Условия нормальной работы деталей,

Механизмов  и машин

Успешная работа деталей, механизмов и машин заключается в обеспечении надежности и работоспособности при заданных нагрузках.

Надежностью по ГОСТ 27.002-2015 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 – общая и чрезвычайно актуальная сегодня проблема машиностроения. Она закладывается на всех этапах разработки, изготовления и эксплуатации машины. Ошибки при проектировании, погрешность в производстве, небрежность при упаковке и транспортировке, отступление от правил эксплуатации изделия отрицательно сказываются на его надежности. Теория надежности базируется на элементах теории вероятности, теории случайных процессов, теории массового обслуживания и на математической статистике.

Современные технические средства состоят из множества взаимодействующих механизмов, аппаратов и приборов. Недостаточная надежность оборудования приводит к огромным затратам на ремонт, простою оборудования, авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушениями и человеческими жертвами.

На восстановление работоспособности отдельных групп машин ежегодно требуется средств больше, чем стоимость выпускаемой ими продукции.

Различают три периода, от которых зависит надежность: проектирование, производство, эксплуатация. При проектировании закладывается фундамент надежности. При производстве обеспечиваются все средства повышения надежности, заложенные конструктором. Отклонения от конструкторской документации нарушают надежность. При эксплуатации изделия его надежность реализуется. Такие качества надежности, как безотказность и долговечность, проявляются в процессе работы машины и зависят от методов и условий ее эксплуатации, системы ремонта, технического обслуживания.

Основными путями повышения надежности на стадии проектированияизделия являются следующие:

1) необходимо стремиться проектировать по возможности простые изделия с меньшим числом деталей;

2) предусматривать предохранительные устройства;

3) широко использовать стандартные узлы и детали.

Надежность состоит из сочетаний следующих частных свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность (надежность в узком смысле)– способность сохранять свои эксплуатационные показатели в течение заданной наработки без вынужденных перерывов. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей или остановкой автоматизированного производства.

Отказ – явление, связанное с частичной или полной утратой работоспособности изделия. По своей природе отказы бывают: полные и частичные; внезапные (например, поломка) и постепенные (изнашивание, коррозия); опасные для жизни человека; тяжелые и легкие, устранимые и неустранимые. В зависимости от причин возникновения отказы подразде-ляются на конструкционные, производственные и эксплуатационные. На стадии конструирования они обуславливаются ошибками конструктора, несовер­шенством принятых методов расчета и конструирования; при изготов­лении – нарушением принятой технологии, а также ее несовершен­ством; при эксплуатации – нарушением правил эксплуатации, внешним воздействием, не свойственным нормальным условиям эксплуатации. В соответствии с этим отказы устраняют заменой деталей, регулировкой или очисткой.

Возможные причины отказов:

1) конструктивные ошибки и недостатки (недостаточная прочность, неучтенные температурные и механические деформации, плохая защита от влаги и пыли и т. п.);

2) производственные дефекты (раковины, трещины, включения примесей в металле);

3) неправильная эксплуатация изделия (отсутствие регулировки подшипников, систематические перегрузки и т. п.);

4) естественный износ, старение, потеря усталостной прочности детали.

Долговечность (ресурс) – свойство изделия длительно сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние характеризуется невозможностью его дальнейшей эксплуатации, снижением эффективности или безопасности (выбраковка каната, минимальный ремонтный размер шеек коленвала и т. д.).

В настоящее время делаются попытки нахождения оптимальной долговечности (рис. 1.1), то есть такой, при которой себестоимость продукции изделия минимальна.

Долговечность, соответствующую минимуму себестоимости продукции, предлагают считать оптимальной. Однако в ряде случаев      подобная трактовка слишком упрощена.

Рис. 1.1. Оптимальная долговечность деталей: 1 – постоянные затраты, которые не зависят от срока эксплуатации (энергия, материалы, зарплата); 2 – амортизационные расходы, обратно пропорциональные времени эксплуатации; 3 – годовые эксплуатационные расходы 

(ремонт, техническое обслуживание и т. д.)

Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупрежде-нию, обнаружению и устранению отказов и неисправностей посредством техобслуживания и ремонта. В конструкцию многих современных машин закладывают систему диагностики неисправностей, иначе машина некон-курентоспособна. 

Сохраняемость – способность сохранять требуемые эксплуатацион-ные показатели после установленного срока хранения и транспортиро-вания. Практическая роль этого свойства особенно велика для военной техники и приборов.

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