Условия нормальной работы деталей и машин

Успешная работа деталей и машин заключается в обеспечении надёжности и работоспособности при заданных нагрузках.

НАДЁЖНОСТЬЮ называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является сложным свойством, которое состоит из сочетаний следующих частных свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

БЕЗОТКАЗНОСТЬ– способность сохранять свои эксплуатационные показатели в течение заданной наработки без вынужденных перерывов. Отказ – явление, связанное с частичной или полной утратой работоспособности изделия.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ– способность сохранять заданные показатели до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонтов и технического обслуживания.

РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ– приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей посредством техобслуживания и ремонта.

СОХРАНЯЕМОСТЬ– способность сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срока хранения и транспортирования.

Каждое из частных свойств количественно оценивается показателями надежности. Одним из основных показателей надежности является вероятность безотказной работы в течение заданного периода времени.

Статистическая оценка вероятности безотказной работы представляет собой соотношение

,

где N_и(Т) - количество исправных изделий к моменту времени Т;

N₀ - исходное количество эксплуатируемых изделий.

Статистическая вероятность отказа находится по зависимости

.

Вероятность безотказной работы механизма равна произведению показателей надежности деталей механизма, работающих последовательно,

.

Поэтому надежность систем с большим количеством входящих в нее элементов получается низкой. Так при числе элементов n= 10 с одинаковой вероятностью безотказной работы P_i (Т) = 0,9 вероятность системы составит

.

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми жизненными циклами машины и их деталей, начиная с момента формирования заявки на разработку и заканчивая ее списанием. Каждый из жизненных циклов вносит свою лепту в решение надежности передачи. Обеспечение надежности на стадии проектирования и изготовления непосредственно сказывается на эксплуатационных и технико-экономических показателях машин.

Надежность изделия закладывается на стадии их проектирования. Она зависит от применения современных методов расчета и проектирования, основанных на теории вероятности и математической статистики с применением ЭВМ и САПР, конструкции составных частей передачи, материалов деталей и методов их упрочнения, способов защиты от внешней среды, системы смазки, приспособленности к сохранности и проведению ТО.

Надежность обеспечивают в процессе изготовления деталей и их сборки за счет достижения необходимой точности размеров, применения прогрессивных упрочняющих технологий и технологических мероприятий, направленных на обеспечения технических требований.

Надежность реализуется в процессе эксплуатации и зависит от скоростных и нагрузочных режимов работы, системы технического обслуживания и других эксплуатационных факторов. Надёжность трудно рассчитать количественно, она обычно оценивается как вероятность безотказной работы на основании статистики эксплуатации группы идентичных машин.

Вероятность безотказной работы изделия по критерию износостойкости за период наработки Т_иопределяют по функции

.

В период нормальной эксплуатации изделия постепенные отказы еще не проявляются и надежность характеризуется внезапными отказами. Эти отказы вызываются неблагоприятным стечением обстоятельств. Вероятность в этом случае определяет показательное распределение отказов

,

где – интенсивность отказов.

Интенсивность отказов представляет отношение функции плотности распределения к вероятности безотказной работы

.

Функция плотности распределения представляется отношением приращения вероятности отказов за время

.

Надежность характеризуется следующими состояниями: работоспособное, исправное и неисправное.

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ – это состояние объекта, при котором значение всех параметров выполняемых функции, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской документации. Оценочными качественными показателями работоспособности являются: прочность, жесткость, износо-коррозионная стойкость, тепло-хладо-виброустойчивость, стойкость к старению.

ПРОЧНОСТЬ – это способность деталей машин выполнять свои функции в пределах предусмотренных нагрузок без пластических деформации и разрушения. Различают статическую и усталостную прочность деталей. Нарушение статической прочности происходит тогда, когда величина рабочих напряжений превышает предел статической прочности материала. Обычно это связано с перегрузками. Усталостные поломки детали вызываются длительным действием переменных напряжений, величина которых превышает характеристики усталостной прочности материала (например, ).

ЖЁСТКОСТЬ – способность детали сопротивляться любой деформации;

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ – способность сохранять первоначальную форму своей поверхности, сопротивляясь износу;

ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ – способность сохранять свои свойства при действии высоких температур;

ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ – способность работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний.

При расчете и проектировании деталей обычно используют один или два критерия, а остальные критерии удовлетворяются автоматически или не имеют практического значения для данных деталей.

При всей значимости всех описанных критериев, нетрудно заметить, что ПРОЧНОСТЬ ЯВЛЯЕТСЯ ВАЖНЕЙШИМ КРИТЕРИЕМ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И НАДЁЖНОСТИ.

Невыполнение условия прочности автоматически делает бессмысленными все другие требования и критерии качества машин.

Действительно, немногого стоит технологичная, жёсткая, износостойкая, теплостойкая, виброустойчивая, дешевая в эксплуатации, ремонтопригодная конструкция самого передового дизайна, если она сломалась при первой же нагрузке!