книги из ГПНТБ / Ермолов, Л. С. Основы надежности сельскохозяйственной техники учебное пособие

Таблица 1

Классификация видов разрушения и повреждения деталей сельскохозяйственной техники

От нагружения трением

Ме х а н и ч е с к о е

из н а ши в а н и е :

о

Глава IV

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ

§ 1. Классификация методов испытаний машин на надежность *

Общие сведения. Испытания машин на надежность необходимы для оценки фактического уровня надежности и, следовательно, для суждения о степени пригодности той или иной модели выполнять заданные функции, а также для планирования использования надежности в процессе эксплуатации.

Периодически накапливаемые данные по изменению показателей надежности машин той или иной марки являются интегральной количественной оценкой эффек­ тивности проводимых конструкторских, технологических и эксплуатационных мероприятий. Получение показателей надежности машин и их элементов сложно потому, что, во-первых, испытания — длительный процесс, поскольку современные машины имеют большие сроки службы; вовторых, велико рассеивание показателей надежности из-за различных условий эксплуатации; в-третьих, имеется много различных технических требований, которые предъяв­ ляются к современным машинам.

Классификация объектов испытаний. Объектами испы­ таний могут служить следующие элементы.

О б р а з ц ы при испытании свойств материалов, опре­ деляющих надежность изделий. Это испытание образцов на износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и др.

С о п р я ж е н и я и к и н е м а т и ч е с к и е п а р ы , когда изучается влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на срок службы сопряжений. Сюда входят испытания подшипников, зубчатых колес, транспортеров, муфт сцепления и т. п.

* Предложена профессорами А. С. Прониковым и И. А. ДунинымБарковским. — Прим, автора.

105

Испытания на надежность

Т

Рис. 42. Классификация методов испытаний машин и оборудования на надежность.

У з л ы м а ш и н ы , когда необходимо изучить взаимо­ действие отдельных механизмов и элементов конструкции на показатели работоспособности. Это испытание коробок перемены передач, задних мостов, гидросистем, двигателей, отдельных целевых узлов машины.

М а ш и н а в ц е л о м , когда учитываются все взаимо­ действия механизмов и узлов в машине, условия ее эксплу­ атации и режимы работы. Это стендовые и эксплуатацион­ ные испытания тракторов, комбайнов, автомобилей и др.

в единый производственный комплекс (надежность работы системы машин по уборке хлебов, по приготовлению и раз­ даче кормов на животноводческих фермах и т. п.).

В зависимости от цели, которую ставит данное испыта­ ние, выбирается объект испытания и назначаются показа­ тели, которые характеризуют надежность объекта.

Классификация методов испытаний машин, их узлов и элементов на надежность показана на рисунке 42.

Информация о показателях надежности изделий может иметь различную степень полноты и достоверности. Она носит вероятностный характер, и поэтому при испытаниях

106

требуется получить данные о статистических распределе­ ниях, в первую очередь о распределениях отказов во вре­

узлов или элементов, параметры которых оцениваются статистическими методами, испытания на надежность целе­

н ы е и л и о т р е м о н т и р о в а н н ы е з а к о н т ­ р о л ь н ы й п е р и о д ;

п а р т и я д е т а л е й д л я с е р и й н ы х м а ш и н .

учитываются все виды отказов, обычно применяются при создании и доводке новых моделей машин.

При оценке параметров внезапных отказов испытанию подвергают одновременно п изделий (машин) по одному из следующих способов.

1.Без замены вышедших из строя изделий, когда число работающих изделий постоянно уменьшается; при этом либо определяют наработку каждого изделия, либо в конце испытания определяют долю отказавших изделий.

2.С заменой отказавших изделий, когда в работе всегда находится п изделий.

Первый вариант не требует постоянного обслуживания

объекта испытания.

При втором варианте быстрее накапливается информа­ ция об отказах, так как работает больше изделий.

Так как среднее время работы без внезапных отказов Мх у деталей современных машин достаточно велико, то испы­ тания ограничиваются во времени и проводятся либо до появления г-го отказа (через период времени tr), либо в тече­ ние заданного времени Т3, либо в течение меньшего значения из Т3 и tr (Т3 — заданная величина, a tr — случайная, которая может быть как больше, так и меньше Та). Если ис-

107

Рис. 43. Схема оценки параметров внезапных отказов.

пытание ведется до г отказов (они произошли за время tr), a t2, tr — время безотказной работы каждого из г отказавших изделий, то среднее время Мт может быть оценено по формуле

i — i

период tr, как отказавших, так и не отказавших;

г — число отказавших деталей. Схема оценки параметров внезапных отказов показана

на рисунке 43.

108

При оценке параметров износных отказов, подчиненных закону нормального распределения, можно вести испытания до отказа (условного) всех п испытываемых машин или их элементов. В этом случае математическое ожидание МТ и среднее квадратическое отклонение ат времени работы без износных отказов оцениваются по их эмпирическим

аналогам:

П

испытываемых машин или их элемен­ тов.

Если за время испытаний произошел отказ лишь части изделий, то оценка ведется с помощью характеристик усе­ ченного нормального распределения.

Схема оценки параметров износных отказов показана на рисунке 44.

Следует стремиться отделить при испытаниях износные отказы от внезапных, поскольку они, имея различную физическую природу, подчиняются разным законам распре­ деления.

Оценка скорости изменения основных параметров ма­ шины с течением времени — один из основных видов комплексных испытаний всей машины на надежность. Для рценки надежности машины необходимо рассмотреть, как под действием различных факторов и вызванных ими процес­ сов с течением времени изменяется уровень точности, с кото­ рым машина выполняет свои служебные функции. Основ­ ными показателями машины могут быть точность, произ­ водительность, коэффициент полезного действия, мощность, скорость, расход топлива, качество работы и т. д.

Испытания машин на соответствие техническим требо­ ваниям, которые преследуют иные цели, вместе с тем дают и определенную информацию о надежности, такую, как данные по недолговечным элементам, близость параметров элементов машины к предельно допустимым значениям, влияние условий эксплуатации машины на основные ее параметры.

109

Рис. 44. Схема оценки параметров распределения вероятности непо­ явления износных (постепенных) отказов.

При испытании новых машин обычно определяют факти­ ческий уровень надежности, а при контрольных (в основном после ремонта) испытаниях достаточно убедиться в том, что фактический уровень надежности не ниже заданного. В последнем случае удобно применять последовательные испытания.

Испытания могут проводиться на стендах, в лабора­ ториях или в эксплуатационных условиях. Эксплуатация может быть подконтрольная, регламентированная в отно­ шении режимов работы и других уровней, и обычная, когда практически невозможно гарантировать определенные усло­ вия эксплуатации, особенно это относится к сельскохозяй­ ственной технике. Наиболее достоверные и ценные данные о надежности дают подконтрольные эксплуатационные испытания машин и их элементов, в частности испытания на машиноиспытательных станциях.

110

§ 2. Планирование объема испытаний

Расчеты методами математической статистики показы­ вают, что для получения достоверных и достаточно точных данных необходимы большой объем и длительное время испытаний.

Допустим, что распределение внезапных отказов сле­ дует показательному (экспоненциальному) закону с плот­ ностью

а износные отказы подчиняются нормальному закону,

ляются: для УИт и от с помощью х2 — распределения, а для МТ — с помощью распределения Стьюдента. Такие гра­ ницы, подсчитанные при коэффициенте доверия 0,98, пока­ заны на рисунке 45, из которого видно, что только при значительном количестве наблюдаемых объектов можно

.получить точные и достоверные оценки надежности. Для многих машин, испытываемых в небольшом количестве, подобные испытания практически неосуществимы. Кроме того, каждый отказ нуждается в глубоком анализе его физи­ ческой сущности; наряду со статистической регистрацией обычно требуется выяснить причины его возникновения и способы устранения. Поэтому при испытаниях на надеж­ ность машин обычно определяют: время работы, а также число испытываемых объектов.

Если необходимо оценить машину в целом, план испы­ таний строят так, чтобы с заданной точностью оценить ее коэффициент готовности. Если оценивается только безот­ казность машины, то достаточно определить наработку на отказ с заданной степенью точности.

ш