Техническая диагностика, цели и задачи. Взаимосвязь и принципы программно-целевого управления тэа и технической диагностики.

Надежность - есть функциональное свойство аппаратуры (машины, узла, агрегата) сохранять свои выходные характеристики (параметры) в определенных пределах при данных условиях эксплуатации

В литературе наиболее часто встречаются следующие определения надежности:

1. Надежность является интегральной функцией распределения безотказной работы от момента включения до первого отказа

2. Надежностью элемента (или системы) Р (i) мы называем вероятность того, что элемент (или система) не выйдет из строя течение времени i.

З. Надежность — вероятность того, что прибор будет работать безотказно в течение заданного времени и при заданных условиях работы.

4. Надежность среднее время работы данного образца между двумя неисправностями.

5. Надежностью системы называется ее способность безотказно работать в течение определенного интервала времени в заданных условиях эксплуатации при минимальных затратах времени на устранение отказов и профилактику.

6. Надежностью радиоаппаратуры называется ее способность безотказно работать в течение определенного интервала времени в заданных условиях эксплуатации.

7. Условимся надежностью аппаратуры считать способность ее сохранять заданные свойства при определенных условиях работы в течение заданного периода времени.

8. Под термином «надежность» в этом случае правильнее понимать способность элемента (системы) обеспечивать и сохранять в условиях эксплуатации заданные значения обобщенных координат и передаточного коэффициента в течение определенного отрезка времени в пределах установленных допусков.

Надежность - есть внутреннее свойство аппаратуры. По мере расширения познаний об этом свойстве будут совершенствоваться и количественные характеристики критерии, с помощью которых можно охарактеризовать наиболее полно это свойство. Однако можно утверждать, что ни одна количественная характеристика не может полностью охарактеризовать надежность.

Надежность - более глубокое понятие, чем любая ее характеристика.

Надежность любого технического устройства (машины, прибора, аппарата, инструмента, агрегатов, узлов и деталей, системы машин) — это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Количественной характеристикой одного или нескольких свойств, составляющих надежность изделий, являются показатели надежности.

Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе проведения работ по поддержанию (ТО) и восстановлению (ремонту) работоспособности.

Долговечность изделий характеризуют такими показателями, как средний ресурс, назначенный или установленный срок службы и др. Ремонтопригодность - количественно определяют вероятностью восстановления работоспособного состояния за заданное время и средним временем восстановления работоспособного состояния. для характеристики сохраняемости чаще всего используют средние сроки сохраняемости. Названные выше показатели относятся к единичным показателям надежности, так как характеризуют только одно из ее свойств.

Показатели, характеризующие одновременно несколько свойств надежности, называют комплексными. К ним относятся коэффициент готовности, коэффициент технического использования и др. С позиций надежности изделия могуг находиться в работоспособном, неработоспособном или предельном состоянии.

Работоспособным - называют состояние изделия, при котором значения всех параметров, характеризующие способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации. Если хотя бы один из названных выше параметров не соответствует требованиям нормативно-технической документации, изделие считают неработоспособным. Переход от работоспособного состояния в неработоспособное происходит после наступления события, которое называют отказом.

Отказом могут быть такие события, как перегорание электрической лампочки, нарушение газо- и теплоснабжения, “зависание” золотника в гильзе, снижение КПД и др.

Предельное состояние объекта — состояние, при котором дальнейшее применение данного изделия по назначению недопустимо или нецелесообразно. После наступления предельного состояния изделие можно списать или направить в капитальный ремонт. Предельное состояние может налуступить в результате физического или морального изнашивания.

Трение — удивительный феномен природы! Оно подарило человечеству тепло и огонь, возможность в короткое время остановить скоростной поезд и автомобиль, ускорить химическую реакцию в сто тысяч раз, записать человеческий голос на пластинку, услышать звуки скрипки многое другое.

Трение изучали Леонардо да Винчи и Ломоносов. Амонтон и Кулон, Петров и Эйлер, Менделеев и Рейнольдс и другие ученые. В наше трение изучали академики Н.Е. Жуковский, Е.А. Чудаков, В.д. Кузнецов, П.А. Ребиндер, проф. А.С. Ахматов, чл.-корр. АН СССР Б.В. Дерягин, проф. И.В. Крагельский, проф. М.М. Хрущов и др. Сегодня в нашей стране изучением трения, изнашивания и смазок машин занимаются многие ученые, профессора, доктора наук: Асташкевич, Э.д. Браун, В.Н. Виноградов, Б.Т. Грязнов, Ю.Н. Дроздов, Ю.А. Евдокимов, М.Н. Ерохин, чл.-корр. РАН В.И. Колесников, А.К. Прокопенко, А.С. Проников. Г.М. Сорокин, А.В. Чичинадзе и многие другие. За рубежом известными учеными в этой области являются: Ф. Боуден, д. Тейбор, С. Баходур, К. Лудема, Н.П. Су, Д. Бакли, М. Амбрустер, Н. Краузе, Н.Уетц, Н.Чихос, Г. Фляйшер, Г. Польцер, Р. Марчак, С. Пытко, Ю. Подгуркас и др.

До настоящего времени трение во многих его аспектах остается за- гадкой. При трении (и только при трении) одновременно происходят мелазеханические электрические, тепловьте, вибрационньте и химические про- цессьт.

Трение может упрочнить или разрушить металл, повысить или уменьшить в нем содержание углерода, насытить металл водородом или обезводородить его, превратить золото и платину в окислы, отполировать детали или сварить их.

Трение является самоорганизующимся процессом при котором с определенной последовательностью и весьма “разумно” протекают явления, направленные на разрушение поверхности или же, наоборот, на создание целой серии систем, снижающих износ трение. Сегодня с трением связана одна из самых острых проблем современности — износ машин и механизмов.

Расходы на восстановление машин в результате износа огромны, причем ежегодно они увеличиваются. Увеличение срока службы машин и оборудования даже в небольшой степени равноценно вводу значительных новых производственных мощностей. Одним из средств повышения производительности труда является интенсификация рабочего процесса машины, что связано с повышением е рабочих параметров и, в частности, скоростей, и нагрузок.

Неизменным требованием является снижение удельной массы машины, т.е. массы, отнесенной к единице мощности или производительности.

Триботехника — наука о контактном взаимодействии твердых тел при их относительном движении, охватьтвающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин.

Триботехнику можно разделить на четыре основных раздела: 1—основы износостойкости при трении (гл. 1—6); 2 и З—конструктивные (гл. 7—9) и технологические методы повышения долговечности трущихся деталей (гл. 10); 4—вопросы эксплуатации машин, связанные с обеспечением износостойкости деталей (Гаркунов д. Н. Г. Триботехника: Учебник для студентов втузов. — 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Машиностроение, 1989.—328 с.).

В первый раздел триботехники входят такие вопросы, как качество поверхности, физико-химические свойства и контактирование поверхностей деталей, виды трения в узлах машин, механизм изнашивания деталей пар трения и рабочих органов, виды разрушения рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин (сюда входит все многообразие видов изнашивания, включая разрушения при контактных нагрузках), механизм и теория безызносности — избирательный перенос при трении, связь сопротивления усталости деталей с процессами трения и изнашивания, распределение износа по поверхности деталей и многие другие вопросы.

Второй раздел триботехники — конструктивные методы повышения долговечности и надежности работы трущихся деталей, содержит ряд важных вопросов, которые должен решать конструктор. Главные его задачи в этом плане:

оценка и выбор принципиальной схемы узлов трения машины в целом с позиций ее влияния на износостойкость и надежность конструкции;

выбор материалов и сочетания их в парах трения;

назначение размеров и формы деталей с учетом местной и общей прочности;

обеспечение нормального функционирования узлов трения в заданных условиях путем организации соответствующей смазочной системы, защиты от загрязняющего и химического воздействия средьт, блуждающих токов и перегрева, а также от возможных перегрузок узлов трения при эксплуатации;

обеспечение эксплуатации узлов трения с минимальными затратами;

защита поверхностей трения деталей и узлов от возможных аварийных повреждений в эксплуатации.

Решение указанных задач при проектировании узлов трения естественно должно исходить из основных принципов создания машины. Машина должна иметь высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели, главными из которых являются производительность, экономичность, прочность, долговечность, малые удельная масса, металло- и энергоемкость, габариты, объем и стоимость ремонтных работ при эксплуатации, высокая степень автоматизации, простота и безопасность обслуживания, удобство управления, сборки и разборки.

Третий раздел триботехники — технологические способы повышения долговечности трущихся деталей — охватывает вопросы получения материалов и покрытий, а также заготовок с заданными свойствами; вопросы обработки заготовок для получения деталей требуемой формы и надлежащей точности, упрочнения рабочих поверхностей деталей, сборки в агрегаты и испытания узлов машин.

Получение износостойких материалов для изготовления машин и оборудования слагается из: а) производства материалов уже известных марок, удовлетворяющих условиям износостойкости, но с наименьшими затратами; б) изыскания новых материалов. Такие изыскания проводятся непрерывно как вследствие повышения требований к материалам для новых конструкций машин и модернизации старых, так и ввиду необходимости замены дефицитных материалов и удешевления переработки сырья в изделия.

Применяют следующие технологические процессы для повышения долговечности трущихся деталей: пластическое деформирование, термическую, химико-термическую и химическую обработку рабочих поверхностей деталей, гальванические покрытия, металлизацию напылением и наплавку поверхностей, электроискровое упрочнение, финишную антифрикционную безабразивную обработку (ФАВО) и др.

Разработать и реализовать наиболее оптимальные технологические процессы, начиная с получения материалов и заготовок и кончая обкаткой или испытанием узлов и машин, позволит специализация производства или наличие специализированных участков.

Четвертый раздел триботехники рассматривает вопросы эксплуатации машин в связи с обеспечением износостойкости деталей.

Методы технической эксплуатации машин постоянно изменяются, изыскиваются методы, наиболее удовлетворяюшие назначению машин. С развитием техники некоторые машины могут быть переведены на безремонтную эксплуатацию. Главными предпосылками здесь должны быть значительное увеличение срока службы узлов трения; построение машины по агрегат- ному принципу, при котором можно заменить изношенньий узел трения независимо от других узлов; создание в конструкции машин неизнашивающихся фиксирующих поверхностей, служащих базами при установке сменных деталей; широкое развитие средств технической диагностики трущихся деталей и узлов .

К вопросам эксплуатации машин в связи с обеспечением износостойкости деталей относятся изменение свойств смазочного материала в процессе эксплуатации, обкатка машин, стендовые и эксплуатационные испытания, влияние условий эксплуатации и режима работы машин на интенсивность изнашивания их деталей, уход за машиной во время работы, техническое обслуживание и ремонт машин, предельные износы и сроки службы деталей и др.

В последние годы в нашей стране и за рубежом широко изучается «эффект безысносности (избирательный перенос при трении-научное открытие в СССР, 1964). На основе этого явления разработаны новые смазочные материалы и присадки к ним, приработочные покрытия и конструкции узлов трения, снижающие затраты энергии на трение и повышающие износостойкость трущихся деталей машин и оборудования. Как оказалось, избирательный перенос является одним из эффективных средств снижения интенсивности водородного изнашивания деталей.

Разработана финишная антифрикционная безабразивная обработка поверхностей трения узлов машин и механизмов. При применении ФАБО цилиндров двигателей внутреннего сгорания износостойкость цилиндров повышается до 40%; при этом снижается расход топлива до 3%.

Содержание всех разделов триботехники подчинено одной задаче повышению долговечности машин. Это наиболее эффективный и экономичный способ увеличения действующего (т. е. фактически работающего) машинного парка и, как следствие, повышения объема выпуска промышленной продукции.

При написании учебника в большой мере использованы работы и.

В последние годы в триботехнике получили развитие новые разделы: трибохимия, трибофизика и трибомеханика. Трибохимия — изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой. Она исследует проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса и взаимодействие с поверхностью деталей химически активных веществ, вьщеляющихся при трении вследствие деструкции полимеров или смазочного материала. Трибофизика — изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении. Трибомеханика —изучает механику взаимодействия контактирующих поверхностей при трении. Она рассматривает законы рассеяния энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационньие колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и др. применительно к задачам трения, изнашивания и смазки. В некоторых странах вместо термина триботехника употребляют термины трибология и трибоника. В технической литературе встречается термин динамическое металловедение — это раздел металловедения, изучающий структуру и свойства поверхностных слоев металлов и сплавов в процессе трения.

Отказом - будем называть событие, после появления которого выходные характеристики аппаратуры выходят за допустимые пределы.

Моменты возникновения отказов в сложной системе обычно являются событиями случайными. Однако место их возникновения удается иногда предсказать заранее. Это возможно в тех случаях, когда систематически наступает механический или электрический износ одного и того же элемента (или узла) во многих однотипных системах.

Подобные отказы иногда называют закономерными в противоположность отказам случайным, место и моменты возникновения которых заранее предсказать затруднительно.

Систематические отказы одних я тех же элементов наиболее часто наблюдаются в начале эксплуатации первых образцов системы и возникают вследствие конструктивных или технологических ошибок.

В дальнейшем аппаратура совершенствуется и подобные отказы не возникают.

Отказы, как случайные события, могут быть независимыми и зависимыми. Если отказ какого-либо элемента в системе не приводит к отказу других элементов, то такой отказ называется независимым.

Отказ, появившийся в результате отказа других элементов, называется зависимым.

В большинстве случаев механические или электрические повреждения элементов наступают мгновенно, внезапно и приводят к потере работоспособности либо самого элемента, либо всей аппаратуры.

Такие отказы называют мгновенными или внезапными. длительное постепенное изменение параметров элементов по причине старения материалов в большинстве случаев приводит лишь к ухудшению выходных характеристик аппаратуры при сохранении ее работоспособности. Такие отказы называют постепенными.

В болышом числе случаев мгновенные и постепенные отказы можно считать событиями независимыми и рассматривать количественные характеристики надежности от действия указанных отказов раздельно.

Однако весьма часто постепенные отказы влияют на мгновенные и наоборот. Это объясняется тем что ухудшение характеристик в отдельных отдельных элементов часто приводят к изменению режимов работы других элементов, а следовательно, к изменению вероятности их мгновенных отказов.

Деление отказов на мгновенные я постепенные в теории надежности имеет большое значение.

Характер отказа оказывает решающее влияние на методику расчета надежности, на способы построения надежных схем, на способы обнаружения места отказа и т. п.

Отказы также можно разделить на окончательные а перемежающиеся. При окончательном отказе аппаратура либо становится неработоспособной, либо ее характеристики выходят за допустимые пределы на все время, пока не будет устранен отказ.

Перемежающийся отказ продолжается короткое время, затем система самовосстанавливается и работает надежно.

Не всегда отказы элементов аппаратуры приводят к потере ее надежности. В сложной аппаратуре всегда имеются элементы, выход из строя которых не приводит к уходу основных характеристик за допустимые пределы.

Сформулировать понятие отказа для данной конкретной системы бывает чрезвычайно трудно.

Сформулированные определения надежности и отказа требуют нового подхода к исследованию надежности и динамики сложных автоматических систем. Если под отказом элемента понимать событие после наступления которого основные характеристики выходят за допустимые пределы, то тогда отказы элементов будут событиями случайными и зависимыми.

Безотказность – есть свойство объекта (машины, агрегата, узла) непрерывно сохранять работоспособность в течении определенной наработки (времени или пробега).

Для оценки безотказности применяются: вероятность безотказной работы; средняя наработка до отказа и между отказами; интенсивность отказов для восстанавливаемых изделий; параметр потока отказов для восстанавливаемых изделий.

Сохранноснть - есть свойство аппаратуры находиться в исправном состоянии в процессе хранения. Так же как и надежность, сохраняемость есть свойство аппаратуры сохранять выходные характеристики в определенных пределах. Если полагать, что хранение есть неотъемлемая часть эксплуатации, то понятие сохранности отождествляется с понятием надежности для специфических условий хранения аппаратуры. Сохранность системы зависит от большого числа факторов, большинство из которых являются случайными. Поэтому оценить этот параметр можно с помощью вероятностных методов.

Сохранность является достаточно сложным параметром, поэтому никакой одной характеристикой невозможно оценить его полностью. для достаточно полной оценки сохранности необходимо иметь несколько критериев и количественных характеристик.

Диагностика технических систем - это прикладная наука, позволяющая обнаруживать дефекты в узлах без их разборки. Диагностирующие системы позволяют оценивать работоспособность узлов и Механизмов при ремонте и ТО, а также в эксплуатации. Современные диагностические системы и комплексы представляют собой сложные системы в состав которых входят или персональный компьютер, или специализированный встроенный процессор.

Технические устройства дополняются специальным программным обеспечением, реализующим алгоритмы диагностирования, представления результатов для оформления сопроводительных документов, и их взаимодействие с единой информационной системой транспорта.

Основные задачи, которые ставятся пользователями перед диагностикой:

повышение достоверности оценки технического состояния узлов;

расширение функциональных возможностей систем диагностирования (увеличение числа распознаваемых дефектов, прогнозирование технического состояния и т.д.);

повышение производительности диагностирования;

упрощение взаимодействия оператора с диагностическим оборудованием. Техническая диагностика - сравнительно молодая наука, совершенствующая свои методики и направления. Основные направления развития диагностики (внутренние задачи):

совершенствование структуры диагностических систем с целью придания им универсальности, модульности, использования типовых решений;

разработка унифицированного ряда первичных датчиков, обеспечивающих снятие необходимых параметров для диагностирования;

использование современных алгоритмов первичной обработки диагностируемых параметров;

модернизация алгоритмов и критериев принятия решений о состоянии диагностируемых объектов.

Ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность) – свойство изделия, заключающаяся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонта.

Управление - это процесс преобразования информации о состоянии системы в определенные целенаправленные действия, переводящие управляемую систему из исходного в заданное состояние.

Определение цели, стоящей перед управляемой системой или подсистемой (отраслью, АТП, цехом, участком, бригадой).

От правильного определения цели и частных задач во многом зависят и выбираемые средства. Причем цель подсистемы должна увязываться с целью системы более высокого ранга. Например, цели каждого цеха или участка АТП должны быть определены так, чтобы обеспечить техническую исправность заданного перевозоч­ным процессом количества автомобилей.

Следовательно, постановка цели и ее реализация должны рассматриваться в рамках программно-целевого подхода.

Подчёркивая важность определения цели Л.Д. Питер в знаменитой работе «Принцип Питера или почему дела идут вкривь и вкось» указывал: «Чтобы компетентно работать группе способных людей нужны, всего навсего, общие ориентиры и четко определённые цели».

14