednostkowe zużycie paliwa.

Jednocześnie tryb optymalny pod względem wydajności w przybliżeniu pokrywa się z trybem minimalnego zużycia.

Wzrost zużycia paliwa w niskich temperaturach wynika głównie z jego niecałkowitego spalania oraz wzrostu momentu tarcia na skutek dużej lepkości oleju. Zwiększonemu nagrzewaniu się silnika towarzyszą odkształcenia termiczne części i zakłócenie procesów spalania, co również prowadzi do zwiększonego zużycia paliwa. Trwałość i niezawodność elektrowni wynikają ze ścisłego przestrzegania zasad docierania i racjonalnych trybów docierania części silnika podczas rozruchu.

Silniki seryjne w początkowym okresie eksploatacji muszą przejść wstępne docieranie do 60 godzin w trybach ustalonych przez producenta. Silniki docierane są bezpośrednio w zakładach produkcyjnych i remontowych przez 2...3 h. W tym czasie proces formowania warstwy wierzchniej części nie jest zakończony, dlatego w początkowym okresie eksploatacji maszyny konieczne jest dalsze docieranie silnika. Na przykład docieranie bez obciążenia nowego lub remontowanego silnika spychacza DZ-4 trwa 3 godziny, następnie maszyna pracuje w trybie transportowym bez obciążenia przez 5,5 godziny.Na ostatnim etapie docierania spychacz jest stopniowo obciążony podczas pracy na różnych biegach przez 54 h. Czas trwania i skuteczność docierania zależy od warunków obciążenia i zastosowanych środków smarnych.

Wskazane jest rozpoczęcie pracy silnika pod obciążeniem o mocy N \u003d 11 ... 14,5 kW przy prędkości obrotowej wału n \u003d 800 obr / min i stopniowo zwiększając moc do 40 kW przy wartość nominalna n.

Najskuteczniejszym środkiem smarnym stosowanym w procesie docierania silników Diesla jest obecnie olej DP-8 z dodatkiem 1 obj. % dwusiarczku dibenzylu lub heksasiarczku dibenzylu i lepkości 6...8 mm2/sw temperaturze 100°C.

Możliwe jest znaczne przyspieszenie docierania części diesla podczas docierania fabrycznego poprzez dodanie do paliwa dodatku ALP-2. Ustalono, że intensyfikując zużycie części zespołu tłok-cylinder na skutek ściernego działania dodatku, można uzyskać całkowite dotarcie ich powierzchni i ustabilizować zużycie oleju odpadowego. Docieranie fabryczne o krótkim czasie trwania (75...100 min) z dodatkiem ALP-2 zapewnia prawie taką samą jakość docierania części jak docieranie długotrwałe przez 52 godziny na standardowym paliwie bez dodatku . Jednocześnie zużycie części i zużycie oleju na odpady są prawie takie same.

Dodatek ALP-2 to metaloorganiczny związek aluminium rozpuszczony w oleju napędowym DS-11 w stosunku 1:3. Dodatek jest dobrze rozpuszczalny w oleju napędowym i posiada wysokie właściwości antykorozyjne. Działanie tego dodatku polega na powstawaniu podczas procesu spalania drobno zdyspergowanych stałych cząstek ściernych (tlenku glinu lub tlenku chromu), które dostając się do strefy tarcia stwarzają dogodne warunki docierania powierzchni części. Dodatek ALP-2 w największym stopniu wpływa na docieranie górnego chromowanego pierścienia tłokowego, zakończeń pierwszego rowka tłokowego oraz górnej części tulei cylindrowej.

Biorąc pod uwagę duże tempo zużycia części zespołu cylinder-tłok podczas docierania silników z tym dodatkiem, przy organizacji testów konieczna jest automatyzacja podawania paliwa. Pozwoli to na ścisłą regulację dopływu paliwa z dodatkiem, a tym samym wyeliminowanie możliwości katastrofalnego zużycia.

4.2. Działanie elementów transmisyjnych Elementy transmisyjne pracują w warunkach dużych obciążeń udarowych i wibracyjnych w szerokim zakresie temperatur przy dużej wilgotności i znacznej zawartości cząstek ściernych w środowisku. W zależności od konstrukcji przekładni jej wpływ na niezawodność maszyny jest bardzo różny. W najlepszym przypadku udział awarii elementów transmisyjnych wynosi około 30% ogólnej liczby awarii maszyn. W kolejności rosnącej niezawodności główne elementy przekładni maszyn można rozłożyć następująco: sprzęgło – 43%, skrzynia biegów – 35%, układ napędowy – 16%, skrzynia biegów tylnego mostu – 6% ogólnej liczby awarii przekładni.

Przekładnia maszyny obejmuje następujące główne elementy:

sprzęgła cierne, reduktory, urządzenia hamulcowe i napędy sterujące.Dlatego wygodnie jest rozważyć tryby pracy i trwałość przekładni w odniesieniu do każdego z wymienionych elementów.

Sprzęgła cierne. Głównymi elementami roboczymi sprzęgieł są tarcze cierne (sprzęgła boczne spycharek, sprzęgła przekładni maszyn). Wysokie współczynniki tarcia tarczy (= 0,18 ... 0,20) determinują znaczną pracę poślizgu. W związku z tym energia mechaniczna jest zamieniana na energię cieplną i następuje intensywne zużywanie się tarcz. Temperatura części często sięga 120 ... 150 ° C, a powierzchni tarcz ciernych - 350 ... 400 ° C. W rezultacie sprzęgła cierne są często najmniej niezawodnym elementem przenoszącym moc.

Trwałość tarcz ciernych w dużej mierze zależy od działań operatora i zależy od jakości prac regulacyjnych, stanu technicznego mechanizmu, trybów pracy itp.

Na szybkość zużycia elementów maszyn istotny wpływ ma temperatura powierzchni ciernych.

Proces powstawania ciepła podczas tarcia tarcz sprzęgła można w przybliżeniu opisać następującym wyrażeniem:

Q=M*(d - t)/2E

gdzie Q to ilość ciepła uwalnianego podczas poślizgu; M to moment przenoszony przez sprzęgło; - czas poślizgu; E - mechaniczny równoważnik ciepła; d, t - prędkość kątowa odpowiednio części prowadzącej i napędzanej.

Jak wynika z powyższego wyrażenia, ilość ciepła i stopień nagrzania powierzchni tarcz zależą od czasu trwania poślizgu oraz prędkości kątowych części napędzającej i napędzanej sprzęgieł, które z kolei są określone przez działania operatora.

Najtrudniejsze dla tarcz są warunki pracy przy m = 0. Dla sprzężenia silnika z przekładnią odpowiada to momentowi ruszenia.

Warunki pracy tarcz ciernych charakteryzują się dwoma okresami. Po pierwsze, gdy sprzęgło jest włączone, tarcze cierne zbliżają się do siebie (sekcja 0-1). Prędkość kątowa d części wiodących jest stała, a części napędzanych t wynosi zero. Po zetknięciu się dysków (punkt a) samochód rusza. Prędkość kątowa części napędzających maleje, a części napędzanych rosną. Następuje poślizg dysków i stopniowe wyrównanie wartości q i m (punkt c).

Pole trójkąta abc zależy od prędkości kątowych d, t i przedziału czasu 2 - 1 tj. od parametrów określających ilość ciepła uwalnianego podczas poślizgu. Im mniejsza różnica 2 - 1 i q - m, tym niższa temperatura powierzchni dysków i mniejsze ich zużycie.

Istota wpływu czasu załączenia sprzęgła na obciążenie zespołów transmisyjnych. Przy gwałtownym zwolnieniu pedału sprzęgła (minimalny cykl pracy) moment obrotowy na wale napędzanym sprzęgła może znacznie przekroczyć teoretyczną wartość momentu obrotowego silnika ze względu na energię kinetyczną obracających się mas. Możliwość przeniesienia takiego momentu tłumaczy się wzrostem współczynnika przyczepności w wyniku sumowania się sił sprężystych sprężyn talerza dociskowego i siły bezwładności poruszającej się progresywnie masy talerza dociskowego. Występujące w tym przypadku obciążenia dynamiczne często prowadzą do zniszczenia powierzchni roboczych tarcz ciernych, co negatywnie wpływa na trwałość sprzęgła.

Reduktory biegów. Warunki pracy przekładni maszyn charakteryzują się dużymi obciążeniami oraz szerokim zakresem zmian trybów obciążenia i prędkości. Szybkość zużycia zębów kół zębatych zmienia się w szerokim zakresie.

Na wałach skrzyń biegów najintensywniej zużywają się miejsca połączenia ruchomego wałów z łożyskami ślizgowymi (szyjkami) oraz wielowypusty wałów. Szybkość zużycia łożysk tocznych i ślizgowych wynosi odpowiednio 0,015...0,02 i 0,09...0,12 µm/h. Wielowypustowe odcinki wałów skrzyni biegów zużywają się w tempie 0,08 ... 0,15 mm na 1000 godzin.

Oto główne przyczyny zwiększonego zużycia części skrzyni biegów: w przypadku zębów kół zębatych i łożysk ślizgowych - obecność odprysków ściernych i zmęczeniowych (pitting); w przypadku szyjek wałów i urządzeń uszczelniających - obecność ścierniwa; dla wielowypustowych odcinków wałów - odkształcenie plastyczne.

Średnia żywotność kół zębatych to 4000...6000 godzin.

Szybkość zużycia przekładni zależy od następujących czynników eksploatacyjnych: prędkość, obciążenie, tryby temperaturowe pracy; jakość smaru; obecność cząstek ściernych w środowisku. Tak więc wraz ze wzrostem częstotliwości zmniejsza się zasób skrzyni biegów i głównej skrzyni biegów rozdzielacza asfaltu obrotów wału silnika.

Wraz ze wzrostem obciążenia zasób przekładni zmniejsza się wraz ze wzrostem naprężeń kontaktowych podczas włączania. Jednym z głównych czynników determinujących naprężenia kontaktowe jest jakość montażu mechanizmu.

Pośrednią cechą tych naprężeń mogą być wymiary łaty kontaktowej zęba.

Jakość i stan środków smarnych ma ogromny wpływ na trwałość przekładni. Podczas pracy przekładni jakość smarów pogarsza się z powodu ich utleniania i zanieczyszczenia produktami zużycia i cząstkami ściernymi dostającymi się do skrzyni korbowej ze środowiska.

Właściwości przeciwzużyciowe olejów pogarszają się w miarę ich użytkowania. Zatem zużycie kół zębatych wraz ze wzrostem odstępu czasu między wymianami oleju przekładniowego wzrasta w zależności liniowej.

Przy określaniu częstotliwości wymiany oleju w skrzyniach biegów należy wziąć pod uwagę koszty jednostkowe smarowania i prac naprawczych Court, rub./h:

Jd=C1/td+ C2/t3+ C3/do gdzie C1 C2, C3 to odpowiednio koszty dolania oleju, jego wymiany i usunięcia awarii (niesprawności), rub.; t3, td, odpowiednio do częstotliwości dodawania oleju, jego wymiany i awarii, h.

Optymalny okres wymiany oleju odpowiada minimalnym obniżonym kosztom jednostkowym (topt). Warunki pracy wpływają na częstotliwość wymiany oleju. Jakość oleju wpływa również na zużycie przekładni.

Dobór środka smarnego do przekładni zależy głównie od prędkości obwodowej kół zębatych, obciążeń właściwych oraz materiału zębów. Przy dużych prędkościach stosuje się oleje o mniejszej lepkości, aby zmniejszyć zużycie energii do mieszania oleju w skrzyni korbowej.

Urządzenia hamulcowe. Eksploatacji mechanizmów hamulcowych towarzyszy intensywne zużycie elementów ciernych (średnie tempo zużycia to 25...125 µm/h). W rezultacie zasób takich części jak klocki i opaski hamulcowe wynosi 1000...2000 godzin.

Częstotliwość i czas trwania hamowań wpływają na temperaturę powierzchni ciernych elementów ciernych. Przy częstym i długotrwałym hamowaniu dochodzi do intensywnego nagrzewania się okładzin ciernych (do 300 ...

400°C), w wyniku czego współczynnik tarcia maleje, a tempo zużywania się elementów wzrasta.

Proces zużycia azbestowo-bakelitowych okładzin ciernych i walcowanych taśm hamulcowych z reguły opisuje zależność liniowa.

Napędy sterujące. Warunki pracy napędów sterujących charakteryzują się dużymi obciążeniami statycznymi i dynamicznymi, drganiami oraz obecnością ścierniwa na powierzchniach ciernych.

W projektowaniu maszyn stosuje się mechaniczne, hydrauliczne, a także kombinowane układy sterowania.

Napęd mechaniczny to krętlik z drążkami lub innymi siłownikami (zębatkami itp.). Zasób takich mechanizmów zależy głównie od odporności na zużycie połączeń zawiasowych. Trwałość połączeń przegubowych zależy od twardości cząstek ściernych i ich ilości, a także od wartości i charakteru obciążeń dynamicznych.

Intensywność zużycia zawiasów zależy od twardości cząstek ściernych. Skuteczną metodą zwiększenia trwałości napędów mechanicznych podczas eksploatacji jest zapobieganie przedostawaniu się cząstek ściernych do zawiasów (uszczelnianie interfejsów).

Główną przyczyną awarii układu hydraulicznego jest zużycie części.

Szybkość zużycia elementów napędu hydraulicznego oraz ich trwałość zależą od czynników eksploatacyjnych: temperatury płynu, stopnia i charakteru jego zanieczyszczenia, stanu urządzeń filtrujących itp.

Wraz ze wzrostem temperatury cieczy przyspiesza również proces utleniania węglowodorów i tworzenia się substancji żywicznych. Te produkty utleniania osadzające się na ściankach zanieczyszczają układ hydrauliczny, zatykają kanały filtra, co prowadzi do awarii maszyny.

Duża liczba awarii układów hydraulicznych jest spowodowana zanieczyszczeniem płynu roboczego produktami zużycia i cząstkami ściernymi, które powodują zwiększone zużycie, aw niektórych przypadkach zakleszczanie się części.

Maksymalny rozmiar cząstek zawartych w cieczy zależy od dokładności filtracji.

W układzie hydraulicznym dokładność filtracji wynosi około 10 mikronów. Obecność większych cząstek w układzie hydraulicznym wynika z przenikania pyłu przez uszczelnienia (na przykład w cylindrze hydraulicznym), a także z niejednorodności porów elementu filtrującego. Szybkość zużycia elementów napędu hydraulicznego zależy od wielkości zanieczyszczeń.

Wraz z uzupełnianiem oleju do układu hydraulicznego wprowadzana jest znaczna ilość zanieczyszczeń. Średnie robocze natężenie przepływu płynu roboczego w układach hydraulicznych maszyn wynosi 0,025...0,05 kg/h. Jednocześnie wraz z dodanym olejem do układu hydraulicznego wprowadza się 0,01...0,12% zanieczyszczeń, co daje 30 g na 25 litrów, w zależności od warunków napełniania. Instrukcje obsługi zalecają przepłukanie układu hydraulicznego przed wymianą płynu roboczego.

Układ hydrauliczny jest płukany naftą lub olejem napędowym w specjalnych instalacjach.

Tym samym w celu zwiększenia trwałości elementów napędu hydraulicznego maszyn konieczne jest wykonanie zestawu działań mających na celu zapewnienie czystości płynu roboczego oraz zalecanego reżimu termicznego układu hydraulicznego, a mianowicie:

ścisłe przestrzeganie wymagań instrukcji obsługi układu hydraulicznego;

filtracja oleju przed napełnieniem układu hydraulicznego;

Montaż filtrów o dokładności filtracji do 15...20 mikronów;

Zapobieganie przegrzaniu cieczy podczas pracy maszyny.

4.3. Sprawność elementów podwozia Ze względu na konstrukcję podwozia wyróżnia się pojazdy gąsienicowe i kołowe.

Główną przyczyną awarii podwozi gąsienicowych jest zużycie ścierne gąsienic i sworzni gąsienic, kół napędowych, osi i tulei rolek. Na szybkość zużycia części podwozia ma wpływ napięcie wstępne gąsienicy. Przy silnym napięciu intensywność zużycia wzrasta ze względu na wzrost siły tarcia. Przy słabym napięciu dochodzi do silnego bicia gąsienic. Zużycie gąsienic w dużym stopniu zależy od warunków pracy maszyny. Zwiększone zużycie części podwozia tłumaczy się obecnością wody ze ścierniwem w strefie tarcia i korozją powierzchni części. Stan techniczny gąsienic ocenia się na podstawie zużycia gąsienic i sworzni. Na przykład dla koparek zużycie średnicy ucha gąsienicy o 2,5 mm i zużycie sworzni o 2,2 mm świadczy o stanie granicznym gąsienicy. Ekstremalne zużycie części prowadzi do wydłużenia gąsienicy o 5 ... 6%.

Głównymi czynnikami, które decydują o właściwościach eksploatacyjnych koła zamachowego, są ciśnienie powietrza w oponach, zbieżność i pochylenie kół.

Ciśnienie w oponach wpływa na trwałość maszyny. Zmniejszenie zasobu przy obniżonym ciśnieniu jest spowodowane dużymi odkształceniami opony, jej przegrzaniem i rozwarstwieniem bieżnika. Nadmierne ciśnienie w oponach prowadzi również do zmniejszenia zasobów, ponieważ powoduje to duże obciążenia tuszy, szczególnie w momencie pokonywania przeszkody.

Na zużycie opon ma również wpływ ustawienie kół i kąt pochylenia kół. Odchylenie kąta zbieżności od normy prowadzi do poślizgu elementów bieżnika i jego zwiększonego zużycia. Zwiększenie kąta zbieżności prowadzi do intensywniejszego zużycia zewnętrznej krawędzi bieżnika, a zmniejszenia krawędzi wewnętrznej. Gdy kąt pochylenia odbiega od normy, następuje redystrybucja nacisków w płaszczyźnie styku opony z podłożem i dochodzi do jednostronnego zużycia bieżnika.

4.4. Sprawność wyposażenia elektrycznego maszyn Wyposażenie elektryczne odpowiada za około 10 ... 20% wszystkich awarii maszyn. Najmniej niezawodnymi elementami wyposażenia elektrycznego są akumulatory, generator i przekaźnik-regulator. Żywotność baterii zależy od czynników operacyjnych, takich jak temperatura elektrolitu i prąd rozładowania. Stan techniczny akumulatorów ocenia się na podstawie ich rzeczywistej pojemności. Spadek pojemności akumulatora (w stosunku do wartości nominalnej) wraz ze spadkiem temperatury tłumaczy się wzrostem gęstości elektrolitu i pogorszeniem jego krążenia w porach masy czynnej płytek. W związku z tym przy niskich temperaturach otoczenia akumulatory muszą być izolowane termicznie.

Wydajność akumulatorów zależy od natężenia prądu rozładowania Ip. Im wyższy prąd rozładowania, tym większa ilość elektrolitu musi dostać się do płytek w jednostce czasu. Przy wysokich wartościach Ip zmniejsza się głębokość wnikania elektrolitu w płytki i maleje pojemność akumulatorów. Na przykład przy Ip = 360 A warstwa masy czynnej o grubości około 0,1 mm ulega przemianom chemicznym, a pojemność baterii wynosi zaledwie 26,8% wartości nominalnej.

Największe obciążenie akumulatora obserwuje się podczas pracy rozrusznika, gdy prąd rozładowania osiąga 300 ... 600 A. W związku z tym wskazane jest ograniczenie czasu ciągłej pracy rozrusznika do 5 s.

Częstotliwość ich wtrąceń znacząco wpływa na wydajność akumulatorów w niskich temperaturach (ryc. 4.20). Im mniej przerw w pracy, tym szybciej akumulatory całkowicie się rozładowują, dlatego wskazane jest ponowne włączenie rozrusznika nie wcześniej niż po 30 sekundach.

Podczas eksploatacji baterii zmienia się ich pojemność. W początkowym okresie pojemność nieco wzrasta w wyniku rozwoju masy czynnej płyt, a następnie pozostaje stała przez długi okres eksploatacji. W wyniku zużycia płytek pojemność akumulatora spada i ulega awarii. Zużycie płyt polega na korozji i deformacji krat, zasiarczeniu płyt, wytrącaniu się masy czynnej z krat i jej gromadzeniu się na dnie obudowy akumulatora. Wydajność akumulatorów pogarsza się również z powodu ich samorozładowania i spadku poziomu elektrolitu. Samorozładowanie może być spowodowane wieloma czynnikami, które przyczyniają się do powstawania galwanicznych mikroelementów na dodatnio i ujemnie naładowanych płytkach. W rezultacie spada napięcie akumulatora. Na wartość samorozładowania wpływa utlenianie ołowiu katodowego pod działaniem tlenu z powietrza rozpuszczonego w górnych warstwach elektrolitu, niejednorodność materiału siatki i masy czynnej płytek, nierównomierna gęstość elektrolitu w różnych przekrojach akumulatora, początkową gęstość i temperaturę elektrolitu oraz zanieczyszczenie zewnętrznych powierzchni akumulatorów. W temperaturach poniżej -5 oC praktycznie nie dochodzi do samorozładowania akumulatorów.

Wraz ze wzrostem temperatury do 5 ° C samorozładowanie pojawia się do 0,2 ... 0,3% pojemności na dzień, a przy temperaturach 30 ° C i wyższych - do 1% pojemności akumulatora.

Poziom elektrolitu spada w wysokich temperaturach z powodu parowania wody.

Zatem, aby zwiększyć trwałość akumulatorów podczas ich eksploatacji, należy przestrzegać następujących zasad:

izolować akumulatory, gdy są używane w niskich temperaturach;

Skrócić do minimum czas włączenia rozrusznika z przerwami między włączeniami co najmniej 30 s;

przechowywać akumulatory w temperaturze około 0oC;

Ściśle przestrzegać nominalnej gęstości elektrolitu;

Unikać zanieczyszczenia zewnętrznych powierzchni akumulatorów;

gdy poziom elektrolitu spadnie, dolej wody destylowanej.

Jedną z głównych przyczyn awarii generatora jest wzrost jego temperatury podczas pracy. Nagrzewanie się generatora uzależnione jest od konstrukcji i stanu technicznego elementów wyposażenia elektrycznego.

4.5. Metodyka wyznaczania optymalnej trwałości maszyn Pod pojęciem optymalnej trwałości maszyn rozumie się ekonomicznie uzasadniony okres ich użytkowania przed remontem lub wycofaniem z eksploatacji.

Maszyny są ograniczone z jednego z następujących powodów:

niemożność dalszej eksploatacji maszyny ze względu na jej 1) stan techniczny;

2) niecelowość dalszej eksploatacji maszyny z ekonomicznego punktu widzenia;

3) niedopuszczalności użytkowania maszyny z punktu widzenia bezpieczeństwa.

Przy określaniu optymalnego zasobu maszyn przed remontem lub likwidacją szeroko stosowane są metody techniczno-ekonomiczne, które opierają się na kryterium ekonomicznej efektywności użytkowania maszyn w eksploatacji.

Rozważmy kolejność szacowania optymalnej trwałości maszyn metodą techniczno-ekonomiczną. Optymalny zasób maszyny w tym przypadku określa się poprzez minimalizację jednostkowych kosztów jej nabycia i eksploatacji.

Całkowite specyficzne koszty obniżone Sud (w rublach na jednostkę czasu pracy) obejmują Spr - specyficzne koszty obniżone na zakup maszyny; Cp to średni jednostkowy koszt utrzymania wydajności maszyny w czasie eksploatacji; C - jednostkowe koszty przechowywania maszyny, konserwacji, tankowania paliw i smarów itp.

– – –

Analiza wyrażenia pokazuje, że wraz ze wzrostem czasu pracy T wartość Cp maleje, wartość Cp(T) rośnie, a koszty C pozostają stałe.

W tym względzie oczywiste jest, że krzywa opisująca zmianę całkowitych właściwych kosztów zredukowanych musi mieć przegięcie w pewnym punkcie odpowiadającym minimalnej wartości Cmin.

Zatem optymalny zasób maszyny przed remontem lub likwidacją jest określany zgodnie z funkcją celu

– – –

3 +1 = 2 + 2 0 + 3 0 + + 0 2 3 4 + 1 4 Ostatnie równanie umożliwia iteracyjne wyznaczenie T0.

Ze względu na to, że określenie optymalnego zasobu wymaga dużej ilości obliczeń, niezbędne jest użycie komputera.

Opisana metoda może być również wykorzystana do określenia optymalnej trwałości remontowanych maszyn.

W tym przypadku w funkcji celu (5) zamiast kosztu zakupu maszyny Ср uwzględnia się specyficzne obniżone koszty remontu tej maszyny Ср:

L kr \u003d P gdzie S to koszt remontu, rub.; E - współczynnik efektywności inwestycji kapitałowych; K - konkretna inwestycja, rub.; SK - wartość likwidacyjna, rub.; Pt - wydajność techniczna maszyny, jednostki / h; T - żywotność remontu, godz.

Funkcja celu przy wyznaczaniu optymalnego zasobu maszyn remontowanych ma postać Cud(T)= min [Ccr(T)+Cr(T)+C], 0TTn gdzie Tn jest optymalną wartością zasobu maszyny, która nie przeszedł jakiś większy remont.

Nauki, profesor M.P. Shchetinina Sos... "Redaktor naczelny: E.Yu. starszy mistrz Gabchenko V.N. nauczyciel Borovik Sergey Yuryevich CLUSTROWE METODY I SYSTEMY POMIARU DEFORMACJI STATORA I WSPÓŁRZĘDNYCH PRZESUNIĘĆ ŁOPATEK I KOŃCÓW ŁOPATEK W SILNIKACH Z TURBINAMI GAZOWYMI Specjalność 05.11.16 – Systemy informacyjno-pomiarowe i sterujące (przemysł)...»

„DŁUGOTERMINOWA I WSZECHSTRONNA WSPÓŁPRACA JSC RusHydro IT Co. i JSC RusHydro (RusHydro) łączy wieloletnia współpraca i dziesiątki wspólnie zrealizowanych udanych projektów w dziedzinie technologii informatycznych. Opracowanie projektu technicznego stworzenia kompleksu systemów informacyjno-inżynieryjnych dla jednego z HPP zostało zakończone w 2006 roku ... ”

"Żukow Iwan Aleksiejewicz Opracowanie podstaw naukowych dla zwiększenia wydajności maszyn udarowych do wiercenia otworów w skałach Specjalność 05.05.06 - Maszyny górnicze Streszczenie rozprawy doktorskiej na stopień doktora nauk technicznych Nowosibi..."

Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) 2 Rosyjska Akademia Gospodarki Narodowej i Administracji Publicznej pod pr...» 011-8-1-053 Pritok-A-4(8) LIPG.425212.001-053.01 RE Instrukcja obsługi LIPG. 425212.001- 053.01 RE SPIS TREŚCI WPROWADZENIE 1. INFORMACJE PODSTAWOWE 1.... "INSTRUKCJA URZĄDZANIA LASÓW Zgodnie z częścią..." 2017 www.strona internetowa - "Bezpłatna biblioteka elektroniczna - zasoby elektroniczne"

Materiały tej witryny są publikowane do recenzji, wszelkie prawa należą do ich autorów.
Jeśli nie zgadzasz się na umieszczenie Twojego materiału na tej stronie, napisz do nas, usuniemy go w ciągu 1-2 dni roboczych.

Rozważono główne procesy powodujące spadek sprawności maszyn: tarcie, zużycie, odkształcenia plastyczne, zmęczenie i korozję części maszyn. Podano główne kierunki i metody zapewnienia sprawności maszyn. Opisano metody oceny działania elementów i systemów technicznych jako całości. Dla studentów uniwersytetu. Może być przydatny dla specjalistów w zakresie obsługi i eksploatacji technicznej samochodów, ciągników, maszyn budowlanych, drogowych i komunalnych.

Postęp techniczny i niezawodność maszyn.
Wraz z rozwojem postępu naukowego i technologicznego pojawiają się coraz bardziej złożone problemy, których rozwiązanie wymaga opracowania nowych teorii i metod badawczych. W szczególności w inżynierii mechanicznej, ze względu na złożoność konstrukcji maszyn, ich technicznej eksploatacji, a także procesów technologicznych, do rozwiązania problemów zapewnienia trwałości urządzeń wymagana jest generalizacja i bardziej wykwalifikowane, rygorystyczne podejście inżynierskie.

Postęp technologiczny wiąże się z tworzeniem skomplikowanych, nowoczesnych maszyn, przyrządów i urządzeń roboczych, ze stałym wzrostem wymagań jakościowych, a także z zaostrzeniem trybów pracy (wzrost prędkości, temperatur pracy, obciążeń). Wszystko to było podstawą rozwoju takich dyscyplin naukowych jak teoria niezawodności, trybotechnika, diagnostyka techniczna.

TREŚĆ
Przedmowa
Rozdział 1. Problem zapewnienia operacyjności systemów technicznych
1.1. Postęp technologiczny i niezawodność maszyn
1.2. Historia powstania i rozwoju trybotechniki
1.3. Rola trybotechniki w systemie zapewnienia sprawności maszyn
1.4. Tryboanaliza systemów technicznych
1.5. Przyczyny spadku wydajności eksploatowanych maszyn
Rozdział 2. Właściwości powierzchni roboczych części maszyn
2.1. Szczegółowe parametry profilu
2.2. Charakterystyka probabilistyczna parametrów profilu
2.3. Kontakt powierzchni roboczych współpracujących części
2.4. Struktura i właściwości fizyczne i mechaniczne materiału warstwy wierzchniej części
Rozdział 3
3.1. Pojęcia i definicje
3.2. Współdziałanie powierzchni roboczych części
3.3. Procesy termiczne towarzyszące tarciu
3.4. Wpływ środka smarnego na proces tarcia
3.5. Czynniki determinujące charakter tarcia
Rozdział 4
4.1. Ogólny wzór zużycia
4.2. Rodzaje zużycia
4.3. zużycie ścierne
4.4. zużycie zmęczeniowe
4.5. Zużycie napadowe
4.6. Korozja-mechaniczne zużycie
4.7. Czynniki wpływające na charakter i intensywność zużycia elementów maszyn
Rozdział 5
5.1. Przeznaczenie i klasyfikacja smarów
5.2. Rodzaje smarowania
5.3. Mechanizm działania smarnego olejów
5.4. Właściwości smarów płynnych i tłuszczowych
5.5. Dodatki
5.6. Wymagania dotyczące olejów i smarów
5.7. Zmiana właściwości płynnych i smarowych środków smarnych podczas eksploatacji
5.8. Tworzenie kompleksowego kryterium oceny stanu elementów maszyn
5.9. Przywracanie właściwości użytkowych olejów
5.10. Przywracanie wydajności maszyn za pomocą olejów
Rozdział 6
6.1. Uwarunkowania rozwoju procesów zmęczeniowych
6.2. Mechanizm zniszczenia zmęczeniowego materiału
6.3. Matematyczny opis procesu niszczenia zmęczeniowego materiału
6.4. Obliczanie parametrów zmęczeniowych
6.5. Ocena parametrów zmęczeniowych materiału części metodami badań przyspieszonych
Rozdział 7
7.1. Klasyfikacja procesów korozyjnych
7.2. Mechanizm korozyjnego niszczenia materiałów
7.3. Wpływ środowiska korozyjnego na charakter niszczenia części
7.4. Warunki występowania procesów korozyjnych
7,5. Rodzaje uszkodzeń korozyjnych części
7.6. Czynniki wpływające na rozwój procesów korozyjnych
7.7. Metody zabezpieczania elementów maszyn przed korozją
Rozdział 8
8.1. Ogólne koncepcje działania maszyn
8.2. Planowanie niezawodności maszyn
8.3. Program niezawodności maszyn
8.4. Cykl życia maszyn
Rozdział 9
9.1. Prezentacja wyników tryboanalizy elementów maszyn
9.2. Wyznaczanie wskaźników wydajności elementów maszyn
9.3. Modele optymalizacji żywotności maszyn
Rozdział 10
10.1. Wydajność elektrowni
10.2. Wydajność elementów transmisyjnych
10.3. Wykonanie elementów podwozia
10.4. Eksploatacja wyposażenia elektrycznego maszyn
10,5. Metodyka wyznaczania optymalnej trwałości maszyn
Wniosek
Bibliografia.

Pobierz bezpłatny e-book w wygodnym formacie, obejrzyj i przeczytaj:
Pobierz książkę Podstawy wydajności systemów technicznych, Zorin V.A., 2009 - fileskachat.com, szybkie i bezpłatne pobieranie.

Kurs materiałoznawstwa w pytaniach i odpowiedziach, Bogodukhov S.I., Grebenyuk V.F., Sinyukhin A.V., 2005
Niezawodność i diagnostyka systemów automatycznego sterowania, Beloglazov I.N., Krivtsov A.N., Kutsenko B.N., Suslova O.V., Shirgladze A.G., 2008