2 Надійність машин

2.1 Умови забезпечення працездатності

Надійність – властивість виконувати задачі та функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники у передбачуваних умовах і у заданий термін часу.

Надійність визначається безвідмовністю і довговічністю.

Безвідмовність – властивість виробу безперервно зберігати працездатність протягом якогось терміну і виконувати якийсь об’єм роботи.

Довговічність – властивість виробів зберігати працездатність до граничного стану з необхідними перервами для технічного обслуговування і ремонту. Це властивість машини зберігати працездатність до “списання”.

Моральне зношування – такий стан машини, при якому подальша її експлуатація стає недоцільною через низьку ефективність порівняно з новими конструкціями машин того ж призначення.

Властивість безвідмовності і довговічності створюються і забезпечуються у процесі розрахунку деталей по відповідним критеріям працездатності і їх конструювання з умовою особливості технології виготовлення, експлуатації і ремонту

2.2 Ремонтоздатність і зберігання

Вироби можуть бути відновлювані і невідновлювані.

Ремонтоздатність – це властивість виробу до відновлення працездатності попереджуваністю, виявленням і усуненням різного роду поломок.

Зберігання – властивість виробу безперервно зберігати експлуатаційні показники на протязі необхідного терміну зберігання і транспортування, а також при роботі у специфічних умовах (низькі температури, вологість і т.д.).

Найбільш серйозною і поважною причиною втрати працездатності є поломка. Поломка завжди свідчить про недостатню міцність деталі. Інша поважна причина втрати працездатності виробу – пошкодження робочих поверхонь деталей.

Основні причини виникнення поломок:

– прямі помилки при оцінці міцності деталі, що проектується;

– порушення технології виготовлення;

– неякісне або неправильне (збирання) складання (перекоси, порушення допусків і посадок);

– виникнення малоймовірних співпадань навантажень, передбачених у розрахунках;

– порушення правил експлуатації (регулювання зазорів, затяжки і т.д.).

Пошкодження робочих поверхонь деталей це зношування і викришування. Зношування (стирання) – процес поступового руйнування робочих поверхонь деталей через тертя. У результаті проходить зміна форми деталей, що приводить до зміни зазорів, характеру контакту між деталями, зменшується міцність через зменшення поперечних січень деталі, ріст динамічних навантажень, погіршуються умови змазування в опорах, порушується герметичність.

Викришування виникає у контакті між двома деталями при передачі значних зусиль і відносного проковзування контактуючих поверхонь (наприклад, зубчаті передачі). Викришування обумовлене пластичною деформацією і нерівностями (шорсткістю) контактуючих поверхонь через недостатню їх твердість і чистоту поверхні.

2.3 Основні критерії працездатності

Із загального числа вимог, без яких неможлива нормальна робота пристроїв, слід відзначити – міцність (об’ємна і поверхнева), жорсткість і для деяких конструкцій – теплостійкість.

Забезпечення цих основних критеріїв працездатності є складовою частиною процесу проектування.

Під міцністю розуміють властивість матеріалу протистояти при тих чи інших навантаженнях, руйнуванню та виникненню непередбачених залишкових деформацій і надмірному зношенню та викришуванню.

Міцність деталей машин і пристроїв повинна бути пов’язана з фактором часу – терміном роботи цих деталей. Завдання забезпечення необхідної міцності полягає у тому, щоб визначити розміри і форми деталей і вузлів, що виключають можливість виникнення недопустимих величин залишкових деформацій руйнування поверхонь і як результат передчасних поломок.

Жорсткість – властивість деталей і вузлів протистояти при тих чи інших навантаженнях виникненню недопустимих пружних переміщень.

Для деяких конструкцій розрахунки на жорсткість є основними так як деталі доводиться розраховувати виходячи з заданих переміщень (пружини, ресори).

Вимоги жорсткості впливають на вибір матеріалів. З умови жорсткості розміри деталей будуть інші ніж по умовах міцності у результаті можна застосувати матеріали, які витримують менші допустимі напруження, тобто дешевші.

Оцінка жорсткості важлива при розрахунках стійкості при проектуванні деталей, які працюють на стиск і їх довжини значно більші розміру поперечних січень (гвинти домкратів, ходові гвинти станків і ін.).

Підвищення жорсткості конструкцій часто необхідно для знижен-ня коливань і вібрацій усунення можливого виникнення резонансу.

Особливо важливе значення має жорсткість для забезпечення необхідної точності виробів, які обробляють на металоріжучих верстатах. У деяких випадках до деталей машин, або до їх елементів висувають вимоги пониженої жорсткості (кузов автомобіля, місце виникнення концентрацій напружень і навантажень, вимірювальні прилади і т. і.).

Теплостійкість – це властивість конструкцій зберігати працездатність у заданому температурному режимі. Теплові розрахунки у більшості випадків проводять з метою визначення температури нагріву або охолодження конструкції і пошуку способів для її обмеження допустимими границями. Перевищення допустимих меж нагріву може викликати:

– недопустимі деформації;

– додаткові термічні напруження;

– порушення умов мащення;

– зміни механічних властивостей матеріалів.

Розрахунок проводиться шляхом складання умов теплового балансу, на основі якого встановлюється відповідність між кількістю виділеного і відведеного тепла. Для інтенсифікації процесу відведення тепла часто доводиться створювати спеціальні системи охолодження, збільшувати поверхні відводу тепла. Що стосується властивостей матеріалів, то слід пам’ятати про явища повзучості і холодноламкості сталей.

Повзучість – це властивість металів повільно і неперервно пластично деформуватись при постійному навантаженні. У випадку деталей із натягом проходить релаксація напружень – зменшення або зникнення напружень розтягу.

Холодноламкість металів – це властивість крихко руйнуватись при навантаженнях в умовах низьких температур. При виборі матеріалів слід мати на увазі, що для кожного з них існує гранична температура, нижче якої застосування їх недопустиме.