1.2. Работоспособность, надежность и правила безопасной

эксплуатации машины

Основными характеристиками машины и ее элементов является надежность и работоспособность. Работоспособностью называют состояние объекта, при котором он способен нормально выполнять заданные функции с параметрами, установленными нормативно–технической документацией. Нарушение работоспособности называют отказом.

Надежностью называют свойство изделия (детали, узла, машины) выполнять функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в течении заданного промежутка времени или требуемой наработки.

Надежность – понятие комплексное, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания.

Предельным является состояние механизма и его элементов, обусловленное требованиями безопасности или недопустимым снижением работоспособности.

Долговечность характеризуется ресурсами: техническим (от начала эксплуатации до наступления предельного состояния) и назначенным (суммарная наработка изделия, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена).

Одной из основных качественных характеристик надежности машин и их деталей является вероятность безотказной работы Р(t), которая до установленного момента времени или конца наработки приближенно устанавливают по формуле

Р(t)1 – N(t)/N , (1.2)

где N(t) – число элементов объекта, отказавших к моменту времени t; N – число элементов, подвергнутых испытанию.

Основными критериями оценки работоспособности элементов механических систем принято считают прочность (объемную и поверхностную) и жесткость.

Причинами выхода из строя механических элементов, как правило, являются поломки, повреждение поверхности и опасная деформация.

Способность к восстановлению утраченной работоспособности объекта оценивается его ремонтопригодностью.

Ремонтопригодность заключается в возможности предупреждения и обнаружения причин отказов, возможности ремонта и восстановления работоспособного состояния путем проведения соответствующего технического обслуживания.

Правила эксплуатации машин и механизмов определяются требованиями Госгортехнадзора. Они обязательны для предприятий всех министерств и ведомств. В Правилах даны указания по вопросам, относящимся к технической эксплуатации и ремонту механизмов: организация надзора и обслуживания, порядок регистрации; разрешение на пуск в работу; технические освидетельствования; разрешение на изготовление и ремонт; материалы и сварка. Технические освидетельствования, предусматриваемые Правилами, делятся на полное, включающее дефектоскопию, статическое и динамическое испытания, и частичное, проводимое без испытаний.

Полному техническому освидетельствованию подвергают вновь установленные механизмы, находящиеся в эксплуатации (не реже одного раза в 3 года), а также механизмы после переноса их на новое место работы, реконструкции и некоторых ремонтных работ. Частичное освидетельствование предусматривают не реже одного раза в 12 месяцев.

Правила предусматривают три вида освидетельствований: первоначальное, периодические и внеочередные.

Первоначальное освидетельствование сопровождается испытанием и полным освидетельствованием механизмов.

Периодические испытания проводят не реже чем один раз в пять лет.

Внеочередные освидетельствования и испытания производят после замены, переоборудования или ремонта механизмов или их деталей, а также после аварий.

Механизм сначала испытывают пробной нагрузкой при статическом режиме. Затем производят испытания пробной нагрузкой при работе механизмов с полными скоростями и предусмотренным совмещением движений. Одновременно проверяют действие тормозов и концевых выключателей.

Статические испытания механизмов проводят нагрузкой, превышающей ее номинальное значение на 25 %. Динамические испытания механизмов производят нагрузкой, превышающей на 10 % номинальное значение.

1.3. Энерго - кинематические параметры привода машин

Энерго - кинематические параметры привода машин выражают ее способность работать в заданном нагрузочном режиме. Основными характеристиками привода является мощность Р_i (кВт) на валах, а также вращающий момент Т_i (Нм). Валы вращаются с соответствующими угловыми скоростями  _i (рад/с) при частоте вращения валов n _i (об/мин). Угловая скорость  _i и частота вращения вала n _i связаны между собой соотношением

 _i =n _i /30. (1.3)

Вращающий момент и мощность на валах связаны соотношениями через угловую скорость

Т _i = 10³Р _i/ _i. (1.4)

При работе механизма происходят потеря мощности, которая отражается коэффициентом полезного действия _м.

Для многоступенчатого привода общий коэффициент полезного действия _м равен произведению КПД каждой кинематической пары и других звеньев привода, где существует рассеивание энергии (подшипники, муфты и т.п.) ₁ ,₂ ,…_n

_м=₁₂…_n. (1.5)

Таким образом, эти потери обуславливают превышение требуемой мощности Р_тр по отношению к потребляемой (рабочей) P_р

Р_тр= P_р/_м . (1.6)

В случае, когда выходные параметры заданы тяговым усилием F_р (Н) и скоростью перемещения рабочего органа v_р (м/с) величина рабочей мощности Р_р равна

Р_р=10^-3F_рv_р . (1.7)

В случае, когда выходные параметры заданы вращающим моментом Т_р (Нм) и угловой скоростью _р (рад/с) величина рабочей мощности Р_р равна

Р_р=10^-3Т_р_р (1.8)

По требуемой мощности, условиям эксплуатации и режиму работы привода с учетом продолжительности включения ПВ% выбирают электродвигатель.

В случае, когда фактическая продолжительность включения (ПВ_ф) не совпадает с номинальными значениями (ПВ_н), двигатель выбирают по значению номинальной мощности Р_н ( кВт)

Р_н= Р_ф(ПВ_ф/ ПВ_н)^1/2, (1.9)

где Р_ф – фактический расход мощности, кВт; ПВ_н – из технической документации.

Если кинематическая схема привода состоит из последовательно соединенных передач, то мощность передаваемая каждым последующим валом, начиная от вала двигателя, рассчитывают с учетом потерь на соответствующей ступени:

Р₁= Р_дв; Р₂= Р₁₁; … ; Р_k= Р_k-1_k-1, (1.10)