4. Уявлення про конструювання машин з врахуванням вимог надійності приводу.

Відмови виникають як наслідок конструктивних недоліків, помилок при виробництві виробу через неправильне обслуговування. Як видно з табл. 7, при експлуатації важливу роль у виникненні відмов відіграють конструктивні недоліки, тому оптимізацію властивостей надійності машини особливо важливо виконати на етапі проектування.

В процесі конструювання підвищення надійності досягається шляхом створення надійних елементів на основі використання нових сучасних матеріалів, застосування методів зміцнення поверхонь і т.п.; максимальним використанням стандартних деталей і складальних одиниць; створення добри умов роботи елементів.

Оцінка надійності машини виконується по очікуваній величині ймовірності безвідмовної роботи як одної з головних кількісних характеристик надійності порівняно з такою ж оцінкою існуючої конструкції. Поставлене питання вирішується як при відсутності статистичних даних про відмови робочих елементів, так і при наявності обмеженої інформації про інтенсивність зносу спряжених деталей.

Оцінка очікуваної величини ймовірності безвідмовної роботи (при відсутності статистичних даних).

Всеі деталі, які входять в складову складальну одиницю об’єкта, класифікуються на дві групи по степені відповідальності. До першої відносяться такі елементи, відмова яких визиває відмову складальної одиниці або об’єкта в цілому. До другої групи відносяться всі решту деталей.

Поділу на вказані групи по степені відповідальності належать також з’єднання і функціональні робочі середовища. Підфункціональними робочими середовищами розуміють, наприклад, масло в гідравлічному демпфері, паливо в баці для двигуна і т.п., порушення фізико-механічних характеристик яких виводить об’єкт зі строю

Гадаємо, що всі деталі, які входять в перщу групу, рівно надійні, тобто мають деякий мінімальний однаковий рівень інтенсивності відмов, наприклад,10^-6 відмови в день (грік, місяць або іншу розмірність,яка відповідає фактичному наробітку об’єкту). Те саме приймаємо для деталей другої групи,але інтенсивність відмов останніх повинна бути вище, наприклад 10^-5.

Для оцінки величини ймовірності безвідмовної роботи проектуючої конструкції і існуючого варіанту зазвичай приймається експоненціальний закон розподілення:

, (14)

деи– відповідно ймовірності безвідмовної роботи відомої і проетуючої механічної системи як функції часу;

і – сумарні ймовірності безвідмовної роботи відповідно деталей першої і другої групу відомій системі; и – те ж саме, в проекуючій системі; і – відповідно коефіцієнти, які враховують конструктивні та експлуатаційні параметри відомої і проектуючої систем.

Значення ймовірностей обчислюються по формулам:

;

;

де – інтенсивність відмов по даній групі деталей, яка віднесена до відповідної системи; ( – число деталей першої групи у відомій механічній системі, – прийнята розрахункова інтенсивність відмов деталей першої групи).

Якщо відомі інтенсивності відмов, по окремим категоріям деталей в групі, то

Аналогічно обчислюються значення і . Коефіцієнти і обчислюються на основі

де – коефіцієнт, який враховує параметри конструкції механічної системи; – коефіцієнт, який враховує зношення системи і можливість її ремонту; – коефіцієнт, який враховує умови експлуатації.

Значення коефіцієнтів

;

;

,

де m – количество стандартних деталей в системі;

– кількість деталей першої групи деталей;

l – число деталей першої групи, яке може бути замінене в системі без спеціального демонтажу;

z – число деталей або складальних одиниць, які мають резервування або запобіжні пристрої;

– кількість пар з’єднань типу зварювання, різьби;

N – общее число деталей первой группы;

– кількість елементів, які не є парами тертя;

S – загальна кількість пар тертя в системі;

– кількість пар тертя кочення;

– кількість всіх деталей, які не ремонтуються на підприємстві, а заменяючих новими, які мають ГОСТ на серйозне виготовлення;

r – загальна кількість змащуючи, але негерметизованих складальних одиниць або елементів;

– кількість основних параметрів, які можуть бути легко відрегульовані в прцесі експлуатації системи;

– загальна кількість основних параметрів;

с – кількість складальних одиниць, які підлягають періодичному змащенню;

– загальна кількість зміщуваних вузлів;

E – експлуатаційний режим роботи; 0,5 – тяжкий, 0,75 – середній, 0,1 – легкий;

Г – гарантійна довговічность, визначена як відношення числа років безремонтної роботи об’єкта до загального числа років міжремонтного циклу.

В цьому випадку, якщо < при вибраному , розроблюваний варіант конструктивного виконання краще, ніж попередній,оскільки буде мати більшу надійність. Приклад розрахунку показаний в табл. 8.

Оцінка очікуваної ймовірності безвідмовної роботи по статистичним даним.

Для можливості оперативного і достатньо точного прогнозування надійності і довговічності механічних систем необхідно здійснювати постійну систематизацію статистичних даних.

Для нормального закону розподілення вихід розміру деталі за односторонній допуск визначається густиною розподілу ймовірності часу роботи до відмови

де т – математичне очікування зношування як функція часу , тобто рівняння зносу деталі, яке відповідає середньому очікуваному зношуванню;

– середнє квадратичне відхилення (розсіювання середньої величини зносу);

с – граничний допуск на зношування, встановлений конструктором для правил ремонту деталей і системи в цілому.

Граничний допуск с необхідно визначати з врахуванням початкового допуску на виготовлення деталі.

Розрахунок ймовірності безвідмовної роботи проводиться по формулі

(17)

Оцінку і прогнозування надійності проектуючої конструкції краще супроводжувати побудовою графіка, представленого на рис. 2. При цьому зрівнюють попередньо вибрані межі профілактичних ремонтів іперевірок і строків гарантії (вертикальні заштриховані області) системи.

Із графиіа следує, що деталь 2 виходить із ладу до першого профілактичного ремонту . Деталі груп 1 і 3 вкладаються в назначені періоди.

Деталь 4 має значний запас по наробітку і т. д.

Із аналізу графіка видно, чи правильно призначені технологічні методи і режими обробки деталей при виготовленні, а також, чи буде забезпечуватися гарантійний наробіток пар тертя протягом експлуатації.

Література

1. Надійність техніки. Терміни та визначення: ДСТУ 2860-94. [Чинний від 1996–01–01]. – К.: Держстандарт України, 1996. – 92 с. (Державний стандарт України).

2. Надежность техники: Методы оценки показателей надежности по эксперимен­тальным данным: ДСТУ 3004-95. [введен от 1996-01-01]. – К.: Госстандарт Украины, 1996. – 124 с. (Государственный стандарт Украины).

3. Приводы машин: справочник / [В.В.Длоугий, Т.И.Муха, А.П.Цупиков, Б.В.Януш], под общ. ред. В.В.Длоугого. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1982. – 383 с.

4. Решетов Д. Н. Надежность машин / Д. Н. Решетов, А. С. Иванов, В. З. Фадеев; под ред. Д.Н.Решетова. – М.: Высшая школа, 1988. – 238с.

5. Надежность и долговечность машин / [Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Бершадский Л.И., Караулов А.К.] – К.: Техніка, 1975. – 408с.