Алексаньян И.М. Материалы для вып. практич. раб. по дисц. Надежность механич. систем. Метод. пособ. 2017

Содержание

1 Основные вопросы для подготовки к практическим занятиям…..………………………………………………………………………..5

1.1Темы лекционного материала……………………………………………….....5

1.2Темы практических занятий …………….…………………………………..…6

1.3Перечень вопросов для освоения дисциплины……………………………….6

2 Примеры решения задач по разделам изучаемой дисциплины…………………………………………………………......................9 Литература………………………………………………………………………….65

Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"………………………………………………………………….....66

3

1 Основные вопросы для подготовки к практическим занятиям

1.1 Темы лекционного материала

1. Надежность изделий в эпоху научно-технического прогресса.

1.1.Теоретические основы надежности машин: Физико-химические основы старения машин в условиях трения и износа. Связь старения со свойствами материалов деталей и внешними условиями. Методы оценки старения машин.

1.2.Общие понятия и показатели надежности: Свойства надежности: ремонтопригодность; безотказность; долговечность; сохраняемость. Показатели свойств надежности. Основные состояния и события объекта.

1.3.Отказ и его физическая сущность: Классификационные признаки отказов: по характеру изменения параметров; в зависимости от связи с другими отказами; по возможности использования изделия; по характеру установки отказов; по причине возникновения; по природе происхождения; в зависимости от времени возникновения. Наиболее характерные отказы в узлах и агрегатах отечественных ДВС. Методика определения гарантированного срока службы с учетом математической статистики отказов.

2. Долговечность машин и ее элементов.

2.1.Показатели долговечности: Технический ресурс и срок службы. Нормирование долговечности: физическая долговечность; моральная долговечность; технико-экономическая долговечность. Расчет оптимальной долговечности. Комплексный условный показатель долговечности. Косвенные показатели долговечности.

2.2.Пути повышения долговечности типовых деталей: Причины выхода деталей машин из строя. Классификация деталей машин по признакам долговечности и надежности. Повышение долговечности на стадии конструирования. Технологические факторы, влияющие на долговечность. Эксплуатационные мероприятия.

2.3.Методы контроля и испытаний на долговечность: Методы измерения износа. Расчет деталей на износ. Определение долговечности типовых деталей. 3. Ремонтопригодность машин.

3.1.Факторы, определяющие ремонтопригодность: Конструктивные факторы. Производственно-технологические факторы. Эксплуатационные факторы. Отработка изделий на ремонтопригодность.

3.2.Показатели ремонтопригодности: Основные комплексные экономические показатели ремонтопригодности. Экономические показатели, оценивающие технологичность ремонта. Дополнительные показатели ремонтопригодности, позволяющие производить сравнение конструкции.

4. Оценка надежности машин.

4.1.Важнейшие критерии надежности конкретных изделий: Критерии надежности транспортных машин. Критерии надежности технологического оборудования. Комплексные показатели надежности. Зависимость надежности от системы «человек-машина».

4.2.Экономическая эффективность повышения долговечности и надежности машин: Факторы, влияющие на экономику. Целесообразность повышения надежности и долговечности. Выбор наиболее экономичного варианта.

4

19)Способы повышения долговечности типовых, наиболее часто изнашиваемых деталей

20)Основные взаимосвязанные законы теории надежности и долговечности машин

21)Основные виды трения

22)Виды и характеристики изнашивания

23)Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания

24)Пути и средства управления абразивным изнашиванием

25)Пути и средства управления коррозийно-механическим изнашиванием

26)Основные причины снижения срока службы изделий

27)Мероприятия по повышению качества изделий

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь": 1)Выполнять расчет дополнительных показателей ремонтопригодности (6 коэффициентов)

2)Определять гарантированный срок службы для простейших однородных изделий

3)Определять оптимальную долговечность с учетом физического износа и морального

4)Давать оценку надежности изделий

5)Определять среднее число отказов на одно изделие, наработки на отказ, параметры потока отказов

6)Производить расчет коэффициента готовности, технического использования, оперативной готовности, планируемого применения и сохранения эффективности

7)Производить расчет экономического эффекта и окупаемости затрат при повышении надежности и долговечности машин и их деталей

8)Определять по внешним признакам ведущий вид изнашивания

9)Определять графическое изображение влияния различных факторов на изнашивание изделия (климат, нагрузка, частота вращения, температура воды и масла, способы изготовления, материал деталей, режимы обработки и т.д.)

10)Выполнять расчет остаточного ресурса изделия

11)Принимать меры борьбы с низким качеством ремонта

12)Проводить эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности изделий

13)Определять методы контроля параметров деталей при их изготовлении, ремонте и сборке

14)Определять влияние способов формообразования заготовок на качество деталей

15)Проводить анализ технологичности конструкций машин

16)Определять влияние способов обработки резаньем на износостойкость деталей

17)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей сваркой и наплавкой

18)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей пластической деформацией

6

19)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей гальваническими покрытиями

20)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей электрофизическими способами

21)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей электрохимическими способами

22)Определять упрочнения рабочих поверхностей деталей механическими способами

23)Обеспечивать точность при изготовлении деталей и сборке машин

24)Принимать механические и организационные меры, необходимые для выпуска продукции высокого технического уровня и качества

25)Определять главнейшие тенденции при создании долговечных машин

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1)Методом расчета деталей на износ.

2)Прогрессивными методами повышения износостойкости деталей в России и за рубежом.

3)Основными методами измерения износа деталей машин и условиями, которым они должны удовлетворять.

4)Методом микрометража.

5)Методом взвешивания.

6)Методом профилографирования поверхностей до и поле работы.

7)Методом искусственных баз.

8)Методом отпечатков.

9)Методом вырезанных лунок.

10)Методом негативных оттисков.

11)Методом определения технического состояния агрегатов с помощью диагностических средств.

12)Методом определения технического состояния двигателей с помощью диагностических средств.

13)Правилами конструирования типовых деталей типа валы с высокой надежностью.

14)Правилами конструирования типовых деталей типа подшипники скольжения с высокой надежностью.

15)Правилами конструирования типовых деталей типа корпусные детали с высокой надежностью.

16)Правилами конструирования типовых деталей типа шестерни с высокой надежностью.

17)Приемами технического обслуживания и ремонта, повышающими долговечность изделий.

18)Технологическими методами производства, направленными на повышение износостойкости трущихся деталей.

19)Методами испытаний изделий, агрегатов.

20)Методами обеспечения безопасной эксплуатации машин.

21)Способами обеспечения безопасности при испытании изделий.

7

22) Методами теории вероятности и математической статистики, используемыми в теории надежности.

2 Примеры решения задач по разделам, изучаемой дисциплины

ИНТЕРВЬЮ № 1 Раздел 1 Надёжность изделий в эпоху научно-технического прогресса. ИНТЕРВЬЮ (ввод текст)

Прочтите текст и определите вероятность безотказной работы системы…

Любую машину можно рассматривать как структурную схему, состоящую из множества деталей, узлов и агрегатов. В этой схеме каждый элемент характеризуется определённым значением вероятности безотказной работы Рi в течение некоторого промежутка. Надёжность системы зависит от схемы соединения.

Наиболее часто встречаются последовательные многозвенные соединения силовых передач, при которых отказ одного элемента приводит к отказу системы. Например, отказ в приводе самоходного скрепера двигателя, коробки отбора мощности, карданной передачи, сцепления, основной коробки передач, дополнительной коробки, редуктора ведущего моста, колёсной передачи или движителя приводит к отказу всей машины.

- вероятность безотказной работы системы

Последовательное соединение элементов машины

Такая же картина наблюдается у автомобиля (двигатель, кп, соединительная муфта, карданный вал, дифференциальные полуоси, колёса) или у автоматических технологических линий, не имеющих резервных цепей и бункерных устройств, у которых отказ одного станка вызывает остановку всей линии.

В этом случае

где P t - вероятность безотказной работы системы; Pi - вероятность безотказной работы элемента; n - количество элементов в системе.

Если Р1=Р2=…=Рn, то

Р(t)=

8

Пример

Определить вероятность безотказной работы системы Р(t) состоящей из четырёх звеньев (n=4) соединённых последовательно у которых Р1=0,75;

Р2=0,95; Р3=0,9; Р4=0,87

Р(t)= Р1 Р2 Р3 Р4

Р(t)= 0,75 0,95 0,90 0,87 0,558

Следовательно, вероятность безотказной работы данного узла намного ниже, чем у самого ненадёжного его звена Рi=0,75

Пример.

Система состоит из n=90 элементов высокой надёжности последовательно соединённых. Определить вероятность безотказной работы системы, если вероятность каждого элемента за заданный промежуток времени Pi=0,98.

Р(t)=0,9890=0,1623,

то есть, при высокой надёжности каждого элемента, сложная система при последовательном соединении их, может обладать очень низкой надёжностью.

В таблицах 1,2 приведены данные систем, состоящих из элементов с разной надёжностью и имеющих одинаковую высокую надёжность последовательно соединённых элементов.

9

Для повышения надёжности сложных систем можно создавать дублирующие элементы, т.е. параллельное соединение элементов

В этом случае при отказе элемента его функции выполняет дублирующий элемент. Когда дублирующие элементы нагружены вместе с основными, то вероятность безотказной работы системы

Возможно также создание ненагруженного дублирования, когда дублирующие элементы находятся в отключенном состоянии и включаются при отказе основного. Для обеспечения работоспособности такой системы необходима сигнализация отказа и соответствующее устройство для включения резерва.

Яркий пример параллельной схемы – энергетическая система, состоящая из ряда электрических машин, включённых в общую сеть.

Пример

Вероятность безотказной работы элемента Р1=0,90, n=2. Определить вероятность безотказной работы системы, если элементы соединены параллельно

Р(t)=1-(1-0,9)2=0,99

Т.е. при наличие дублирующих элементов вероятность безотказной работы системы резко повышается. Отказ системы в этом случае наблюдается при отказе всех дублирующих элементов.

Задачи Определить вероятность безотказной работы системы, состоящей из трёх

последовательно соединённых блоков два из которых имеют параллельно соединённые элементы. Вероятность безотказной работы отдельных элементов приведена в таблице.

10