книги из ГПНТБ / Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин

Для получения /об > 0 необходимо

К Х о <С М = МО) — Я0.

Откуда

МО) > ЫК + 1) = Я-105.

Физически это значит, что время обкатки отлично от нуля, если имеет место определенное снижение пара­ метра потока отказов.

Рассмотренный метод определения времени обкатки предполагает, что установившееся значение параметра потока отказов соответствует его значению в период эксплуатации. Следовательно, чтобы проводить обкатку изделия в производственных условиях необходимо со-

Рис. 28. 'К р асч ету -времени о б ­ катки м аш ин .

здать эксплуатационный режим нагружения. Если обкат­ ка производится без нагружения (вхолостую), то пара­ метр Я„ = 0, так как отказы без нагрузки не должны быть в эксплуатации — это отказы вызванные непра­ вильной сборкой, установкой, монтажом, то есть чисто производственного характера, их необходимо контроли­ ровать и устранять.

Тогда

Полагая Що6) = КМ, получим

аа

Графическая интерпретация формулы приведена на рис. 28. Из рисунка видно, что в зависимости от значе-

112

ний а можно выделить три области. При а<0,5 (1 об­ ласть) кривая резко возрастает, что равносильно значи­ тельному увеличению времени обкатки, а это экономиче­ ски нецелесообразно. Поэтому максимальное время обкатки целесообразно ограничить t0б =6 ч, соответст­ вующему а = 0,5. При а >6 время tob почти не меняется. Полагая а = 6, получим to6 = 0,5 ч. Таким образом, в за­ висимости от реального значения а следует принимать to6 = (0,5-7-6) часа при отсутствии нагрузок в период об­ катки.

Пример. Наблюдения за холостой обкаткой 23 свек­ лоуборочных комбайнов в течение 0,75 ч показали, что число отказов распределилось по интервалам Д£=11 мин, следующим образом.

Т а б л и ц а 6.1

время обкатки комбайна. Параметр потока отказов мож­ но аппроксимировать выражением вида 6.1. Численное значение коэффициента а, обеспечивающее хорошую ап­ проксимацию эмпирической функции параметра потока

ееаналитическом выражении равно

а= 0,062 —^—.

мин

Тогда время обкатки в соответствии с формулой 6.2 равно

=------- = 48,3 мин яз 50 мин. 0,062

113

2. Влияние качества изготовления машин на их надежность

Рассмотрим сперва внезапные отказы. Будем считать действующие нагрузки неизменными (заданными), а не­ сущую способность зависящей от качества изготовления, то есть величины К и vaB будут варьируемыми в фор­

муле вероятности безотказной работы. Коэффициент вариации действующей нагрузки va примем равным 0,3. Рассчитаем R(t) при изменении К в пределах 0,54-6, а'

Рис. 29. Зависимость ве­ роятности безотказной работы от коэффициента запаса.

Рис. 30. Зависимость ве­ роятностей безотказной работы от коэффициента вариации несущей спо­ собности.

VaB= 04-0,9. Результаты расчетов иллюстрируются

рис. 29, 30 и позволяют сделать следующие выводы. Ве­ роятность безотказной работы детали зависит как от отношения средних значений несущей способности и на­ грузки, так и от коэффициента вариации несущей спо­

выше 0,8. В первой и третьей зонах вероятность безот­ казной работы зависит от коэффициента вариации несу­ щей способности незначительно, а во второй зоне —

114

существенно. Причем во всех зонах с увеличением коэф­ фициента вариации несущей способности вероятность безотказной работы снижается. Из графика (рис. 30) видно, что увеличение вероятности безотказной работы возможно за счет увеличения отношения средних значе­ ний несущей способности и действующих внешних сил и снижения коэффициента вариации несущей способности. Снижение коэффициента вариации меньше чем 0,15 обес­ печивает нечувствительность вероятности безотказной ра­ боты к запасу прочности. Эта величина является верхним пределом увеличения качества изготовления.

Увеличение вероятности R за счет увеличения сред­ них значений К показано на рис. 29 при постоянном коэффициенте вариации несущей способности равном 0,3. Как видим, вероятность безотказной работы существен­ но возрастает при увеличении К от 0,5 до 2, а при К> 3 изменяется мало. Таким образом, повышение средней несущей способности в сравнении со средней действую­ щей нагрузкой более чем в три раза позволяет ослабить влияние начального качества изготовления детали.

На основании проведенного анализа можно наметить пути повышения надежности машин. Отметим, что коэф­ фициент вариации несущей способности характеризует стабильность технологии изготовления детали. Его сни­ жение возможно за счет улучшения существующего тех­ нологического процесса (сужение поля допуска на чисто­ ту обработки, точность, твердость, механические харак­ теристики И Т . д . ) .

Увеличение коэффициента К можно обеспечить при­ менением материалов с более высокими механическими характеристиками, более эффективных технологических процессов, наплавкой, накаткой, закалкой и т. д.

Полученные условия для внезапных отказов могут быть использованы и для постепенных, поскольку общая формула вероятности безотказной работы при фиксиро­ ванном i имеет тот же вид, что и для внезапных отка­ зов (формула 4.17).

Условие для коэффициента запаса будет иметь вид

а + Ы0

где /0 — заданный ресурс детали (v= l).

Если это условие не выполняется, то вводят запасные части. Е1еобходимое среднее число запасных частей п оп-

115

ределяется из того же условия, если подставить вместо to фактический ресурс детали ^ равный

увеличением которых можно обеспечить удовлетворение условия (6.3).

Определим рассеивание начального качества, которое мало влияет на вероятность безотказной работы изде­ лия. Условие нечувствительности имеет вид:

Заметим, что полученное условие содержит характе­ ристики начального качества и рассеивания скорости из­ носа (ов), которые также зависят от начального качест­ ва изготовления, поэтому начальное качество следует понимать в широком смысле.

Увеличение среднего числа запасных частей повы­ шает требования к рассеиванию начального качества, поскольку отклонения по всем замененным деталям сум­ мируются. Поскольку точность изготовления запасных деталей не выше основных, то для обеспечения безотказ­

116

ной работы изделия в основном обеспечивают удовлетво­ рение условия за счет повышенного расхода запасных элементов.

Для усталостных поломок, используя те же рекомен­ дуемые соотношения по рассеиванию и коэффициенту запаса начального качества, можно получить

п

<0,15.

3 £

Глава VI I . ПОКАЗАТЕЛИ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СРОКОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

1. Общие положения

Под ремонтопригодностью, согласно ГОСТу 13377— 67, понимается свойство конструкции, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведе­ ния технического обслуживания и ремонта. Следователь­ но, при рассмотрении ремонтопригодности машин необ­ ходимо изучать практически все вопросы обеспечения надежности машин в эксплуатации—оптимальное время обслуживания и ремонта машин, расчет числа ремонт­ ных служб, числа и номенклатуры запасных элементов, требования по ремонтопригодности к конструкции созда­ ваемых машин и т. д.

Известно, что в процессе эксплуатации машин их надежность снижается. Зачастую для поддержания необходимого уровня надежности в эксплуатации мер, принятых на этапе конструирования и производства, не­ достаточно. Поэтому существуют и специально разра­ батываются меры по техническому обслуживанию и ремонту машин, которые позволяют обеспечить высокую работоспособность изделий на всем сроке его эксплуата­ ции вплоть до сроков морального устаревания.

Являясь эффективным средством повышения надеж­ ности машин, обслуживание и ремонт вместе с тем

117

существенно уменьшают фонд времени, в течение кото­ рого машина может использоваться по прямому назна­ чению, то есть уменьшают коэффициент готовности и

коэффициент технического использования (формулы

(3.19) и (3.20).

Кроме того, для выполнения указанных работ тре­ буется большой штат специалистов, дорогое оборудова­ ние и, следовательно, большие эксплуатационные рас­ ходы.

На рис. 31 показан принципиальный характер изме­ нения вероятности безотказной работы R(t), коэффи­ циента технического использования Кт. и и эксплуата­ ционных расходов С в зависимости от объемов техниче­ ского обслуживания и ремонта машин Q, уровня ремон­ топригодности П.

Из рис. 31 следует, что все показатели надежности существенно зависят от уровня ремонтопригодности, объема обслуживания и ремонта машин. Чем выше ремонтопригодность машин, тем лучше их надежность, меньше затраты при одном и том же объеме обслужива­ ния и ремонта.

Актуальность проблемы повышения ремонтопригод­ ности непрерывно возрастает в связи с усложнением машин и ростом требований к их надежности, поскольку возрастает объем профилактики, усложняется процесс обнаружения и устранения отказов, увеличивается объем запасных частей и т. д.

Основные пути решения проблемы ремонтопригодно­ сти следующие:

исследование тенденций развития систем техническо­

118

го обслуживания, ремонта машин и разработка опти­ мальных стратегий. Анализ ремонтопригодности конст­ рукций действующих машин, оборудования и сбор ин­ формации в условиях эксплуатации;

разработка технических требований и рекомендаций по обеспечению ремонтопригодности при создании ма­ шин.

Комплекс мероприятий по техническому обслужива­ нию и ремонту машин условно можно разделить на две группы: I — работы, связанные в основном с предупреж­ дением отказов (плановые технические уходы и ремонты для сезонно работающих машин, обслуживание и ремонт

время эксплуатации).

По характеру работ различают профилактику с при­ нудительной заменой агрегатов, узлов и с заменой по их техническому состоянию. Последний способ является весьма перспективным, поскольку позволяет сохранить в эксплуатации большее число работоспособных узлов и деталей. При этом способе требуются уточненные мето­ ды определения состояния изделия (желательно безразборные) и прогнозирования его будущего состояния. Такое направление в технике обслуживания является весьма перспективным. Его называют технической ди­ агностикой.

2. Факторы, определяющие ремонтопригодность и требования к конструкции по ее обеспечению

Применительно к сложным сельскохозяйственным машинам ремонтопригодность означает:

приспособленность конструкции машины к прогрес­ сивным методам выполнения технического обслуживания и ремонта при эксплуатации (в сезоне работы);

приспособленность машины к выполнению отдельных плановых и внеплановых операций обслуживания и ре­ монта.

Ремонтопригодность в общем плане может быть оце­ нена показателями, введенными в третьей главе.. Для того, чтобы повысить ремонтопригодность изделия недо­ статочно только оценить уровень ремонтопригодности. Необходимо проанализировать факторы, определяющие

119

ремонтопригодность конструкции с тем, чтобы выявить «узкие» места.

К числу основных факторов, определяющих ремонто­ пригодность, относят: доступность к объектам обслужи­ вания, их контролепригодность и легкосъемность; взаимо­ заменяемость агрегатов и узлов; преемственность конт­ рольно-проверочного оборудования; унификацию систем, узлов, агрегатов машин.

Доступность к объектам обслуживания и ремонта.

Для оценки доступности пользуются коэффициентом доступности Кц

где Тлоп — трудоемкость дополнительных работ при ремонте, обслуживании, из-за ухудшенной доступности, чел-ч;

7"1осн — основная трудоемкость выполнения работ при ремонте и обслуживании, чел-ч.

Коэффициент доступности находится в пределах 0,5— 0,6 для машины, узла. Для отдельных узлов он дости­ гает максимальных значений 0,9, а минимальных —

0,15.

Легкосъемность агрегатов, узлов. Не следует смеши­ вать легкосъемность с доступностью.

Легкосъемность означает пригодность агрегата, узла к замене с минимальными затратами труда и времени.

Легкосъемность во многом определяется системой крепления узлов, конструкцией соединений, весом и габаритами съемных элементов.

Необходимо, чтобы все изнашивающиеся детали, а также часто отказывающие элементы были в эксплуата­ ции легкосъемными. Легкосъемность проявляется глав­ ным образом при замене отказавших элементов и ремон­

где Тд—м, э — трудоемкость демонтажно-монтажных ра­ бот по агрегату (эталонная), чел.-ч. Эталонной считается трудоемкость, при­ емлемая для данного класса машин);

120