Расчет показателей надежности отдельных систем и автомобиля в целом определение параметров долговечности. Учебно-методическое пособие для практических

T н - нормативный срок службы до списания (капитального ремонта)

транспортного средства, лет (моточасов).

В том случае, когда при оценке невозможен контроль технического состояния транспортного средства, его физический износ может быть определен нормативным методом с корректированием. Расчет

Lф – фактический пробег с начала эксплуатации транспортного средства,

тыс. км;

К1– коэффициент корректирования в зависимости от условий

эксплуатации;

К2– коэффициент корректирования в зависимости от модификации

транспортного средства и организации его работы;

К3– коэффициент корректирования в зависимости от природно-

климатических условий.

Расчет физического износа транспортного средства, для которого нормативно - технической документацией установлен нормативный срок службы до списания (капитального ремонта), нормативным методом с

где:

T ф - фактический возраст (срок службы) транспортного средства на дату оценки, лет (моточас);

K1 - коэффициент корректирования нормативного пробега

(нормативного срока службы) до списания в зависимости от условий эксплуатации;

K2 - коэффициент корректирования нормативного пробега

(нормативного срока службы) до списания в зависимости от модификации транспортного средства и организации его работы;

K3 - коэффициент корректирования нормативного пробега

(нормативного срока службы) до списания в зависимости от природно-

климатических условий.

Коэффициент К1 имеет следующие значения: для первой категории условий эксплуатации (отличные) – 1,0; для второй (хорошие) – 0,9; для третьей (удовлетворительные) – 0,8; для четвертой (неудовлетворительные)

– 0,7; для пятой (плохие) – 0,6.

Коэффициент К2 имеет следующие значения: базовый автомобиль – 1,00;

седельный тягач – 0,95; автомобиль с одним прицепом – 0,90; автомобиль с двумя прицепами или автомобильсамосвал при работе на плечах свыше 5

км – 0,85; автомобильсамосвал с одним прицепом или при работе на коротких плечах (до 5 км) – 0,80; автомобили-самосвалы с двумя прицепами

– 0,75.

Коэффициент К3 имеет следующие значения для районов с различным климатом: умеренный – 1,0; жаркий сухой, очень жаркий сухой – 0,9;

умеренно холодный – 0,9; холодный – 0,8; очень холодный – 0,7. Для районов с высокой агрессивностью окружающей среды по отношению к автомобилям (в основном побережье морей и океанов), а также при постоянном использовании автомобилей при перевозке химических грузов,

вызывающих интенсивную коррозию деталей, значение коэффициента К1, снижается на 10%. Районирование территории РФ по климатическому признаку приведено в Положении о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта.

Метод расчета физического износа с учетом возраста и пробега ТС с начала эксплуатации. Данный метод расчета физического износа представлен в документе «Методика оценки остаточной стоимости ТС с учетом технического состояния» Р-03112194-0376-98. Его целесообразно применять для оценки физического износа транспортных средств, по которым нормативно - технической документацией не установлены нормативы пробега (срока службы) до списания.

2)недопустимое ухудшение параметров по сравнению с заданными значениями;

3)недопустимое снижение эффективности эксплуатации;

4)необходимость проведения среднего или капитального ремонта.

За критерий предельного состояния можно принять признак или совокупность признаков, характеризующих нарушения работоспособного состояния машины. Для машины в целом к ним целесообразно отнести следующие признаки:

1)необходимость ремонта или замены нескольких составных частей машины;

2)необходимость полной разборки машины, обусловленной повреждением базовой сборочной единицы (например, несущей рамной конструкции).

Для узлов и агрегатов машины критериями предельного состояния могут

служить следующие признаки:

1)необходимость замены или трудоемкого ремонта корпусной детали;

2)необходимость замены или ремонта нескольких основных деталей;

3)необходимость трудоемкого ремонта при выходе одного из основных параметров функционирования машины за пределы, установленные нормативно технической документацией.

Количественная оценка выбранного критерия, как правило, базируется на требованиях нормативно-технической документации и зависит от характера отказа.

Последствием предельного состояния деталей является их замена, а

последствием предельного состояния машины, а также ее узлов и агрегатов – списание или капитальный ремонт.

Надежность характеризует способность машины сохранять во времени свои технические характеристики и эксплуатационные показатели. Вместе с тем со временем под воздействием механических нагрузок, окружающей среды, перепадов температуры и радиации происходит старение ее

элементов, что сопровождается ухудшением функциональных свойств вплоть до перехода машины в неработоспособное или предельное состояние.

В основе нарушений ее работоспособности лежат процессы изнашивания и изменения свойств материалов деталей, конструкций и узлов машины.

Как отмечалось, переход машины или ее элементов из работоспособного в неработоспособное состояние происходит после наступления отказа – события, которое заключается в нарушении работоспособности машины.

Иными словами, отказ можно квалифицировать как состояние машины, при котором она частично или полностью теряет свою работоспособность и не может выполнять заданные функции, регламентированные нормативно-

технической документацией (стандартами, техническими условиями и др.).

Время, затрачиваемое на восстановление машины в условиях эксплуатации,

принято называть простоями. Причины перехода машины в неработоспособное состояние могут быть самыми разными. Для облегчения их выявления и устранения причин возникновения отказы целесообразно классифицировать по ряду основных признаков: по критерию и причине возникновения, развитию и сложности устранения отказа.

По критерию отказы разделяют на функциональные и параметрические. Функциональные отказы приводят к частичному или полному прекращению выполнения функций машины в целом или ее элементов. Очень часто отказы функционирования связаны с разрушениями элементов (поломками, недопустимыми деформациями, увеличенным износом и др.)

Параметрические отказы характеризуются отклонением значений параметров функционирования элементов машин за пределы допускаемых норм. К ним можно отнести увеличенный расход горюче–смазочных материалов, состав выбрасываемых в атмосферу вредных веществ, уровень шума и вибрации и др. Как известно, подобные отказы не препятствуют функционированию машины, однако с учетом требований нормативно-

технической документации машина считается неработоспособной.

По причине возникновения отказы разделяют на конструкционные,

технологические и эксплуатационные. Конструкционные отказы могут быть обусловлены отказами на этапе проектирования и конструирования. К ним относятся неудачная конструкция сборочной единицы или узла машины,

ошибочно выбранный материал, неверно подобранная посадка в соединениях, несоответствие расчетных данных по прочности и износостойкости деталей и узлов машины нагрузочным режимам ее эксплуатации.

Технологические отказы могут возникать на этапе изготовления машины из-за нарушения требований технологии и контроля состояния ее элементов.

К ним относятся дефекты в материале деталей, нарушение расположения поверхностей и осей при механической обработке деталей, несоблюдение режимов термической и химико-термической обработки, отступление от условий сборки-разборки узлов и машины в целом.

Эксплуатационные отказы могут быть связаны с нарушениями режимов работы или правил эксплуатации машины, например, с увеличенными нагрузками, превышающими установленные пределы, с низким уровнем технического обслуживания, с ошибочным выбором горюче-смазочных материалов. Кроме того, они могут быть следствием естественного старения или изнашивания.

Конструкционные и технологические отказы выявляются в основном в приработочный период. Количество эксплуатационных отказов резко возрастает на заключительной стадии эксплуатации машины в основном из-

за увеличения износа деталей в узлах трения машины.

По условиям возникновения и развития отказы разделяют на внезапные и постепенные. Наиболее опасными для машины являются внезапные отказы,

которые характеризуются резким (скачкообразным) ухудшением одного или нескольких параметров машины. Как правило, они возникают в результате случайного внезапного воздействия внешних факторов, превышающих допускаемые нормы, или грубых нарушений условий эксплуатации

(поломок, ударов, перегрузок и др.). Вследствие этого элементы машины теряют свои свойства, необходимые для нормального функционирования машины, или же разрушаются.

Постепенные отказы характеризуются постепенным ухудшением одного или нескольких параметров машины, обусловленным в основном процессами старения деталей и узлов машины. Как правило, развитие постепенных отказов можно предупредить с помощью системы технического обслуживания и ремонта машины.

По сложности устранения отказов их можно разделить на отказы,

устраняемые при техническом обслуживании, в ходе текущего ремонта, при капитальном ремонте. Так, например, в средней по сложности машине,

производимой ранее в СССР, отказ появлялся через 15–20 дней эксплуатации. Для его устранения требовалось в среднем 50–70 чел.∙час труда квалифицированных специалистов.

Отказы приводят к частичной или полной потере работоспособности машины. Анализ причин их возникновения и понимание физической сущности отказов являются непременным условием решения задач обеспечения надежности машины.

Дорожные, строительные, путевые и другие машины являются сложными системами, состоящими из отдельных элементов, которые находятся между собой во взаимодействии. Отказ любого элемента в большей или меньшей степени отражается на работоспособности машины в целом, поскольку она зависит как от работоспособности входящих в нее элементов, так и от способа их взаимодействия. При оценке надежности машин различают два основных вида соединений – последовательное и параллельное.

Последовательным (рисунок 3.1а) считают такое соединение элементов,

составляющих систему, при котором отказ каждого из них приводит к выходу из строя всей системы. К таким системам относится большинство приводов и механизмов передач машин, поскольку выход из строя любого элемента (подшипника, муфты, шестерни, насоса) вызывает потерю

работоспособности всей системы. Конструктивно эти элементы не обязательно последовательно соединены, но в структурной схеме они расположены в последовательном соединении.

Параллельным соединением называют совокупность элементов,

работоспособность которой нарушается при условии отказа всех параллельных элементов, входящих в совокупность. При этом, в случае отказа одного из элементов, функции всего соединения распределяются между другими его элементами. Следует отметить, что параллельное соединение элементов является основой резервирования (метода повышения надежности системы путем введения дублирующих элементов).

Поскольку резервирование у машин практически не используют, любую машину следует рассматривать как систему, состоящую из последовательно соединенных элементов. При этом вероятность безотказной работы машины Рм равна произведению вероятностей Pi безотказной работы ее элементов:

Для случая возникновения внезапных отказов, которые подчиняются экспоненциальному закону распределения, данное выражение приобретает вид

Из определения вероятности безотказной работы машины следует, что надежность сложной системы при последовательном соединении элементов меньше надежности любого элемента и снижается с увеличением количества элементов, составляющих систему. Поэтому при проектировании новой машины стремятся не усложнять конструкцию машины.

Повышение надежности дорожно-строительных, путевых, подъемно-

транспортных машин и оборудования является одним из основных путей повышения эффективности производства соответствующих работ. При этом следует учитывать современные тенденции развития машиностроения в целом, направленные на минимизацию удельных показателей энерго- и

материалоемкости (т. е. мощности силовой установки и массы машины,

приходящихся на единицу вырабатываемой ею продукции). Решение этой

сложной задачи возможно при условии использования прогрессивных

современных материалов и ресурсосберегающих технологий.

Практическое занятие №8

Оценка и контроль показателей надежности объектов и их элементов осуществляется по результатам испытаний или наблюдений в процессе эксплуатации. Целью испытаний на надежность является установление уровня надежности. Основная задача испытаний на надежность – получение информации о работоспособности объектов в конкретных условиях эксплуатации, применения или использования.

В зависимости от целей и характера получаемой информации технические объекты подвергаются функциональным испытаниям и испытаниям на надежность. Функциональные испытания проводятся с целью проверки способности объекта выполнять работу, для которой оно предназначено. Испытания на надежность проводятся для определения или оценке показателей надежности, таких как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. В зависимости от исследуемых свойств надежности испытания делят на:

Испытания на долговечность (ресурсные испытания): по целям и видам испытаний (доводочные, предварительные, приемочные, определительные, контрольные, исследовательские, эксплуатационные), по объектам испытаний (испытания деталей, элементов, узлов, агрегатов, объекта и системы в целом), по темпам и срокам проведения (нормальные и ускоренные), по способу проведения испытаний (стендовые, эксплуатационные, полигонные), по критериям предельного состояния (до полного отказа, до изменения параметров).

Испытания на безотказность – направленные ресурсные испытания, проводимые по специальной методике при специально подобранных режимах с целью вызвать отказы определенного вида. Испытания на ремонтопригодность проводятся с целью определения показателей ремонтопригодности по трем основным направлениям: техническому обслуживанию, текущему и капитальному ремонтам. По каждому