Алексаньян И.М. Основы теории надежности. 2017

УДК 621.8(07) + 06

Рецензенты: доктор технических наук, профессор М.А. Тамаркин (ДГТУ); кандидат технических наук, доцент В.Е. Зиновьев (РГУПС)

Алексаньян, И.М.

Основы теории надёжности: учеб. пособие / И.М. Алексаньян, И.А. Нахимович; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов н/Д, 2017. – 116 с. – Библиогр.:

с. 116.

ISBN 978-5-88814-582-1

В пособии приводится материал по дисциплинам «Основы теории надёжности» и «Надёжность механических систем». Может быть полезно для подготовки студентов к промежуточной и итоговой аттестации, в решении задач на практических занятиях и при выполнении контрольных работ для студентов заочной формы обучения.

Предназначено для студентов всех форм обучения по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и специальности «Наземные транспортно-технологические средства».

Одобрено к изданию кафедрой «Эксплуатация и ремонт машин».

Учебное издание

Алексаньян Ирина Маркосовна Нахимович Ирина Алексеевна

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ

Редактор Н.С. Федорова Техническое редактирование и корректура Н.С. Федоровой

Подписано в печать 12.09.17. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 6,74.

Тираж 500 экз. Изд. № 69. Заказ .

Редакционно-издательский центр ФГБОУ ВО РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………......5

1 Краткие сведения по основам теории надёжности……………………………...6

1.1Основные состояния и события изделия………………………………….……7

1.2Общие понятия и показатели надежности……………………………………12

1.3Отказ и его физическая сущность…………………………………………….14

1.4Влияние надёжности изделия на его работоспособность…………..……….17

1.5Анализ наиболее часто встречаемых неисправностей типовых деталей,

вызывающих снижение надёжности отечественных двигателей, и пути повы-

шения их надежности ……………………………………………………………...18

1.6Резервирование…………………………………………………………………25

1.7Ремонтопригодность…………………………………………………………...26

1.8Повышение надёжности машин. Определение безотказности ……………..31

1.9Долговечность машины и её элементов……………………………………....40

1.10Определение остаточного ресурса безотказной работы машины…………46

1.11Общие теоретические основы расчета надежности и долговечности машин.

Экономический эффект и окупаемость затрат при повышении надежности и долговечности машин и деталей………………………………………….............48

2 Трение и изнашивание в машинах……………………………………………..49

2.1Классификация основных видов трения……………………………………..50

2.2Виды износа…………………………………………………………………....51

2.3Классификация видов и характеристик изнашивания……………………....52

2.4Основные методы измерения износа деталей машины.

Расчет деталей на износ……………………………………………………….57

2.5Виды смазки…………………………………………………………………...62

3 Тесты для усвоения материала по изучаемой дисциплине………………….. 65

Тема 1. Теоретические основы надежности машин……………………………...65

Тема 2. Общие понятия и показатели надежности ………………………………70

3

Тема 3. Отказ и его физическая сущность………………………………………..76

Тема 4. Показатели долговечности …………………………………….…………80

Тема 5. Пути повышения долговечности типовых деталей ………………….....92

Тема 6. Методы контроля и испытаний на долговечность………………………99

Тема 7. Факторы, определяющие ремонтопригодность ……………………….102

Тема 8. Показатели ремонтопригодности……………………………………….109

Тема 9. Влияние качества топлива на процесс сгорания в двигателе и на нагарообразование…………………………………………………………..110

Тема 10. Влияние качества масла на техническое состояние и ресурс двигателя…………………………………………………………………………..112

Библиографический список………………………………………………………116

4

ВВЕДЕНИЕ

Для подготовки к решению тестов по дисциплинам «Основы теории надёжности» и «Надёжность механических систем» студентам следует изучить теоретический материал по книгам, рекомендованным для использования в РГУПСе, и по лекциям.

Тестовые задания позволяют усвоить самостоятельно теоретический материал по следующим разделам: надёжность изделий в эпоху научнотехнического прогресса; долговечность машин и её элементов; ремонтопригодность изделий и влияние качества топливосмазочных материалов на надёжную работу механических систем.

Содержание тестов соответствует фондам оценочных средств (ФОС) Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) по специальности «Наземные транспортно-технологические средства».

Материал приводится в той же последовательности, в которой читается курс лекций по дисциплине «Основы теории надёжности» в РГУПС. В пособие включены исключительно авторские разработки, апробированные в Центре мониторинга качества образования (ЦМКО) РГУПС. Полученные знания при изучении теоретического материала по представленным тестам позволят будущим специалистам решать практические задачи в различных сферах производства.

По содержанию тесты разбиты по изучаемым в лекциях темам.

5

1 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОСНОВАМ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ

Самые совершенные конструкции в процессе эксплуатации ухудшают свои рабочие характеристики в результате трения, изнашивания, коррозии и старения материалов (рис. 1). Кривая износа деталей сопряжения в процессе эксплуатации представлена на рис. 2. Зная величины зазоров в сопряжении, можно определить срок службы, т.е. календарную продолжительность от начала эксплуатации объекта или её возобновления после ремонта определённого вида до перехода в предельное состояние.

Т с max 0 ,

2tg

Т k max 0 , tg (1 )

где Tс – срок службы сопряжения;

∆max – предельно допустимый зазор; ∆0 – зазор после приработки;

tgα – величина, характеризующая величину зазора в сопряжении во времени;

Tk – срок службы корпусной детали;

ε – коэффициент, показывающий, во сколько раз корпусная деталь более износостойкая по сравнению с сопряжённой с ней деталью.

Рис. 1. Изменение параметров двигателя в зависимости от отработанных часов, Т: 1 – содержание железа в масле двигателя; 2 – расход масла на угар; 3 – прорыв газов в картер двигателя; 4 – давление газов в картере двигателя; 5 – давление конца сжатия

6

стота отказов по отношению к первому году эксплуатации значительно меняется (табл. 1).

Таблица 1

Интенсивность отказов в зависимости от возраста транспортных средств, эксплуатирующихся в России

Для оценки роста эксплуатационных затрат с возрастом транспортных средств важно учитывать показатели с учетом пробега. Эти показатели могут изменяться на порядок. Так, для транспортных средств, эксплуатирующихся в Швеции, число ремонтов на 10 тыс. км пробега в 12-м году эксплуатации возрастает в 20 раз по сравнению с первым годом (табл. 2).

Таблица 2

Зависимость надежности транспортных средств, эксплуатирующихся в Швеции, от их возраста

Кроме того, следует учитывать не только возраст отказов в зависимости от возраста, но и увеличение трудоемкости их устранения с увеличением наработки с начала эксплуатации (табл. 3).

Таблица 3

Зависимость количества отказов и времени на их устранение для самоходных скреперов, эксплуатирующихся на территории республики Беларусь

Количество отказов, стоимость и время их устранения, а также снижение времени использования техники по назначению являются определяющими фак-

8

торами при отправке машин в ремонт или на списание. На рисунке 3 представлена схема основных состояний и событий объекта, а на рисунке 4 – применяемые способы восстановления и упрочнения различных поверхностей.

Исправное состояние - состояние объекта,

при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации

Списание

Рис. 3. Основные состояния и события изделия

9

На рисунке 3 представлены: 1 – повреждение;

2 – отказ – потеря работоспособности; 3 – переход объекта в предельное состояние из-за неустранимого нарушения

требований безопасности, снижения эффективности эксплуатации, морального старения и других факторов; 4 – восстановление – определение места и характера отказа, замена, регулиров-

ка, контроль технического состояния элемента объекта и перевод элемента объекта в работоспособное состояние с применением различных способов восстановления; 5 – ремонт – восстановление ресурса объекта в целом, т.е. возобновление его

наработки после ремонта определённого вида до перехода в предельное состояние.

10