300

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлургического оборудования

Ли Р. И.

ПРАКТИКУМ

по дисциплине «Надежность, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И

РЕМОНТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ»

Липецк 2009

Ли, Р. И. Практикум по дисциплине «Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин и оборудования». Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2009. − 81 с.

Приведены общие сведения, примеры решения задач, а также задания для самостоятельной работы студентов.

Практикум практикум предназначен для студентов специальности 150404,65 - Металлургические машины и оборудование дневной и очно-заочной форм обучения.

Рецензент: д.т.н., профессор Горшенин В. И.

© Липецкий государственный

технический университет, 2009

Содержание

Практическая работа № 1. Определение остаточного ресурса

детали по результатам измерения значения износа…………………………..3

Практическая работа № 2. Расчет характеристик единичных и

комплексных показателей надежности………………………………………..8

Практическая работа № 3. Вероятностный метод планирования

количества и сроков постановки машин в ремонт……………………………24

Практическая работа № 4, 5. Обработка полной статистической

информации о ресурсе машин…………………………………………………29

Практическая работа № 6. Обработка усеченной и многократно

усеченной информации о надежности объекта методами

вероятностной бумаги………………………………………………………….37

Практическая работа № 7. Определение надёжности технических

систем с последовательным, параллельным и смешанным

соединением элементов………………………………………………………...45

Список использованной литературы…………………………………………..70

Приложения……………………………………………………………………...70

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Определение остаточного ресурса детали по

результатам измерения значения износа

Цель работы: изучить методику расчета полного ресурса соединения, предельных и допустимых износов деталей и соединения, допустимых без ремонта размеров сопрягаемых деталей в месте их наибольшего износа и построения расчетной схемы изнашивания деталей соединения.

1. Общие сведения

Технический ресурс (ресурс) – суммарная наработка объ­екта от начала его эксплуатации или ее возобновление после капитального ремонта до перехода в предельное состояние.

Предельное состояние – состояние объекта, при кото­ром его дальнейшее применение по назначению недопустимо по требованиям техники безопасности или экономически нецелесообразно.

Предельный износ (зазор) детали (соединения) – это такой износ (зазор) при котором наступает предельное состояние детали (соединения).

Допустимый износ (зазор) детали (соединения) – это такой износ (зазор) при котором остаточный ресурс детали (соединения) равен или больше межремонтного.

2. Ход работы

Исходные данные для расчета принимают в соответствии с вариантом табл. П.1. В качестве примера приведен расчет варианта № 20.

Таблица 1. Технические условия на дефектацию соединения вал-подшипник водяного насоса 14 – 1304А

Наименование деталей соединения	Размеры деталей по чертежу, мм	Зазоры в соединении, мм
		начальный, Sн	допустимый, Sдр	предельный, Sпр
Подшипник Вал	30 30	0,025 – 0,060	0,10	0,20

Для данного варианта расчетного задания приняты:

1) средняя межремонтная наработка T_мр = 3200 ч;

2) средняя скорость изнашивания охватывающей детали W_к = 2,2 10^-5 мм/ч;

3) средняя скорость изнашивания охватываемой детали W_в = 1,2 10^-5 мм/ч.

Допустимый износ соединения определяют по известной формуле [1]

И_др = S_др – S_{н max},

где S_{н max} – максимальный начальный зазор в соединении, мм.

И_др = 0,10 – 0,06 = 0,04 мм.

Предельный износ соединения рассчитывают по формуле

И_пр = S_пр – S_{н max},

И_пр = 0,20 – 0,06 = 0,14 мм.

Среднюю скорость изнашивания определяют по формуле

W_с = W_к + W_в,

W_с = 2,2 10^-5 + 1,2 10^-5 = 3,4 10^-5 мм/ч.

Полный ресурс соединения рассчитывают по формуле

Т_с = И_пр / W_с,

Т_с = 0,14/3,4 10^-5 4117 ч.

Предельные износы сопрягаемых деталей определяют по формулам

для охватывающей детали

И_{пр к} = И_пр W_к / W_с,

для охватываемой детали

И_{пр в} = И_пр W_в / W_с,

И_{пр к} = 0,14 2,2 10^-5 / 3,4 10^-5 = 0,091 мм,

И_{пр в} = 0,14 1,2 10^-5 / 3,4 10^-5 = 0,049 мм.

Допустимые износы деталей соединения с учетом заданной межремонтной наработки рассчитывают по формулам

для охватывающей детали

И_{др к} = И_{пр к} – T_мр W_к,

И_{др к} = 0,091 – 3200 2,2 10^-5 = 0,021мм,

для охватываемой детали

И_{др в} = И_{пр в} – T_мр W_в,

И_{др в} = 0,049 – 3200 1,2 10^-5 = 0,011мм.

Допустимые (без ремонта) размеры деталей соединения с учетом максимального диаметра охватывающей D_max и минимального диаметра охватываемой d_min деталей определяют по формулам

для охватывающей детали

D_др = D_max + И_{др к},

D_др = 30,035 + 0,021 = 30,056мм,

для охватываемой детали

d_др = d_min - И_{др в},

d_др = 29,975 – 0,011 = 29,964мм.

Результаты расчета представляют в виде расчетной схемы изнашивания деталей соединения (рис. 1).

И _к, мм _

0,10 _ 1

И_{др к} И_{пр к}

0,05 _

S_др S_пр

0 _

S_н 1000 2000 3000 4000 Т, ч

0,05 _ И_{пр в}

И_{др в} 2

0,10 _ Т_мр

Т_с

И _в, мм _

Рис. 1. Расчетная схема изнашивания деталей соединения: 1 и 2 – зависимости изнашивания И охватывающей (деталь типа отверстие) и охватываемой (деталь типа вал) деталей от наработки Т, соответственно деталей соединения от наработки

Отмечают в определенном масштабе по оси абсцисс наработку, а по оси ординат износ. Износ в начале наработки соответствует предельным отклонениям размеров охватывающей и охватываемой деталей, указанным в табл. П.1. Затем отмечают, при наработке соответствующей полному ресурсу соединения Т_с, по оси ординат предельные износы охватывающей И_{пр к}.

В заключении, от наработки соответствующей полному ресурсу соединения Т_с, откладывают наработку, и охватываемой И_{пр в} деталей соединения. Соединяют точки начального и предельного износа деталей и получают линейные зависимости изнашивания соответствующие межремонтной T_мр. Перпендикуляр, пересекающий по оси ординат зависимости 1 и 2, даст значения допустимых износов деталей И_{др к}, И_{др в} и зазора в соединении S_др.

На заключительном этапе производят расчет остаточного ресурса сопрягаемых деталей и соединения. Остаточный ресурс сопрягаемых деталей Т_{ос к} и Т_{ос к} определяют по формулам [2]

, (1)

Сопрягаемые детали имеют равный остаточный ресурс.

Рассеивание ресурсов одноименных деталей и соединений тракторов и сельскохозяйственных машин в большинстве случаев имеет распределение Вейбулла с коэффициентом вариации V = 0,33…0,40. При доверительной вероятности α = 0,80 (эта величина характеризует степень доверия расчета) и коэффициенте вариации V = 0,36 (эта величина – относительная характеристика рассеивания) доверительные границы рассеивания остаточного ресурса детали определяют по формулам

, , (2)

где и – нижняя и верхняя доверительные границы рассеивания остаточного ресурса детали, соответственно.

;

Остаточный ресурс соединения рассчитывают по формуле, подобной формулам (1)

,

где S _из – измеренный зазор в соединении

Зазор в соединении при измерении деталей можно рассчитать по формуле

Доверительные границы рассеивания остаточного ресурса соединения

определяют го формулам, подобным формулам (2)

, ,

где и – нижняя и верхняя доверительные границы рассеивания остаточного ресурса соединения, соответственно.

Расчеты показали одинаковый остаточный ресурс деталей и соединения (3000 ч), что подтверждает правильность расчетов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Расчет характеристик единичных и комплексных

показателей надежности

Цель работы: изучить показатели надежности машин. Определить значения показателей надежности в соответствии с заданием.