1. Уменьшение числа элементов всей системы.

2. Повышение коэффициентов запаса.

3. Эксплуатация (соответствие условий эксплуатации, заложенным при проектировании).

Долговечность машины, подобно полезной отдаче, зависит от условий и технического уровня эксплуатации.

Долговечность - общее время, которое машина может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без су­щественного снижения основных расчетных парамет­ров, при экономически приемлемой суммарной стои­мости ремонтов.

Долговечность определяется двумя условиями:

• Физический износ наступает в том случае, когда дальнейший ремонт и эксплуатация элемента или системы становятся уже невыгодными, так как затраты превышают доход в эксплуатации;

• Моральный износ означает несоответствие параметров элемента или системы современным условиям их эксплуатации;

К показателям долговечности отнесены следующие показатели надежности (основные – ресурс и срок службы):

• Средний ресурс - это математическое ожидание ресурса.

• Гамма-процентный ресурс – это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятность γ, выраженной в процентах.

• Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

• Средний срок службы - математическое ожидание срока службы.

• Гамма-процентный срок службы - календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.

• Назначенный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Основные факторы, лимитирующие долговечность и надежность машин: поломки деталей; износ трущихся поверхностей; повреждения поверхностей в результате действия контактных напряжений, наклепа и коррозии; пластические деформации деталей, вызываемые местным или общим переходом напряжений за предел текучести или (при повышенных температурах) ползучестью.

В теории надежности рассматриваются следующие обобщенные объекты:

Изделие – единица продукции, выпускаемая данным предприятием, цехом и т.д. Например, станок, подшипник, ремень.

Элемент – простейшая при данном рассмотрении составная часть изделия.

Система – совокупность совместно действующих элементов с целью выполнения заданных функций.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции (с параметрами, установленными техническими требованиями).

Неисправность – состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации.

Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности.

Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортировки.

2.2. -Виды отказов. Основные принципы выбора материала для детали.

Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности. Отказы бывают по времени проявления: постоянные и случайные.

Отказы делят на следующие виды:

• внезапные (поломки от перегрузок, заедания),

• постепенные по развитию и внезапные по проявлению (усталостные разрушения, перегорание ламп, короткие замыкания из-за старения изоляции)

• постепенные (износ, старение, коррозия, замыкание).

• функциональные – утрата способности данной машины выполнять свои функции.

• параметрические – отклонения различных характеристик больше заданной нормы.

Внезапные отказы вследствие своей неожиданности более опасны, чем постепенные.

Отказы могут быть связаны с разрушением деталей или их поверхностей (поломки, выкрашивание, износ, коррозия, старение) или не связаны с разрушением (засорение клапанов подачи топлива, смазки, ослабление соединений).

В соответствии с этим отказы устраняют: заменой деталей, регулировкой или очисткой.

Причинами отказов могут быть:

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

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

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

- естественный износ, старение, потеря усталостной прочности детали.

Надежность изделий обуславливается следующими свойствами: безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Все эти свойства проявляются в процессе эксплуатации изделия и позволяют судить о том, насколько оно оправдывает надежды потребителей.

Безотказность (надежность в узком смысле) – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени без вынужденных перерывов. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей или с остановкой автоматизированного производства.

Основные принципы выбора материала для детали

Выбирая материал, учитывают в основном следующие факторы:

- соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, износостойкость);

- требования к массе и габаритам детали и машины в целом; другие требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (электроизоляционные свойства, противокоррозионная стойкость и т. д.);

- соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намечаемому способу обработки детали (штампуемость, свариваемость и пр.);

- стоимость и дефицитность материала.

В расчетах на прочность материал детали представляют однородной сплошной средой, что позволяет рассматривать тело как непрерывную среду и применять методы математического анализа.

Однородность – независимость свойств материала от размеров выделенного объема.

Изотропность – независимость свойств материала от выбранного направления в материале.

Упругость – свойств тела восстанавливать первоначальную форму после снятия внешней нагрузки.

Пластичность – свойство тела сохранять после разгрузки полностью или частично деформацию, полученную при нагружении.

2.3 -Технологические требования, предъявляемые к конструкции детали. Стандартизация деталей машин

Большое влияние на повышение надежности изделия имеет выбор рациональных технологических процессов изготовления.

Невозможно добиться высокой надежности машин с отсталым рабочим процессом и несовершенным механизмом.

Первым направлением повышения надежности является обеспечение необходимого технического уровня изделия.

Вторым направлением является разработка такой конструкции изделия, которая бы исключила появление отказов. Например, применение быстроходных или тихоходных агрегатов без механических передач.

Безмуфтовый привод прессов. Самосмазывающиеся узлы трения, исключающие систему смазки в машине.

Третье направление – использование самоустанавливающихся, самоприрабатывающихся узлов и самонастраивающихся систем.

Четвертое направление – переход на изготовление машин по жестко регламентированной технологии, снижающей рассеивание ресурса за счет уменьшения колебаний размеров в пределах поля допуска. Машины, собранные роботами на герметичность не проверяются.

Обеспечение надежности ЛА. Высокие показатели надежности ЛА обеспечивают:

резервирование элементов и систем;

эксплуатацией «по состоянию» и диагностикой;

упрочнением деталей.

Резервирование – применение дублирующих средств и систем с целью сохранения работоспособности.

Резервирование имеют: топливная система, система управления полетом, система выпуска шасси, управления закрылками и стабилизатором.

Эксплуатация «по состоянию» – прогрессивный метод повышения надежности. Здесь заключение о необходимости ремонта или замене узла производится по фактическому состоянию, о котором судят, используя диагностику (сравнивая с помощью ЭВМ сигналы от узла с эталонными сигналами, хранящимися в памяти ЭВМ). Такие системы автоматизированного контроля параметров резко повышают скорость выявления узлов, где возможны отказы.

Сочетание резервирования с быстрым выявлением отказавших элементов, осуществляемым с помощью встроенных автоматизированных систем контроля, практически исключает внезапный отказ системы.

Упрочнение – один из основных методов повышения долговечности деталей:

• термопластическое упрочнение (лопатки турбин). Нагрев до 500…700^˚С и резкое охлаждение (сталь). На поверхности возникают пластические деформации, приводящие к появлению на поверхности детали напряжений сжатия. Предел выносливости возрастает в 1,3 раза;

• пластическое деформирование поверхности стальными или стеклянными микрошариками (50…200 мкм). Предел выносливости возрастает в 1,5 раза;

• увеличение ресурса заклепочных соединений за счет гарантированного радиального натяга 2,5…3,5%. Для чего разработаны стержневые и универсальные заклепки, обеспечивающие ресурс соединения в 2…4 раза больший по сравнению с обычными заклепками;

• использование новых материалов: титановые сплавы, стеклопластики, бериллий (1,85 т/м³ и высокая теплопроводность) для колесных тормозов.