Вопрос 27. Резервирование как метод повышения надежности машин.
Одним из основных способов повышения надежности машин является резервирование.
Резервирование - структурная избыточность, предполагающая наличие в системе дополнительных элементов, не являющихся функционально необходимыми (наличие у автомобиля четырехколесных тормозных механизмов при функциональной достаточности двух).
Элемент 1 на рисунке является основным и называется резервируемым. Элементы 2 ... n , предназначены для выполнения функций в случае отказа элемента 1, называются резервными.
Отношение количества резервных элементов к числу основных называется кратностью резерва.
Резервирование с кратностью единица называется дублированием.
Резерв по характеру нагружения делится на:
- нагруженный, при этом резервный элемент работает с той же интенсивностью, что и основной;
- облегченный, когда резервный элемент работает с меньшей интенсивностью, до тех пор пока не отказал основной;
- ненагруженный, в этом случае резервный элемент не используется до тех пор, пока не вышел из строя основной.
По масштабу резервирования различают на:
- общий резерв, при котором используется целая резервная система (дополнительный буровой насос в циркуляционной системе);
Рисунок– Схема общего резервирования системы.
- раздельный резерв, который предусматривает резервирование отдельных элементов системы (всех или только некоторых, наименее надежных, например, запасные втулки или поршни бурового насоса).
По восстанавливаемости отказавших элементов:
- резервирование с восстановлением, при котором восстановление отказавших основных и (или) резервных элементов технически возможно без нарушения работоспособности объекта в целом;
- резервирование без восстановления, при котором восстановление отказавших элементов (основных и (или) резервных) технически невозможно без нарушения работоспособности объекта в целом.
Повышение надежности подверженных старению технических систем в процессе эксплуатации может быть обеспечено только резервированием методами ремонта:
- нагруженным эксплуатационным резервированием, т. е. повышением ремонтопригодности изделия до уровня, исключающего образование критических дефектов, которые могли бы вызвать неремонтопригодное состояние объекта в течение определенной наработки;
- ненагруженным эксплуатационный резервированием - заменой отказавших элементов системы на ремонтные комплекты.
Вопрос 28. Цели и виды испытаний на надежность.
Наиболее достоверную информацию о надежности машин получают в результате испытаний или наблюдений за машинами в процессе их эксплуатации.
В зависимости от целей испытаний их делят на два класса:
- исследовательские испытания
- испытания на надежность.
Исследовательские испытания проводят на стадии проектирования обычно на моделях, макетах или опытных образцах с целью выявления функциональных возможностей техники. Эти испытания необходимы в тех случаях, когда в машине применены новые физические эффекты, процессы, принципы компоновки или новые элементы (например, новые рабочие органы строительных машин).
Испытания на надежность проводят с целью определения и контроля показателей надежности машин и их элементов, исследование процессов, приводящих к отказам, выявления наиболее слабых элементов и определения причин их надежности.
Виды испытаний на надежность:
1. По уровню составных частей, подвергающихся испытаниям, различают испытание отдельных элементов или машины в целом. При элементных испытаниях отдельно может оцениваться надежность механической передачи, гидропривода, рамы, ходовой части, двигателя и т.п. В этом случае уменьшаются затраты времени и средств, более глубоко проводится обследование, имеются лучшие возможности для согласования и корректировки решений, расширяется унификация элементов. В тоже время нельзя полностью заменить испытание машины испытаниями элементов, так как при этом не учитывается взаимодействие различных узлов, входящих в машину.
2. По срокам проведения испытания могут быть ускоренные и нормальные.
Ускоренные испытания позволяют получить необходимый объем информации о надежности в более короткий срок, чем при нормальных условиях и режимах эксплуатации.
Нормальные испытания позволяют получить необходимую информацию о надежности в такой же срок, как и при работе машины в эксплуатационном периоде.