- •«Воронежский государственный архитектурно–строительный университет»
- •В.Н. Старов, в.А. Жулай, в.А. Нилов
- •Основы работоспособности
- •Технических систем
- •Учебное пособие
- •190600 «Эксплуатация транспортно–технологических машин и комплексов»
- •Введение
- •Принятые сокращения
- •Глава 1. Техническая система ‑ машина строительного комплекса. Свойства технических систем
- •Понятия «система», «техническая система» (тс) и «машина строительного технологического комплекса»
- •1.2. Терминология, объекты, характеризующие строение и функционирование технических систем
- •1.3. Классификации технических систем
- •1.4. Основные свойства систем, обеспечивающих высокую работоспособность строительных и дорожных технологических машин
- •Глава 2. Общие сведения о машинах строительного комплекса, их параметры и технические характеристики
- •2.1. Классификация машин строительного комплекса (мск), типажи
- •2.2. Технологические строительные и дорожные машины. Основные параметры и технические характеристики
- •2.3. Базовые машины и ходовые устройства машин строительного комплекса
- •2.4. Эксплуатационно-технические характеристики машин
- •2.5. Определение параметров выработки строительных технологических машин
- •Глава 3. Основы работоспособности тс мск
- •3.1. Концепция жизненного цикла машин строительного комплекса
- •3.2. Общие закономерности технологической наследственности в процессах жизненного цикла изделия
- •3.3. Соответствие свойств системы тс мск заданным требованиям её работоспособности
- •3.4. Объекты функционирования машин строительного комплекса
- •3.5. Повышение работоспособности технологических машин за счет высокого качества обслуживания
- •Глава 4. Работоспособность машин строительного комплекса в период их эксплуатации
- •4.1. Общие положения и этапы эксплуатации системы ‑
- •Машина строительного комплекса
- •4.2. Система эксплуатации и обеспечения надежности тс мск
- •4.3. Основные понятия качества эксплуатации
- •4.4. Изменение свойств деталей и состояния узлов машин строительного комплекса в процессе их эксплуатации
- •4.5. Процесс изнашивания как основной фактор потери работоспособности деталей и узлов тс мск
- •4.6. Характерные дефекты и методы контроля деталей строительных технологических машин
- •4.7. Методы исследования эксплуатационных показателей тс мск, их надежности и работоспособности
- •Глава 5. Основные положения теории надежности машин
- •5.1. Основные термины и определения надежности технических систем
- •5.2. Состояние и свойства. Наработки и отказы подсистем и машин
- •5.3. Основные показатели технического использования машин строительного комплекса, их количественная оценка
- •5.4. Источники возникновения погрешностей узлов и механизмов строительных технологических машин
- •5.5. Случайные величины процессов эксплуатации тс мск и их характеристики. Краткие сведения из теории вероятностей и математической статистики
- •5.6. Методики и примеры расчета надежности механических систем машин строительного комплекса, работающих до отказа
- •5.7. Общая классификация передаточных механизмов и конструктивные требования к основным узлам машин
- •Глава 6. Обеспечение и управление надежностью и работоспособностью машин строительного комплекса
- •6.1. Требования к надежности элементов машин и её составляющим элементам
- •6.2. Выбор номенклатуры показателей надежности машин и принципы обеспечения надежности
- •6.3. Учет надежности и распределение ресурса машины
- •6.4. Сроки службы машин строительного комплекса и методики расчета деталей машин на изнашивание
- •3. Расчет сопряжений содержит следующие этапы.
- •6.5. Повышение надежности и долговечности деталей, узлов и агрегатов машин
- •Глава 7. Повышение работоспособности тс стм за счет организации и содержания операций обслуживания
- •7.1. Назначение, виды и методы технического обслуживания,
- •Ремонта и диагностирования дорожной и строительной техники
- •7.2. Роль видов технического обслуживания в повышении работоспособности дорожных и строительных машин
- •7.3. Повышение работоспособности машин за счет содержания операций то и ремонта составных частей и сборочных единиц
- •Глава 8. Совершенствование организации и системы обслуживания строительных технологических машин
- •8.1. Совершенствование организации выполнения то и планирования учета обслуживания и ремонта машин
- •8.2. Резервы уменьшения объемов ремонтов
- •8.3. Агрегатный метод ремонта строительных технологических машин
- •8.4. Совершенствование технологических процессов технического обслуживания строительных технологических машин
- •8.5. Совершенствование методов и средств диагностирования технического состояния тс стм
- •8.6. Совершенствование управления качеством выполнения работ по обслуживанию и ремонту машин
- •8.7. Экономическая эффективность внедрения системы управления качеством обслуживания строительной техники
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •190100 «Наземные транспортно–технологические комплексы»,
- •190109 «Наземные транспортно–технологические средства»,
- •190600 «Эксплуатация транспортно–технологических машин и комплексов»
Глава 6. Обеспечение и управление надежностью и работоспособностью машин строительного комплекса
6.1. Требования к надежности элементов машин и её составляющим элементам
Технологические и конструктивные способы обеспечения требуемых показателей надежности деталей в большинстве своем являются общими для машин различного назначения. Рассмотрим некоторые вопросы обеспечения надежности машин, возникающие при их создании и эксплуатации.
Опыт подтвердил, что большинство деталей строительных машин выходят из строя по причине усталости и износа. Следовательно, необходимо при проектировании машин проверять соответствие конструкторской документации требуемым показателям эксплуатационной надежности машины. В целом это может быть осуществлено лишь при рациональном учете составленных требованиях к показателям надежности элементов машин на всех этапах.
Проверка выполнения этих требований на ранних этапах разработки может быть эффективно выполнена с помощью аналитических методов прогнозирования показателей надежности всех элементов машин.
Таким образом, на этапах ЖЦИ необходима разработка требований к надежности элементов машин. Чтобы выполнить эту задачу качественно, необходимо провести анализ как к отдельным элементам и узлам, так и к подсистемам и системам машин. Поэтому необходимо проведение рационального расчленения машин на составляющие элементы.
Важной задачей разработки требований к надежности элементов машин является обоснование нормативных значений, обеспечивающих требуемые показатели надежности машин в целом при минимальных затратах. Одновременно эти требования являются контролируемыми параметрами отдельных процессов проектирования, разработки, эксплуатации. Как показывает опыт, конкретизация требований к показателям надежности отдельных элементов машин может меняться в процессе разработки в зависимости от уточнения возможностей их реализации, стоимостных факторов.
Исследуя положительный опыт ведущих производителей, можно утверждать, что исходными данными для разработки требований к показателям надежности элементов машин являются следующие:
нормативные значения показателей в целом;
рыночная (лимитная) цена машины строительного комплекса ;
типовые условия и режимы работы элементов машины и её самой (включая экстремальные условия эксплуатации);
характеристика отказов (предельного состояния) элементов;
предположение о законе распределения отдельных параметров;
конструктивные схемы машины в целом и ее элементов машины.
Исходя из накопленного опыта машину, целесообразно расчленять на подсистемы, подсистемы – на агрегаты, агрегаты – на узлы и узлы – на сборочные единицы и детали.
Типичные подсистемы строительных технологических машин приведены во второй главе (2.2 и 2.3 – базовые машины и ходовые устройства машин строительного комплекса).
Всякая строительная технологическая машина состоит из принципиально одинаковых базовых узлов. Типовая самоходная строительная машина содержит следующие основные подсистемы (агрегаты и узлы): силовая установка с трансмиссией (привод), ходовая система (шасси), несущая система (рама), рабочее оборудование (рабочий орган) электрическая система, гидравлическая система, навесная (прицепная система), системы управления и прочие. Каждая система имеет свою принципиальную схему, например, типичная силовая установка с трансмиссией содержит агрегаты: двигатель, коробку перемены передач, задний мост, передний мост, привод рабочего органа и др.
Обычно, исследуя надежность машины, на первоначальном этапе решения данной задачи производят членение машины на составляющие элементы. Здесь можно руководствоваться следующими соображениями. В первую очередь следует стремиться разбить машину на части, отказ одной из которых не должен изменять надежность других. Предполагают, что эти части будут отказывать независимо друг от друга.
При таком расчленении представляется возможным использовать сравнительно несложный теоретический аппарат. С другой стороны, с учетом распространенного агрегатно–узлового метода ремонта, следует стремиться расчленить машину на части, большинство из которых можно ремонтировать независимо от других частей.
По функциональному признаку машину делят на составные части. При этом под агрегатом понимают часть машины, включающую узлы и детали, объединенные в конструктивный комплекс, имеющий общую корпусную (базовую) деталь и выполняющий законченную рабочую функцию.
Примерами агрегатов может быть двигатель в сборе, коробка перемены передач и т. п.
Под узлом в общем случае понимают несколько сопрягающихся между собой деталей, имеющих несколько сопряженных поверхностей. К узлам ходовой части относят, например, несущую раму, поддерживающие и опорные катки, гусеницу, натяжной механизм, приводное и ведомое колесо.
При разбивке на подсистемы, агрегаты и узлы руководствуются удобствами последующего анализа надежности. Обычно оговаривают конкретно элементы, входящие в определенную часть. Так, проводя разбивку, например, двигателя на составные части при анализе его надежности, различают блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, головку цилиндра и клапанный механизм, систему охлаждения, систему смазки, топливную систему и управление, всасывание и выхлоп, систему запуска и другие вспомогательные системы.
В связи с тем, что большое количество машин строительного комплекса изготавливают на базе тракторов и автомобилей, следует учитывать сложившийся в соответствующих отраслях опыт членения машины на части. Кратко укажем некоторые особенности основных узлов машин.
Остов машины (платформа или рама) служит для размещения на ней рабочих органов, силовой установки, трансмиссии, системы управления и другого оборудования. Ему следует уделять особое внимание.
Типовая ходовая часть вместе с платформой является основанием или опорой машины на поверхность и обеспечивает её мобильность. Она, поддерживая раму, передает давление от веса машины на поверхность дороги или грунта и служит для передвижения машины при работе или транспортировке. Следовательно, её надо рассматривать во взаимосвязи с грунтом – дорогой.
Рабочий орган предназначен для производства машиной рабочих операций и является основной главной по предназначению технологической частью. Конструкция рабочего органа определяется назначением машины, поэтому следует учитывать её специфику.
Силовая установка является источником энергии для привода в действие рабочего органа и механизмов машины при выполнении требуемых рабочих операций и передвижении в пространстве.
Силовая передача (трансмиссия) обеспечивает передачу энергии, выработанной двигателем, силовой установкой к рабочим органам и ходовой части машины.
Система управления обеспечивает управление рабочими органами, силовой установкой и другими механизмами машины. Содержащие электронные узлы, в отличие от вышеуказанных механических средств, имеют, как электронные средства, свою специфику в области надежности.
Таким образом, чтобы осуществить работы по повышению надежности и эффективности эксплуатируемых машин, надо исследовать как работу всей машины, во взаимосвязи её подсистем, так и определить вклад в интегральный показатель надежности и долговечности всех базовых агрегатов, узлов и деталей. Причем необходимо изучить, установить влияние каждого элемента, имеющихся взаимосвязей на работоспособность машины в целом, в том числе в динамике и экстремальных условиях эксплуатации.