2.7. Теплостійкість

Теплостійкість - це здатність деталей машин зберігати роботоздатність при змінах температури. Робота машин супроводжується тепловиділенням, яке є наслідком робочих процесів і тертя в механізмах. Тепловиділення, пов’язане з робочими процесами, інтенсивне у теплових двигунах, електричних машинах, ливарних машинах, машинах для гарячої обробки матеріалів; тертя існує практично в усіх механізмах.

У результаті підвищення температури можуть виникнути такі шкідливі післядії:

1). Пониження несучої здатності матеріалів (деталей) із сталей при температурі вище 300 - 400° С, із пластмас при температурі вище 100 - 150° С. Це пов’язано з погіршенням основних механічних характеристик матеріалів - границь міцності, витривалості, тимчасового опору, з появою крихкості або повзучості.

2). Зниження захисної здатності мастильного шару, що розділяє поверхні тертя, і, як результат, - підвищене спрацювання або заїдання деталей.

3). Зміна зазорів у рухомих з’єднаннях через температурні деформації (наприклад, у підшипників).

4). Зміна властивостей поверхні деталей (наприклад, зниження коефіцієнта тертя).

5). Зниження точності машин через температурні деформації (наприклад, у прецизійних металорізальних верстатах).

Для виявлення впливу нагрівання машини на її роботоздатність проводять теплові розрахунки. Тепловиділення, пов’язане з роботою тертя, підраховують за потужністю, яку передає механізм, і к.к.д.; пов’язане з робочим процесом - при розрахунках останнього.

2.8. Вібростійкість

Вібростійкість - це здатність конструкцій працювати в заданому діапазоні режимів без недопустимих коливань.

У машинах спостерігаються два види коливань:

1). Вимушені коливання, які виникають в результаті дії зовнішніх періодичних сил - неурівноваженістю деталей, що обертаються, похибками виготовлення, змінним навантаженням у поршневих машинах і т.п.

2). Автоколивання або самозбуджуючі коливання, у яких збуджуючі сили визиваються самими коливаннями (наприклад, фрикційні автоколивання, які викликаються падінням сил тертя із зростанням швидкості).

Розрахунки на коливання проводять не для окремих деталей, а для машин у цілому. В зв’язку з тим, що в сучасних машинах спостерігається підвищення швидкостей руху їх елементів, небезпека виникнення в них вібрацій зростає, тому розрахунки на вібростійкість мають все більше значення.

2.9. Надійність, як комплексний показник роботоздатності машин

Основними критеріями досконалості деталей машин, їх придатності для тривалого ефективного використання є надійність їх роботи та економічна ефективність. Згідно ДСТУ 2860-94 надійність - це властивість об’єкта зберігати у часі в установлених межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах та умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання та транспортування.

Надійність машин є найбільш важливою характеристикою, яка визначає ефективність їх використання в народному господарстві держави. Ця проблема набула особливої актуальності в останні роки, коли складність промислових систем значно зросла. У складі промислових технологічних систем особливе місце займають технологічні системи щодо виготовлення гірничих машин на машинобудівних заводах, а також системи з добування та переробки залізорудної сировини на шахтах, кар’єрах, дробильних, збагачувальних та огрудкувальних фабриках. Перший тип систем відрізняється широким діапазоном типорозмірів елементної бази (металорізальних верстатів, ковальсько-пресового обладнання, ливарних і термічнообробних установок, підйомно-транспортних машин та ін.), а також функціонального призначення, продуктивності, складності ієрархічної структури. Системи другого типу з добування та переробки залізорудної сировини відрізняються надзвичайною складністю структури, наявністю високопродуктивних транспортних потоків, різноманітністю елементної бази (дробильно-сортувального обладнання, кульових млинів, класифікаторів, сепараторів, грохотів і багато іншого спеціального обладнання), яка часом включає до себе унікальне обладнання великої одиничної потужності, безперервним технологічним процесом переробки сировини.

Технічні системи обох типів надзвичайно чутливі до надійності елементної бази - машин, обладнання, механізмів, деталей. Тільки надійна елементна база може забезпечити високу надійність промислових систем, їх високий вихідний ефект. Другою важливою особливістю складних технічних систем є складність математичних розрахунків надійності систем у цілому, відсутність простих універсальних методів розрахунків.

Надійність є комплексною властивістю, яка складається із сполучення таких основних властивостей як безвідмовність, довговічність, ремонтнопридатність, збережуваність. Відповідно до призначення об’єктів й умов їх застосування для визначення загальної надійності використовується одна чи декілька основних властивостей.

Безвідмовність - це властивість об’єкта виконувати потрібні функції в певних умовах протягом заданого інтервалу часу чи наробітку. Тобто протягом деякого часу або наробітку об’єкт повинен безперервно зберігати свій роботоздатний стан. Наробіток - тривалість або обсяг роботи об’єкта. Наробіток може виражатися безперервною величиною у вигляді тривалості роботи в годинах, кілометрах пробігу і т.п. або цілочисленною величиною - кількість робочих циклів, запусків тощо. Показники безвідмовності: імовірність безвідмовної роботи; середній наробіток до відмови; середній наробіток між відмовами; гама-відсотковий наробіток на відмову; інтенсивність відмов; середня інтенсивність відмов; параметр потоку відмов, середній параметр потоку відмов. При цьому під відмовою розуміють подію, яка полягає у втраті об’єктом здатності виконувати потрібну функцію, тобто це є порушення працездатного станку об’єкта. Показники безвідмовності вводяться або за всіма можливими відмовами або стосовно якогось одного виду відмов з вказівкою критерію відмови.

Довговічність - це здатність об’єкта зберігати роботоздатний стан до виникнення граничного стану при заданій системі технічного обслуговування і ремонту. Граничним станом є такий стан об’єкта, за яким його подальша експлуатація недопустима чи недоцільна або відновлення його працездатного стану неможливе чи недоцільне. Критерієм граничного стана об’єкта є ознака чи сукупність ознак граничного стану об’єкта, встановлених нормативною та (чи) конструкторською (проектною) документацією. В залежності від характеру об’єкта чи умов його експлуатації може бути встановлено два чи більше критеріїв граничного стану. Після того, як об’єкт досягне граничного стану, його необхідно зняти з експлуатації для проведення ремонтних робіт, для передачі його щодо використання не за призначенням або для знищення. Показники довговічності: середній ресурс, гама-відсотковий ресурс, середній термін служби, гама-відсотковий термін служби. Під ресурсом розуміють сумарний наробіток об’єкта від початку його експлуатації чи поновлення після ремонту до переходу в граничний стан. Термін служби – це календарна тривалість експлуатації об’єкта від початку його експлуатації чи поновлення після ремонту до переходу в граничний стан.

Ремонтнопридатність - це властивість об’єкта бути пристосованим до підтримання та відновлення стану, в якому він здатний виконувати потрібні функції за допомогою технічного обслуговування та ремонту. Технічне обслуговування включає до себе контроль технічного стану, очищення, мащення, регулювальні роботи та інші операції, необхідні для підтримки роботоздатного стану об’єкта. Ремонт включає до себе розбирання, дефектацію, заміну або відновлення деталей чи вузлів, складання й інші операції, які забезпечують відновлення ресурсу об’єкта в цілому. Показники ремонтнопридатності: імовірність відновлення, середня тривалість відновлення, гама-відсоткова тривалість відновлення, інтенсивність відновлення.

Збережуваність – календарна тривалість зберігання та (чи) транспортування об’єкта, протягом якої значення параметрів, що характеризують здатність об’єкта виконувати потрібні функції, перебувають у заданих межах. Показники збережуваності: середній термін збережуваності, гама-відсотковий термін збережуваності, призначений термін збережуваності.