Основные понятия о надежности и ремонте машин

Целью этого подраздела является уяснение основных понятий о качестве и надежности машин. Особое влияние следует обратить на взаимосвязь качества и надежности сельскохозяйственной техники, а также на значение качества и надежности в повышении эффективности использования сельскохозяйственной техники.

Пользуясь литературой (3, глава 1) и стандартами (2), необходимо разобраться в терминологии и определениях, принятых в надежности и ремонте машин, таких, как исправность, неисправность, работоспособность, неработоспособность, неработоспособное состояние, повреждения, отказ, предельное состояние, наработка, технический ресурс, срок службы, техническое обслуживание, и др.

Обращается внимание на то, что надежность, как и качество, является сложным свойством, обусловливающимся целым рядом отдельных свойств: безотказность, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Для количественной оценки этих свойств используются единичные и комплексные показатели.

Физические основы надежности машин

Физические основы надежности машин подробно изложены в главе 1, 3 (3).

При этом необходимо уяснить причины, нарушающие работоспособность и снижающие надежность машин, изучить классификацию отказов машин и критерии оценки технического состояния машин и оборудования.

Изучая основы учения о трении и изнашивании деталей машин, необходимо уяснить сущность различных теорий трения и изнашивания, исходя из существующих точек зрения на протекающие при изнашивании процессы, классификацию видов изнашивания по ГОСТу. Особое внимание уделить изучению форм проявления изнашивания и действия различных факторов на характер изнашивания деталей и другие процессы, ухудшающие работоспособность и снижающие долговечность машин и оборудования. Нужно четко усвоить разницу между понятиями изнашивания и износ.

Необходимо понимать физическую сущность, закономерности, виды и причины, и динамику изнашивания для различных условий работы деталей и видов соединений. При этом необходимо уяснить влияние износов и дефектов деталей на технико-экономические и технологические показатели работы машин и орудий и способы установления предельных износов соединений. Студент должен научиться анализировать влияние износов соединений на искажение пространственной геометрии механизмов, узлов и машин и влияние этого искажения на условия работы и технологические показатели агрегатов и машин.

При изучении методов определения допустимых износов, необходимо обратить внимание на ресурс, в течение которого изделие сохраняет работоспособность. Изучая методы и средства определения износов деталей, необходимо уяснить сущность каждого метода, его преимущества, недостатки и условия применения.

Для правильного понимания причин, видов и форм проявления неисправностей в работе основных механизмов и агрегатов машин, а так же правильного назначения предельных и допустимых износов деталей и зазоров в соединениях необходимо знать конституцию механизмов и агрегатов, а так же требования, предъявляемые к работе отдельных машин.

1.3 Математические методы определения показателей надежности

Для изучения данной темы необходимо проработать главу 2.3.2 (1). В первую очередь, надо усвоить, что отказы машин являются случайными событиями. Затем вспомнить понятия дискретных и непрерывных случайных величин, используемых в надежности, законы их распределения.

Следует изучить порядок сбора и обработки статистической информации о надежности машин, методы расчетов единичных и комплексных показателей надежности.

Испытание машин на надежность

Изучение этого подраздела рекомендуется начинать с ознакомления с классификацией методов испытания и контроля надежности. При этом следует обратить внимание на назначение и планирование испытаний машин на надежность, на особенности испытаний машин в условиях рядовой и подконтрольной эксплуатации.

Следует так же усвоить методику испытаний на износостойкость, усталостную и коррозионную стойкость, определяющих качество восстановления деталей.

Особое внимание обращается на сущность ускоренных испытаний, методы и средства их проведения, а так же на методы и средства технического диагностирования и прогнозирования ресурса сельскохозяйственной техники.

Методы повышения надежности сельскохозяйственной техники

В этом разделе необходимо изучить конструктивно-технологические методы обеспечения и повышения надежности машин, такие, как повышение ремонтопригодности, улучшение конституции деталей, сборочных единиц и машин, повышение износостойкости деталей путем подбора материалов, пар трения и условий смазки, способов изготовления и упрочнения деталей и др. Здесь же изучается резервирование машин сборочных единиц.

Методические указания по выполнению

Контрольной работы №1

Задание на выполнение контрольной работы №1 представлено в конце настоящих методических указаний (приложение 1).

Контрольное задание состоит из 2-х пунктов (А и Б) и выполняется в следующей последовательности: по пункту А задания дать ответы на вопросы (номера вопросов по последней цифре номера зачетной книжки).

Вопросы для выполнения контрольной работы №1

Пункт А

1. Задачи повышения качества и надежности сельскохозяйственной техники.

2. Значения проблемы повышения надежности и качества ремонта сельскохозяйственной техники.

3. Общие понятия, применяемые в надежности: исправность, неисправность, предельное состояние, работоспособность, неработоспособное состояние, повреждения, отказ и другие.

4. Служба надежности на ремонтном предприятии, ее назначение и роль в повышении качества и надежности отремонтированной сельскохозяйственной техники.

5. Что такое надежность сельскохозяйственной техники?

6. Что такое техническое обслуживание и ремонт машин? Понятие восстанавливаемый, невосстанавливаемый, ремонтируемый и неремонтируемый объект.

7. Что такое наработка, технический ресурс, срок службы, срок сохраняемости и какого единицы их измерения?

8. Поясните термины, относящиеся к свойствам технического объекта: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

9. Что такое гамма-процентный ресурс, и его практическое значение?

10. Поясните понятия гарантийная наработка (ресурс) и срок гарантий.

11. Объекты, рассматриваемые в надежности сельскохозяйственной техники: технический объект, техническая система, элемент технической системы.

12. Виды отказов по причине возникновения.

13. Группа признаков качества продукции.

14. Какова связь между качеством технического объекта и его надежностью?

15. Каковы причины отказов сельскохозяйственной техники?

16. Значение качества и надежности машин повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники.

17. Охарактеризуйте основные виды отказов технических объектов.

18. Какова физическая природа возникновения постепенных и внезапных отказов?

19. Дайте характеристику вредных процессов, приводящих к отказам машин.

20. Виды отказов по последствиям или затратам на их устранение (группа сложности отказов).

21. Опишите кратко внешние и внутренние факторы, снижающие надежность технических объектов.

22. Приведите классификацию видов трения в машинах, влияние трения на процесс изнашивания.

23. Виды изнашивания деталей. Факторы, влияющие на процесс изнашивания, сущность этого влияния.

24. Числовые характеристики случайной величины.

25. Понятия о механическом изнашивании деталей. Меры борьбы с этим видом изнашивания. Приведите примеры.

26. Абразивное и гидроабразивное (газообразивное) изнашивание деталей. Сущность процессов, условия протекания. Меры борьбы с этими видами изнашивания. Поясните на примере изнашивания деталей сельскохозяйственной техники.

27. Эрозионное, гидроэрозионное (газоэрозионное) усталостное, кавитационное изнашивание деталей. Сущность процессов, условия протекания. Меры борьбы с этими видами изнашивания. Приведите примеры.

28. Коррозионно-механическое изнашивание деталей: окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии. Сущность процессов, условия протекания. Меры борьбы с этим видом изнашивания. Приведите примеры.

29. Мероприятия по уменьшению интенсивности изнашивания деталей машин и уменьшению влияния износов на качественные показатели работы машин.

30. Изнашивание при заедании и электроэрозионное изнашивание.

31. Каковы причины образования нагара и накипи, потери упругости, намагниченности, возникновения пластических деформаций деталей? Как они влияют на работу машины? Меры борьбы с этими явлениями.

32. Основные показатели и закономерности изнашивания.

33. Когда и как используются основные закономерности изнашивания деталей (при конструировании, эксплуатации и ремонте машин)?

34. Как влияет макро- и микрогеометрия поверхностей на изнашивание деталей машин? Оптимальная микрогеометрия поверхностей.

35. Методы определения износов деталей машин и область их применения.

36. Что такое предельное состояние (износ) машин, соединений и деталей? Опишите критерий предельного состояния и методы их определения. Приведите примеры.

37. Допустимые и предельные значения износа деталей при ремонте машин. Зависимость между ними.

38. Порядок расчета остаточного и полного технического ресурса деталей.

39. Порядок расчета остаточного и полного ресурса соединения.

40. Потеря работоспособности деталей из-за усталости металла.

41. Коррозионные повреждения деталей и узлов, условия протекания коррозии и меры борьбы с ней. Приведите примеры.

42. Теоремы теории вероятности, применяемые в надежности машин.

43. Причины, вызывающие дефекты при ремонте машин.

44. Виды контроля при ремонте машин.

45. Понятие показателя надежности. Единичные и комплексные показатели надежности.

46. Какими показателями характеризуется безотказность технических объектов.

47. Какими показателями характеризуется долговечность технических объектов.

48. Единичные показатели ремонтопригодности сельскохозяйственной техники.

49. Показатели сохраняемости технических объектов и их сущность.

50. Коэффициент готовности технических объектов. Свойства, характеризующиеся этим показателем.

51. Коэффициент технического использования машин как комплексный показатель надежности.

52. Комплексный показатель: коэффициент оперативной готовности технического объекта.

53. Ремонтопригодность, ее составляющие.

54. Каковы цель, назначение и особенности испытаний сельскохозяйственной техники на надежность?

55. Приведите классификацию методов испытания и контроля надежности сельскохозяйственной техники.

56. Опишите виды испытаний сельскохозяйственной техники на надежность.

57. Сущность стендовых и полигонных испытаний.

58. Ускоренные испытания на надежность, их достоинства и недостатки.

59. Планы испытаний на надежность.

60. Опишите эксплуатационные испытания на надежность.

61. Изложите порядок обработки статистических данных о надежности сельскохозяйственной техники при ее эксплуатации и ремонте.

62. Контрольные испытания машин на полигонах и машинно-испытательных станциях.

63. Изложите основы технической диагностики и прогнозирования ресурсов технических систем и их элементов. Цель и задачи технической диагностики.

64. Законы распределения случайной величины, используемые в надежности машин.

65. Перечислите основные требования к ремонтопригодности сельскохозяйственной техники.

66. Перечислите ремонтные мероприятия повышения надежности машин.

67. Перечислите основные конструктивные мероприятия повышения надежности машин.

68. Назначения и сущность резервирования в технических системах.

69. Перечислите основные технологические мероприятия повышения надежности машин.

70. Изложите эксплуатационные мероприятия, направленные на повышение надежности машин.

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

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

2017

Методика сбора данных о надёжности машин в процессе эксплуатации

Цель работы - освоить методы сбора и обработки результатов испытаний (наблюдений) и расчёта основных показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности и комплексных показателей надёжности машин.

Для обеспечения заданной точности и достоверности получаемых результатов необходимо заранее провести планирование испытаний. Согласно ГОСТ 27410-87 для восстанавливаемых объектов, к которым относится и сельскохозяйственная техника, обычно выбирается план испытаний . По этому плану под наблюдение выбирают N объектов, отказавшие машины восстанавливают после каждого отказа (М) и наблюдения за ними продолжают в течение всего сезона до выполнения заданного объема работ - T У или заданного суммарного количества отказов - r У. Обычно задают требуемую точность (относительную ошибку д=0.10) и достоверность (доверительную вероятность в=0,90), тогда суммарное количество отказов будет равно 130…250, а общая наработка машин зависит от их производительности и надежности. В условиях реальной эксплуатации для выполнения указанных требований ГОСТа наблюдения проводятся за партией из 10…30 машин.

Процесс эксплуатации машин может быть представлен в виде отрезков времени t 1 , t 2 … исправной работы, чередующихся с периодами времени t в1 , t в2 … простоя машины на устранении отказов (рис.1).

Рис. 1. Схема процесса эксплуатации машин (поток отказов).

В процессе испытаний все периоды работы и время простоев записываются в журнал наблюдений по каждой машине.

Затем отказы распределяются по группам сложности в зависимости от вида, затрат времени и способа их устранения. Результаты испытаний партии машин примерно одинакового технического состояния (новые или капитально отремонтированные) сводятся в общую таблицу 1 для статистического анализа.

Определение показателей безотказности ведётся по интервалам наработки и в целом за весь период испытаний. Для этого наработка машины за период испытаний разбивается на 8 -12 интервалов. Величина интервала должна быть целым числом (обычно кратным 10). Она вычисляется по формуле:

t = (tmax - tmin)/К = (390 - 0)/10 = 39 га,

где tmax - наибольшая наработка машины в данной партии (см. графу 2)

tmin - наработка машины до начала испытаний (обычно tmin = 0);

К - число интервалов.

Обычно принимают: К= 8…16, а t - кратным 10 или 2.

Примем t = 40 га, тогда К = 10 интервалов.

На основании данных табл.1 все отказы каждой машины распределяются по интервалам наработки и вносятся в табл.2 (независимо от группы сложности). Для удобства дальнейших расчётов в табл.2 машины располагаются в порядке увеличения наработки за период испытаний. Далее определяется суммарное число отказов всех машин в каждом интервале, а также суммарное время восстановления работоспособности после отказов каждой группы сложности и общее время, затраченное на устранение всех отказов (табл.3).

Условное количество всех машин, работающих в каждом интервале, определяется по выражению:

где - суммарная наработка всех машин в данном интервале.

Применительно к пятому интервалу условное количество машин равно:

Nусл = (40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+36) / 40 = (40*10+36)/40 = 10,9 машины.

Так как наработка комбайна № 10 за период испытаний в данном сезоне составила 196 гектаров. Следовательно, в пятом (161…200 га) интервале этот комбайн наработал 196 - 160 = 36 га, или 36/40= 0,90 интервала, остальные 10 комбайнов проработали полностью в течение всего данного интервала (по 40 га). Поэтому можно считать, что в пятом интервале условно работало 10,9 комбайнов из 11, находившихся на испытаниях.

Аналогичным образом подсчитывается условное количество машин и среднее число отказов в каждом интервале (см. табл.2).

Заранее зная плановую наработку (Tпл =240 га) машины на предстоящий период (год, сезон, месяц), можно определить ожидаемое число отказов:

где Kпл - число интервалов плановой наработки. Kпл=Tпл/t= =240/40=6, так как плановая сезонная нагрузка принята равной 240 га.

Следовательно, ожидаемое число отказов одного комбайна за сезон (за 6 интервалов наработки) в среднем будет равно 11 отказов на одну машину. Для устранения этих отказов необходимо планировать работу ремонтной службы и заранее подготовить необходимые запасные ч а сти, исходя из опыта пред ы дущих лет.

Показатели безотказности

Для данной партии машин вычисляются по приведенным формулам на основании данных (табл.1).

1.Параметр потока отказов в каждом интервале рассчитывается по формуле: отк/га.

Среднее значение параметра потока отказов за весь период испытаний равно:139/3165 = 0,044 отк/га,

где - суммарное число отказов по всем машинам за весь период испытаний;

Tсум - суммарная наработка всех машин за период испытаний.

2. Средняя наработка на отказ определяется:

В каждом интервале:

- средняя наработка за весь период испытаний:

3165/139 = 1/0,044=22,7 га.

надежность комбайн ремонтопригодность убыль

по группам сложности :

1 й группы сложности: га;

2 й группы сложности: га;

3 й группы сложности: га,

где - суммарное число отказов соответственно каждой группы сложности, зафиксированных за весь период испытаний данной партии машин (см. табл.1).

3. Вероятность безотказной работы машины в заданный период наработки от t 1 до t 2 в общем случае определяется по формуле:

При этом предполагается, что при наработке t 1 машина работоспособна. Для малых промежутков наработки параметр потока отказов можно принимать постоянным (t) = const, тогда предыдущая формула примет вид:

Принимая постоянным значение параметра потока отказов в пределах одного интервала, определяют вероятность безотказной работы:

В каждом интервале: ;

В течение одной смены в любом интервале: .

Для первого интервала при сменной наработке tсм =12 га вероятность безотказной работы будет равна:

Это значит, что в течение одной смены безотказно будет ра ботать 43 процент а комбайнов. У остальных 57 % машин следует ожидать появл е ние хотя бы одного отказа .

Показатели ремонтопригодности

1.Среднее время восстановления работоспособности может быть рассчитано по всем устранённым отказам (см. табл.3):

§ за весь период испытаний: ч

§ в каждом интервале:

§ а также по отказам каждой группы сложности:

§ -1-й группы сложности: ч,

§ -2-й группы сложности: ч,

§ -3-й группы сложности: ч,

где - суммарное время восстановления работоспособности после всех отказов (или отказов соответствующей группы сложности);

Общее число отказов всех машин, устранённых за весь период испытаний.

Если отказы не устранялись в течение испытаний, то по ним не указывается время восстановления (прочерк в табл.1). Обычно это ресурсные отказы 3 группы сложности, для устранения которых необходима замена основных агрегатов или капитальный ремонт машины. При необходимости такого ремонта машина снимается с испытаний и направляется в ремонтное предприятие.

2. Вероятность восстановления работоспособности в течение заданного времени (примем Tз =6 часов):

Следовательно, в отведённое время ремонтной службой будет уст ранено 95 % отказов. Остальные более сложные отказы потр е буют большего времени восстановления или дополнительных раб о чих .

Комплексный показатель надё ж ности

-коэффициент готовности характеризует одновременно безотказность и ремонтопригодность машин и определяется на основании этих же данных испытаний:

где а - коэффициент перевода единиц наработки (га, т, км, моточасы) в часы чистой работы машины. Этот коэффициент может быть определён по формуле: а=1/Wт, где-Wт га/час- расчётная производительность машины. Для комбайна ДОН-1500Б примем: Wт = 2 га/ч.

Коэффициент готовности может рассчитываться за весь период испытаний (сезон работы), а также по интервалам наработки. В третьем интервале:

Это значит, что 9 % рабочего времени в этом интервале (при наработке от 81 до120 га) машины простаивали на устранении о т казов.

Долговечность

машин данной партии оценивается ресурсом, т.е. наработкой до предельного состояния (капитального ремонта или списания).

Средний ресурс приближённо рассчитывается по формуле:

где суммарный ресурс всех машин (га, т, км, моточасы);

Nг - число машин данной партии, достигших предельного состояния. Чем больше это число приближается к общему количеству испытуемых машин, тем точнее получаемое значение среднего ресурса.

Для оценки рассеяния ресурсов вычислим среднее значение ресурса машин, достигших предельного состояния:

затем определим среднее квадратичное отклонение:

и коэффициент вариации:

По величине коэффициента вариации можно предположить, что распределение ресурса данной партии комбайнов описывается распределением Вейбулла.

Для определения гамма-процентного ресурса необходимо значение ресурсов отдельных машин - Ri (из табл.1, графа3), расположить в вариационный ряд в порядке возрастания (в табл.4 - ресурсы машин, не достигших предельного состояния, расположить в конце таблицы). Присвоить им порядковые номера - i, начиная с нулевого. Найти эмпирическую функцию распределения F(Ri) = i/N и вычислить вероятность P(Ri)= 1-F(Ri) того, что машина не достигнет предельного состояния при наработке Ri.

Гамма - процентным ресурсом R будет такое значение ресурса Ri, для которого P(Ri) = /100, где - заданное значение вероятности.

Обычно для сельскохозяйственной техники = 80%. Это значит, что 80% машин должны проработать до предельного состояния (капитального ремонта или списания) не м е нее R га.

Если полученные значения P(Ri) не совпадают с заданным значением /100, то величина R находится методом интерполяции. В данном примере R находится между значениями R 2 и R 3 .

Из табл.4 видно, что для определения гамма-процентного и среднего ресурса не обязательно проводить длительные испытания до достижения предельного состояния всеми машинами данной партии. Достаточно получить данные о ресурсе наиболее слабых машин (не более 60% от общего количества испытуемых машин). Остальные данные при расчёте R? не учитываются.

Таблица 4. Вариационный ряд ресурсов комбайнов

					(Ri -Rср.пр.)^2

По данным табл.4 строится график вероятности P(Ri) недостижения машиной предельного состояния (кривая убыли ресурса - рис.2). На нем отмечаются точки Rmin, R, Rср. Минимальное значение ресурса машин данной партии - Rmin характеризует смещение (сдвиг) кривой убыли ресурса относительно начала координат.

Разница Rср значений, полученных расчётом и по графику при P(R"ср)=0,5 (рис.2), составляет абсолютную ошибку, возникающую вследствие того, что не все испытуемые машины достигли предельного состояния, и малого количества машин, поставленных на испытания.

Вычислим абсолютную и относительную ошибки полученных результатов:

Абсолютная ошибка: ДR ср = Rср -R`ср = 1885 -1980 = 95 га,

Относительная ошибка: д R ср =?ДR ср / Rср = 95/1885 = 0,05 или 5 %.

Для анализа отказов по причинам и времени возникновения следует построить график изменения параметра потока отказов и коэффициента готовности по интервалам наработки (рис.3). На этот же график наносится пунктирная линия, соответствующая среднему значению параметра потока отказов за весь период испытаний - .На графике можно выделить область приработочных отказов (Tпр), когда кривая (t) превышает среднее значение. Если в конце сезона работы (периода испытаний) заметно значительное возрастание данной кривой, это значит, что в машинах начинают преобладать износовые отказы и по завершении работ требуется проведение ремонта.

Если же значение параметра потока отказов стабилизируется на низком уровне (ниже - см. рис.3), характеризующем появление в основном внезапных отказов под воздействием внешних условий эксплуатации, то после окончания данного сезона работы ремонт машин проводить не следует. Иначе в начале следующего сезона вновь будут преобладать приработочные отказы.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Определение основных показателей надежности технических объектов с применением математических методов. Анализ показателей надежности сельскохозяйственной техники и разработка мероприятий по ее повышению. Организации испытания машин на надежность.

курсовая работа , добавлен 22.08.2013


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

контрольная работа , добавлен 30.05.2014


Сохраняемость как свойство объекта сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности, рассмотрение особенностей количественной оценки свойства. Характеристика факторов, определяющих ремонтопригодность машин и оборудования.

реферат , добавлен 27.04.2015


Краткое описание конструкции двигателя. Нормирование уровня надежности лопатки турбины. Определение среднего времени безотказной работы. Расчет надежности турбины при повторно-статических нагружениях и надежности деталей с учетом длительной прочности.

курсовая работа , добавлен 18.03.2012


Показатели ремонтопригодности: вероятность, среднее и гамма-процентное время восстановления. Сохраняемость объекта и комплексные показателей эксплуатационной надежности. Функции распределения случайных величин, сбор и обработка статистической информации.

презентация , добавлен 04.12.2013


Расчет надежности операции или процента брака. Построение эмпирической кривой. Методика определения разности между наибольшим и наименьшим размерами, которая разбивается на несколько интервалов. Теоретическая кривая распределения результатов замера.

контрольная работа , добавлен 08.03.2012


Сбор и обработка информации о надежности. Построение статистического ряда и статистических графиков. Определение математического ожидания, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации. Задачи микрометража партии деталей, методика измерений.

курсовая работа , добавлен 18.04.2013


Определение модели вероятности отказов для резистора и конденсатора, расчет коэффициентов нагрузки и суммарной эксплуатационной интенсивности отказов с целью оценки показателей безотказности функционального узла РЭУ при наличии постоянного резервирования.

курсовая работа , добавлен 05.07.2010


Предназначение и конструкция турбины двигателя. Расчет надежности лопатки первой ступени турбины с учетом внезапных отказов и длительной прочности, а также при повторно-статических нагружениях и в конце выработки ресурса. Оценка долговечности детали.

курсовая работа , добавлен 18.03.2012


Расчет параметров привода конвейера. Форма и размеры деталей редуктора привода, этапы его проектирования. Стадии и этапы разработки конструкторской документации. Определение условий эксплуатации. Оценка количественных показателей надежности ремонта.

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

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Введение

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

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

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

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

Задача 1

1. Расчет коэффициентов годности и восстановления детали

1.1 Расчет износов детали

Проведем анализ износов зубьев муфты переключения заднего ВОМ трактора МТЗ

Размеры:

по чертежу 5,49мм

допустимый без ремонта в соединении с деталями:

бывшими в эксплуатации 4,80 мм;

новыми 4,80 мм.

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

Значения износов определяем по формулам:

для валов И = dmin - dизм;

для отверстия И = Dизм-Dмах,

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

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

В нашем случае dmin=5,49-0,15=5,34 мм

Тогда износы деталей составят:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

	Износ, мм		Износ, мм		Износ, мм
1

1.2 Составление статистического ряда

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

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

(1.1)

где N - количество информации (количество измеренных деталей).

n округляем до целого числа

n ==7,07? 7

Протяженность одного интервала

(1.2)

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

А =мм

Протяженность интервала всегда округляем в большую сторону.

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

(1.3)

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

С=0,09-0,5*0,14=0,02мм

Середина первого интервала:

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

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

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

Все полученные результаты сводим в таблицу 1.2

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

(1.4)

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

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

Накопленная вероятность последнего интервала должна равняться единице.

надежность сельскохозяйственная машина техника

Таблица - 1.2 Статистический ряд

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

1.3 Определение числовых характеристик износов

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

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

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

Среднее значение износа

(1.5)

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

мм

Среднее квадратичное отклонение:

(1.6)

мм

Коэффициент вариации:

1.4 Проверка информации на выпадающие точки

Критерий Ирвина, опытное значение которого определяется по формуле:

(1.7)

где

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

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

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

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

1.5 Выбор теоретического закона распределения и расчет его параметров

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

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

V = 0,55, поэтому используем ЗРВ.

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

(1.8)

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

(1.9)

где К в - коэффициент ЗРВ.

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

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

В конце 1-го интервала

В конце 2-го интервала

В конце 3-го интервала

В конце 4-го интервала

В конце 5-го интервала

В конце 6-го интервала

В конце 7-го интервала

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

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

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

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

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

Полученные значения заносим в таблицу 1.3.

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

Таблица 1.3 - Выбор теоретического закона распределения износов

Интервал, мм
Конец интервала, мм
Накопленная опытная вероятность

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

Критерий согласия Колмогорова определяют по формуле:

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

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

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

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

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

Полученные значения интегральных функций записываем в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Интервал, мм
Конец интервала, мм
Накопленная опытная вероятность

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

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

1.6 Определение доверительных границ рассеяния среднего значения износа детали

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

(1.13)

(1.14)

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

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

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

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

мм; мм.

1.7 Определение относительной ошибки расчета

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

1.8 Определение количества деталей, годных без ремонта и подлежащих восстановлению

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

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

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

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

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

D дб и D дн - тоже самое для отверстий.

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

d min = 5,34 мм.

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

У 38% деталей поверхность необходимо восстанавливать.

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

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

Соединение:

Корпус масляного насоса - шестерня насоса

1. Исходные данные:

наработка машины от начала эксплуатации Тизм = 1700 м ч;

диагностированием определен зазор в соединении

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

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

межремонтный ресурс соединения Тмр = 3200 м ч,

среднеквадратическое отклонение у = 0,2·Тост;

доверительная вероятность в = 0,85;

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

допустимый зазор в соединении Sдоп = 0,30 мм;

предельный зазор в соединении Sпр = 0,55 мм.

размеры по чертежу: диаметр отверстия;

диаметр вала

2. Вычислим износы:

допустимый износ соединения: мм,

предельный износ соединения: мм.

3. Определим интенсивности изнашивания:

соединения мм/м ч,

вала мм/м ч,

отверстия мм/м ч.

4. Определим ресурсы соединения:

полный м ч,

остаточный м ч.

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

(2.1)

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

у - среднеквадратическое отклонение;

N=3 - повторность измерения зазора при диагностировании.

(2.2)

м ч

м ч.

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

вала мм,

отверстия мм.

Тогда предельные размеры деталей будут соответственно равны:

вала мм,

отверстия мм.

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

мм

мм

Тогда допустимые без ремонта размеры сопрягаемых деталей вычисляют следующим образом:

для отверстия (втулки) - мм;

для вала мм.

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

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

мм (не сходится с заданием);

мм.

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

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

Список литературы

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

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

Приложение

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

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

реферат , добавлен 07.07.2007


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

реферат , добавлен 31.05.2010


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

курсовая работа , добавлен 28.04.2014


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

лекция , добавлен 19.04.2011


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

курсовая работа , добавлен 15.02.2017


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

презентация , добавлен 03.01.2014


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

контрольная работа , добавлен 30.05.2014


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

контрольная работа , добавлен 01.03.2011


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

курсовая работа , добавлен 01.12.2014


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Контрольные вопросы и задания

1. Из каких элементов состоит типовая схема машины?

2. Из чего состоит привод?

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

4. В чем особенности эксплуатации сельскохозяйственной техники?

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

6. Перечислите основные пути повышения качества сельскохозяйственной техники.

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

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

P(ti); Fэ(ti); F(t) F(t) P(ti) Fэ(t) 0 30 60 90 120 T, ч УДК 631.3:629.017 ББК П072-02Я73-5 П60 Утверждено Редакционно-издательским советом университета Рецензент Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР И. А. Дъяков П6 Определение показателей надежности 0 сельскохозяйственной техники: Лаб. работы / Сост. Н. Е. Портнов, Ю. Е. Глазков. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. 32 с. Дан порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине "Надежность и ремонт машин" для студентов 4, 5 курсов дневного и заочного отделений специальности 311300. УДК 631.3:629.017 ББК П072-02Я73-5  Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), 2002 Министерство образования Российской Федерации Тамбовский государственный технический университет Лабораторные работы для студентов 4 и 5 курсов дневного и заочного отделений специальности 311300 Тамбов Издательство ТГТУ 2002 Учебное издание ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ Лабораторные работы Составители: Портнов Николай Ефимович Глазков Юрий Евгеньевич Редактор В. Н. Митрофанова Компьютерное макетирование И. В. Евсеевой ЛР № 020851 от 13.01.99 г. Плр № 020079 от 28.04.97 г. Подписано к печати 5.02.2002. Гарнитура Тimes New Roman. Формат 60 × 84/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Объем: 1,86 усл. печ. л.; 1,79 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. С. 82. Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 Лабораторная работа 1 ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ НЕРЕМОНТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ Цель работы: научить по статистическим данным, определять количественные показатели надежности для неремонтируемых изделий. Задание 1 Проанализировать условия задания и составить по ним интегральный статистический ряд эмпирического распределения наработки Т. 2 Построить гистограмму и полигон эмпирического распределения наработки Т. 3 Подсчитать среднее арифметическое значение наработки Тср, выборочное среднее квадратическое отклонение σ, коэффициент вариации V для заданной статистической выборки, подобрать теоретический закон распределения наработки до первого отказа. 4 Определить статистические оценки вероятности безотказной работы Р(t) и интенсивности отказов λ(t) неремонтируемых изделий для i-х частичных интервалов наработки до первого отказа. 5 Построить графики изменения вероятности безотказной работы Р(t) и эмпирической интегральной функции Fэ(t) по данным испытаний неремонтируемых изделий. 6 Определить значение теоретической интегральной функции F(t) для заданных частичных интервалов значений наработки Т, построить график функции F(t). 7 Проверить соответствие между выбранным теоретическим законом распределения и эмпирическим распределением наработки Т по критерию λ (А. Н. Колмогорова). 8 Определить доверительные границы средней наработки неремонтируемых изделий до первого отказа при доверительной вероятности α. Порядок выполнения работы 1 По условиям задания, прил. 1 (выданного преподавателем) требуется определить числовые значения безотказности неремонтируемых изделий по результатам испытаний (N) однотипных объектов. Основным показателем надежности неремонтируемых изделий являются вероятность безотказной работы Р(t), средняя наработка до первого отказа Т1, интенсивность отказов λ(t). Числовые значения показателей надежности определяются по результатам наблюдений за испытаниями N однотипных изделий в заданных условиях, фиксируя наработку отдельных изделий до первого отказа в часах работы под нагрузкой. Результаты испытаний представляют в виде интервального статистического ряда эмпирического распределения наработки Тi изделий до первого отказа (табл. 1). 1 Интервальный статистический ряд эмпирического распределения наработки неремонтируемых изделий до первого отказа Номера интервалов № Определяемый Обозначе наработки, мото ⋅ п/ параметр ние и ч п формулы 1 2 3 4 5 6 расчета 1 Границы интервалов, мото ⋅ ч, тыс. км, усл. эт. га 2 Значение середины интервалов, мото ⋅ ч, tc тыс. км, усл. эт. га 3 Число отказов в mi интервале (частоты) 4 Относительная доля отказов в интервале W i = mi (час- тости) /N 2 Используя данные табл. 1 построить графики наглядно характеризующие эмпирическое распределение случайной величины # гистограммы и полигона. При построении гистограммы на горизонтальной оси графика следует отложить значения, соответствующие границам интервалов, а на вертикальной оси # частоты или частости, также по отдельным интервалам, следует построить прямоугольники, основания которых лежат на горизонтальной оси координат и равны величине интервалов, а высоты равны частотам иди частостям соответствующих интервалов. В результате получается ступенчатый многоугольник, или гистограмма. Если теперь соединить прямыми линиями середины верхних (горизонтальных) сторон прямоугольников гистограммы, то получится полигон распределения в виде ломаной линии. По гистограмме и полигону распределения необходимо дать заключение, в каком интервале значений наиболее вероятная наработка неремонтируемых изделий до первого отказа (рис. 1). mi 28 28 28 Рис. 1 20 Гистограмма и 14 12 полигон 7 эмпирического 4 распределения 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 T, ч наработки до первого отказа 3 Подсчитать числовые значения статистических характеристик распределения случайной величины, как среднее арифметическое значение Тср, выборочное среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации V по следующим уравнениям с суммированием по интервалам: mi Tср = ∑T срi N ; (1) mi σ= ∑ (T ср − Tсрi) 2 N ; (2) σ V= . (3) Tср Теоретический закон распределения для выравнивания опытной информации ориентировочно выбирают по величине коэффициента вариации V: если V < 0,30, то используется закон нормального распределения; если V > 0,50 применяют закон распределения Вейбулла, если V = 0,30 ... … 0,50 можно пользоваться законом нормального распределения или законом распределения Вейбулла. Выбранный по коэффициенту вариации закон распределения будет в дальнейшем проверяться с применением критерия согласия λ (Колмогорова А. Н.). 4 Определить статистические оценки вероятности безотказной работы Р(ti) и интенсивности отказов λ(ti) неремонтируемых изделий для i-х интервалов по формулам (табл. 2). Полученные результаты заносят в табл. 2, в которой: А # величина интервала. Знак ∧ # обозначает показатели надежности имеющие статистические эмпирические характеристики, подсчитанные по результатам наблюдения над конкретной партией изделий; без значка # вероятности подсчитанные из теоретических соображений; ti # значение наработки в интервале. 5 Построить графики изменения опытной вероятности безотказной работы Р(ti) и эмпирической интегральной функции: Fэ(ti) # с использованием значений для интервалов из табл. 1 и 2. Между mi обоими показателями надежности существует взаимосвязь, обусловленная уравнением P (t i) = 1 − . N 2 Определение статистических оценок P(ti) и λ(ti), Fэ(ti) Номера № Определяемый Обозначения интервалов п/ параметр и формулы наработки, мото ⋅ п расчета ч 1 2 3 4 5 6 1 Границы интервалов наработки, мото ⋅ ч, тыс. км, усл. эт. га. 2 Число отказов в интервале mi 3 Число отказавших изделий к концу i интер- вала r (ti) = ∑m i =1 i 4 Число работоспособных N (t) i = N − r (ti −1) изделий к началу интервала 5 Статистическая оценка ∧ N − r (ti) P (t) i = вероятности N безотказной работы 6 Статистическая оценка интенсивности mi λ (t)i = AN отказов 7 Эмпирическая интегральная Fэ (ti) = r (ti) функция N распределения наработки до 1-го отказа При построении графика Р(ti) и функции Fэ(ti) на горизонтальной оси следует отложить значения, соответствующие границам интервалов, а на вертикальной # частости (Wi) или частоты (mi). 6 Определить значения теоретической интегральной функции F(t) для заданных частичных интервалов значений наработки Т, построить график функции F(t). P(ti); F э(ti); F(t) F(t) P(ti) Рис. 2 Эмпирическая F э(t) и теоретическая интегральные 0 30 60 90 120 T, ч функции распределения наработки до 1-го отказа и вероятность безотказной работы по данным испытания на надежность Значения теоретической интегральной функции F(ti) (рис. 2) для нормального распределения с известными параметрами Т определяются по табличному интегралу Ф(ti), который непосредственно показывает вероятность того события, что значение случайной величины находится в пределах от 0 до t. Значение функции F(ti) в конце i-го интервала принимается равным значению интеграла Ф(t) по табл. 9П.4. Значение случайной величины # Xi, интервала Ф(ti) заносят в табл. 3. 3 Проверка соответствия эмпирического и теоретического распределений наработки неремонтируемых изделий до первого отказа по критерию согласия λ Норма интервалов № Определяемый Обозначени наработки, мото ⋅ п/ параметр яи ч п формулы 1 2 3 4 5 6 расчета 1 Границы интервалов наработки, мото ⋅ ч, тыс. км, усл. эт. га. 2 Верхняя граница Tвi интервала, мото ⋅ ч, тыс. км, усл. эт. га. Tвi − Tср Xi = σ 3 Значение случайной величины 4 Значение F (ti) = Ф(ti) теоретической интегральной функции на-работки до первого отказа 5 Наибольшая абсолютная разность D = Fэ (ti) − F (t i) 6 Расчетное значение критерия согласия λ = D max 3 N Dmax 7 Значение критерия Колмогорова P(λ) 7 Проверить соответствие между выбранным теоретическим законом распределения и эмпирического распределения наработки Т по критерию λ (А. Н. Колмогорова). В технических расчетах для различных уровней вероятностей приняты различные уровни значимости. 4 Уровень вероятности и значимости Уровень вероятности 0,80 0,90 0,95 α 0,99 Уровень значимости 0,20 0,10 0,05 0,00 γ 9 Если по условиям задания уровень доверительной вероятности α = 90, тогда уровень значимости γ = 0,10, это означает, что в 10 случаях из 100 возможность ошибки первого рода, связанной с риском отбросить правильную статистическую гипотезу. Результаты проверки соответствия эмпирического и теоретического распределения наработки неремонтируемых изделий до первого отказа по критерию λ в табл. 3. Для полученного значения по табл. 8П4. следует найти значение Р(λ). Если значение Р(λ) > λ, то гипотеза о применимости закона нормального распределения к эмпирическому распределению наработки не-ремонтируемых изделий до первого отказа не отвергается. Тем самым можно говорить о соответствии теоретического и эмпирического распределений. 8 Определить доверительные границы средней наработки неремонтируемых изделий до первого отказа при доверительной вероятности α. По нижняя mн i и верхняя mн i границы доверительного интервала для средней наработки Т определяются по уравнениям: t γ (v) σ mнi = Tср − , (4) N t γ (v) σ mвi = Tср + , (5) N где tγ (ν) # квантиль распределения t (коэффициент Стьюдента) выбирается из табл. 4.П.4; с v = N − 1 степенями свободы для статистической выборки для статистической выборки из N значений. 9 Дать заключение, о том, что среднее значение наработки неремонтируемых изделий до первого отказа с вероятностью α будут находиться в интервале от # до. Литература: ; Лабораторная работа 2 Цель работы: ознакомиться с точным методом расчета (методом сумм) показателей безотказности. Задание 1 Определить наработки между всеми смежными отказами и рассчитать методом сумм среднее значение показателя надежности Т и среднее квадратическое отклонение σ. 2 Определить коэффициент вариации V и выбрать теоретический закон распределения и его параметры. Общие сведения Среднее значение t является важной характеристикой показателя надежности. Зная среднее значение, планируют работу машины, составляют заявку на запасные части, определяют объем ремонтных работ. При отсутствии статистического ряда (N < 25) среднее значение показателя надежности определяют по формуле − 1 T= , (6) N ∑T i где N # повторность информации (количество испытанных машин); Ti # значение i-го показателя надежности. При наличии статистического ряда среднее значение показателя надежности t определяют по формуле − T= ∑T P , ic i (7) где n # количество интервалов в статистическом ряде; Tic # значение середины i-го интервала, Рi # опытная вероятность i-го интервала. Рассеивание # важная характеристика показателя надежности, позволяющая переходить от общей совокупности к показателям надежности отдельных машин. Наиболее распространенной и удобной для расчетов характеристикой рассеивания служит среднее квадратическое отклонение: σ = D . Дисперсия D и среднее квадратическое отклонение представляют собой абсолютные характеристики рассеивания показателя надежности. При незначительном количестве информации (N < 25) среднее квадратическое отклонение определяют по уравнению − σ = (Ti − T) 2 /(N − 1) . (8) При наличии статистического ряда информации (N > 25) среднее квадратическое отклонение определяют по формуле − σ = (Ti − T) 2 Pi . (9) − При большем количестве информации (N > 50) для определения величин T и σ рекомендуется упрощенный метод расчета, называемый методом сумм. Сущность этого метода описана ниже. Порядок расчета 1 По условиям задания (выданного преподавателем) табл. 1П2 определить показатели безотказности тракторов по данным информации, приведенной в табл. 2П.2 (по материалам ОСТ "Надежность, сбор и обработка информации"). Данные занести в табл. 6. 2 Проанализировать условия задания и определить наработки между всеми смежными отказами − и рассчитать методом сумм T i и σ. Например, для трактора № 1 табл. 2П.2 межотказные наработки будут равны: Т0 = 50 мото ⋅ ч; Т0 = 158 # 50 = 108 мото ⋅ ч, и т.д. Полученные результаты располагают в статистический ряд в порядке возрастания. Например: 50, 108, 222, 461, 175, 100, 75, 114 и т.д. 6 Информация об эксплуатационных отказах трактора ДТ-75 Наработка до Наработка до Число № конца эксплуатационных отказов трактора наблюдения отказов, мото ⋅ ч. 3 Определить количество интервалов статистического ряда по уравнению n= N, (10) где N # значение показателей надежности. Полученный результат округляют в сторону увеличения до ближайшего целого числа. Количество интервалов не должно выходить за пределы n = 6 ... 20. Все интервалы статистического ряда должны быть равны один другому по величине и не иметь разрывов. 4 Величину одного интервала A определяем по уравнению А = (Tmаx # Tmin) / n, (11) где Tmax и Tmin # соответственно наибольшее и наименьшее значение показателей в сводной таблице информации. При определении величины интервала A, а также его положения в статистическом ряду округляют величины для того, чтобы получать значения, удобные для дальнейших расчетов. При разбивке на интервалы (классы) границы первого интервала устанавливать с таким расчетом, чтобы наименьшее значение наработки до эксплуатационного отказа попала примерно в середину этого интервала. Поэтому нижняя граница первого интервала должна быть несколько меньше минимального значения показателя надежности по заданию. 5 Построить интервальный вариационный ряд по данным подсчета, по форме табл. 7. 7 Интервальный вариационный ряд по данным подсчета Границы Середины Частот К1 = К2 = интервалов, интервалов ы mi мото ⋅ Тср ч/отказ 1 2 3 4 5 N= Л1 = Л2 = # . .