Иванов А.С. - Конструируем машины Часть 1 (1053457), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Виды и число возмозкиых отказов машины. Обобщение опыта конструирования и эксплуатации машин позволило составить перечень основных первичных отказов машин (табл. 8,4), Основные перанчиме аиды отказов машин Станки и д е технологические машины С Эис гетические и спо е машины Технологические и транспортные мишины Машины Большииспю мишин, особенно спо ые машины и станки Лопатки и диски турбин, пружины, болты, шпильки, коллекторы злектроцвигатслей, стенки котлов, детааи из полиме и Непа- Фрикциоиные и герметичные соединения движиые сопряже- ния Око»целее Тормозные колодки, траки гусеничных машин, лемехи плугов, диски и обкладки муфт и тормозов, зубья зубчатых колес, шетки зле двигателей Предельный износ Схватывание, заслание, повышенное нне Передачи заггсплением, подшипники скольгкения1 пшцципники качения с пластичной смазкой Подвижные со- пряжения Заклинивание вследствие иг-ко зин Сопряжение кольца плавыошего полшипника с корпусом, шлицевые соединения с малым натягом Зашемлсние или распор вследствие температурных л маци й Подшипники, червячные персаачи и Ю+ 4К+ 2М+ 1,.
Обычно рассматривают число возможных отказов, многократно меньшее иг, так как расчетами, опытом конструирования и эксплуатации подрбных машин установлено, что многие из отказов практически не наблнудаются. Так, корпусные детали обычно не отказывают или отказывают только из-за износа подвижных сопряжений (в частности, направляющих скольжения). Валы на подшипниках качения, как правило, отказывают только из-за усталостных повреждений, зубчатые колеса нормализованные или улучшенные — только из-за контактного выкрашивания, закаленные — из-за излома зубьев и контактного выкрашивания.
Энергетические машины, преобразующие энергию из одного вида в другой, и специальные машины могут иметь кроме 282 Зная требования к эксплуатационным показателям, а также количество деталей и сопряжений, можно оценить число гг основных возможных видов отказов машины, Машина, на которую задано .0 требований к показателям работы, состоящая из р' деталей„М подвижных и 1. неподвижных сопряжений, может иметь до Ю отказов из-за снижения показателей, до 4)г видов поломок, до 2М отказов из-за схватывания или недопустимого износа подвижных и Ь нарушений прочности неподвижных сопряжений: отказов названных видов специфические, как, например, из-за пробоя изоляции, прогара камеры сгорания.
Перечень отказов машин, особенно автоматизированных, и комплексов машин следует дополнить возможными отказами в системах управления. Оценка вероятностей отказов отдельных видов. Для одних видов отказов вероятности их отсутствия могут быть оценены расчетным путем, для некоторых других видов отказов (предельный износ и др.) такие расчеты пока разработаны недостаточно, и вероятностные оценки работоспособности для них можно получить по результатам испьгтаний. При этом с увеличением времени испытаний может существенно сократиться объем испытаний (объем испытаний — это произведение числа испытываемых образцов на время испытаний) практически без внесения погрешности при пересчете, так как законы распределения наработки до отказов отдельвых видов в отличие от закова распределения наработки до оттгаза машины в целом достаточно стабильны. При желаниИ ешв более сократить объем испытаний их можно форсировать г()1и прогнозировать ресурс по изменению параметра, определягощего работоспособность по данному виду отказа.
Сокращение длительности испыг(1аний за счет форсирования их режима. Обычно ресурс машин(гг зависит от уровня возникающих в деталях напряжений, температуры ее узлов и других факторов. Если характер этой зависимости изучен, то длительность испытаний можно сократить в ку раз с времени 1 до вРемени гф за счет фоРсиРованиЯ их Режима, где ку = 1ср/1ср ф КОЭффИЦИЕНт УСКОРЕНИЯ; г,р, гор ф СРЕДНИЕ наработки до отказа в нормальном и форсированном режимах.
Значения ку вычисляют по зависимостям (табл. 8.5), связывающим ресурс с форсирующими факторами. Для усталостных повреждений в зоне наклонной ветви кривой Велера и для отказов из-за механического износа зависимость между ресур- СОМ г,р И НаПРЯжЕНИЯМИ В ДЕтаЛИ ИМЕЕТ ВИД От 1,р = СОПЯ. ДЛЯ электрической изоляции принимают приближенно справедливым «правило 10 градусов»; при повышении температуры на 10 оС ресурс изоляции сокращается вдвое. Ресурс масел и смазок в опорах можно принимать снижающимся вдвое с повышением температуры: на 9...10 оС вЂ” для органических и на 12...20 оС вЂ” для неорганических масел и смазок.
283 Ксеффиииыпы ускореввя Вид отказа 9...13' 4...6 Устаростныс повреждения улучшенных и но м изованных сталей п и пе мсином изгибе Устелчстные повреждения закаленных сталей при пе м'.ином югибе (о lо)«Успшо4тные выкрашивания при контактном нагружении с нач ьным контактом по линии П износ ~ в овиях с дной смазки Прслсл)ный юное; в условиях периодической или постоянной смазки, но при отсутствии жидкостного йия П й зле ической иэоляпии отказм и м (Ефго> Отказы из-за сга ния о шнических масел или смаэок Отказм ю-за ста ния нео гаиичсских масел или смаэок Г( = Ги(кн, — Хирел,ЯХн, — Х), (8.22) где ги — длительность испытаний, которую назначают, задавшись допустимой погрешностью прогнозирования.
Пересчет оценок вероятности отсутствия отдельных видов отказов с времени испытаний на назначенный ресурс. При пере! счете оценок надежности с большего времени — времени испытаний ги на меньшее — на заланный ресурс г можно пользоваться функциями надежности наработки до отдельных видов отказов (табл. 8.6) и параметрами этих функций, характеризующими рассеивание ресурса, установленными обобщением статистических данных об отказах.
Коэффициент вариации ресурса у(1) равен отношению среднего квадратического отклонения ресурса ~, к его среднему значению гор: Фа~гор. * — В наклонной зоне кривой усталости Вслера Примечание. Через оф, с, Эф, тэ обозначены напряжения и температуры в форсированных и номинальных режимах. Прогнозирование ресурса па изменению параметра, определяющего работоспособность из-за даннога вида отказа.
Виды отказа, связанные с постепенным изменением какого-либо параметра: увеличение сйлы (момента) трения подвижных сопряжений, износ подан(нных сопряжений, снижение сопротивления изоляции, залипание контактов реле, повышенное искрение на коллекторе электродвигателя, пропуск импульсов фотосчитывающего устройства датчика положения следящего привода, засорение и закоксовывание трубопроводов и клапанов гидрооборудования можно прогнозировать по изменению соответственно: силы (момента) трения, интенсивности изнашивания, сопротивления изоляции, по увеличению подгоревшей поверхности, изменению сопротивления в контакте, уменьшению светопропускающей поверхности, изменению сечения канала при его закоксовывании. Если произведено измерение параметра перед испытаниями и после их окончания х„р х( и, кроме того, известно предельное х „1 значение параметра, то прогнозируемый по г-му возможному виду отказа ресурс г( можно вычислить в предположении линейного изменения во времени значения этого параметра 284 Табеина Вб Фунаэшн иваевшости наработки до отдельвых ладов отказов Вид отказа П ельный износ деталей т(0«0,3 т(0«0,4 т(0 0,4 Нормальная о, 03 о, 0,3 Логарифми- ческия и но р- мальная г«0,4 Я, 0,33 Эрозия электрических контактов Я, 0,4 Распределе- ние Вейбулла М 11 М 1,5 285 Предельный износ щеток электрических машин Усталостнос ение резины Усталостные разрушения металлических деталей Ползучесп материалов Старение жилкой смазки, пропитывыощей металлоксрамические подшипники скольжения Старение пластичной еники подшипников качения Усталостныс пов ения ша икоподшипников Усталосгные повреждения икоподшипников Параметр, характеризующий рассеивание ресурса, и его эначеню' При нормальной функции надежности наработки до отказа заданный ресурс г и параметры функции г, — среднее значение наработки до отказа, Я, — среднее квадратическое отклонение наработки до отказа, и — квантиль нормального распределения связаны выражением г= гср+ ир4.
Если функция надежности логарифмически нормальная, то взаимосвязь имеет вид 18г = (18г)„+ и,Х8„ где (18г),, ~а, — сРеднее значение логаРифма РесУРса и сРеднее квадратйческое отклонение логарифма ресурса. При функции надежности наработки до отказа, описываемой распределением Вейбулла, выражение, связывающее г и параметры функции, принимает форму Р = ехр[ — (~/го)~[, где Р— вероятность отсутствия отказа за время г, го, М— параметры положения и формы распределения Вейбулла. Выражения позволяют предложить формулы для пересчета оценок вероятности отсутствия отказа с времени испытаний гп на назначенный ресурс а Формулы приведены в табл. 8.7.
В них введен также коэффициент ускорения испытаний к Зто делает возможным пересчет вероятностных оценок с форсированного режима на номинальный. Как выше отмечалось, для отказов, не связанных с выработкой ресурса (заклинивание из-за температурных деформаций, хрупкое''разрушение детали при минусовой температуре н др.), для сокращения объема испытаний следует выявлять запасы по определяющему работоспособность параметру (температуре и др.), проводя испытания в форсированном по этому параметру режиме. При этом достаточно располагать результатами краткосрочных испытаний. Соотношение между предельным Х„и действующим Хд значениями 'параметра в предположенйй их нормальных распределений представим в виде Хор.пр аср„а + ирах =.
О, 286 ыа Ю -.~Р +Р, ° д Г, — Ю~П~ Кола~ отклонениЯ паРаметРов Х„и Хл[ Хс „и Х вЂ” сРедние значения параметров Х„и Хд. Зто выражение также позволяет получить формулу для пересчета с форсированного режима Х ф на номинальный Хд (см. табл. 8.7).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
