Методы испытания машин на надежность
Класификация методов.
Надежность оборудования может быть определена по данным експлуатационных и лабораторных испытаний или расчетным методом.
Основной особенностью эксплуатационных испытаний является прежде всего их большая продолжительность, так как современное технологическое оборудование, обладая достаточным сроком службы может проработать тысячи часов до наступления отказа. К особенности эксплуатационных испытании следует отнести и значительную дисперсию (рассеивание) показателей надежности объясняемую различием в условиях эксплуатации даже однотипного оборудования. Поэтому для получения достоверных даных приходится устанавливать под наблюдение значительное количество изделий. Третья особенность состоит в большом количестве технических требований, предъявляемых к современному технологическому оборудованию.
Недостатки эксплуатационных испытаний заключаются в некоторых организационных трудностях, которые возникают при их проведении. Кроме того, данные о реальной эксплуатации зачастую относятся к морально устаревшему оборудованию и обычно являются неполными. В связи с этим часто возникает необходимость в проведении лабораторных стендовых испытаний, позволяющих получить данные о надежности в относительно короткий строк.
Своевременность получения результатов и возможность проведения испытаний на заводе — изготовителе машин, что позволяет сразу же внести в их конструк- цию необходимые изменения, делает лабораторные испытания наиболее экономически оправданными. Однако вследствие имитации производственных условий и применения форсированных режимов точность результатов снижается.
Наиболее перспективен расчетный метод определения надежности. Основным преимуществом этого метода по сравнению с другими является то, что его результаты используются на стадии проектирования, когда отсутствуют данные о поведении оборудования в условиях эксплуатации. В то же время не всегда представляется возможным воспользоваться информацией о надежности аналогичных изделий.
Определение уровня надежности машины является довольно сложной задачей, чаще всего неразрывно связанной с проведением испытаний на надежность. В зависимости от цели, которую ставит данное испытание, выбирают объект, вид и метод испытания.
К объектам испытания относятся образцы, сопряжения, кинематические пары, узлы машины, машина в целом и система машин.
Образцы как объекты исследования используют в том случае, когда необходимо испытать свойства материалов, определяющих общую долговечность изделия в целом. Сюда относятся испытания на износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и т. д.
Сопряжения и кинематические пары исследуют, если необходимо установить влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на срок службы сопряжения. Сюда входят испытания подшипников, зубчатых колес, муфт, направляющих, шарниров и т. д.
Узлы машины подвергают исследованию, когда требуется изучить взаимодействие отдельных механизмов и элементов конструкции. Сюда относятся испытания приводов батанных механизмов, боевых коробок, тормозных устройств и т. д.
Машина в целом является объектом исследования в том случае, когда необходимо выявить влияние на надежность взаимодействия всех ее узлов и механизмов условий эксплуатации и режимов работы.
Систему машин принимают за объект исследования в том случае, когда показатели надежности и долговечности учитывают взаимодействия отдельных машин, связанных в единый в производственный комплекс (фабрика-автомат, автоматическая поточная линия, разрыхлительно-трепальный агрегат и т. д.).
Испытания на надежность подразделяются на следующие виды:
по назначению — определительные, целью которых является определение уровня показателей надежности оборудования, контрольные, проводимые для подтверждения выполнения заданных функций, и приемо-сдаточные, проводимые при изготовлении серийной продукции;
по типу распределения отказов — испытания на внезапные (аварийные) отказы, испытания на износовые (постепенные) отказы, причем имеется в виду, что приработочные отказы устранены, и комплексные испытания, при которых учитываются все виды отказов (обычно применяются при создании и доводке новых машин);
по длительности проведения — длительные, кратковремменные и ускоренные.
Методически испытания на надежность могут быть осуществлены пассивным и активным наблюдением.
Пассивное наблюдение (без вмешательства наблюдателя за подконтрольным оборудованием базируется на статистическом обследовании, включающем 3 этапа:
организацию процесса сбора информации об изучаемых явлениях;
групирование полученных статистических данных для последующего их обобщения;
математико-статистический анализ выделенных вариационных пятов как по средним значениям и эмпирическим показателям рассеивания, так и по установленным видам распределения случайных величин.
При математико-статистическом анализе экспериментальных данных практический интерес представляют следующие статистические данные: наработка на отказ, среднее время восстановления одного отказа, выборочная дисперсия и коэффициент вариации наработки на отказ.
Постановка пассивных наблюдений требует четкого формулирования технических задач, обоснованного построения программно-методического плана эксплуатационных наблюдений, выбора относительно постоянных варьирующих факториальных параметров.
Активные наблюдения базируются на заранее назначенных условиях работы оборудования с использованием объективных методов контроля.
Целенаправленные исследования включают в себя следую-
щие стадии:
предварительное изучение эксплуатационно-технических возможностей оборудования (по чертежам и техническим ус- ловиям, отчетам о приемочных и заводских испытаниях);
формулирование целевого назначения и программы испытания;
разработка методики испытания, способов оценки избранных показателей и методов обработки статистических данных.
При проведении технологических испытаний оборудования текстильных предприятий необходимо иметь в виду, что осуществляемые на них технологические процессы являются сложными и многофакторными. Поэтому при планировании и исследовании эксплуатационной надежности технологического оборудования следует базироваться на проведении многофакторных исследований, в которых в отличие от однофакторных независимые переменные изменяются на нескольких уровнях.