Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Установлено, что отклонения диаметров отверстий,0 и валов Ы подчиняются нормальному закону распределения (закону Гаусса). При этом для определения вероятностных зазоров У и натягов Ж„получены зависимости х,„.„=к+с,/т2~-т,'; ж...„=жтс ~т,'+т7, (о.11 тах пьах где верхние и нижние знаки относятся соответственно к минимальному и максимальному зазору или натягу: 7=0,5(У;„+У,„), Я=0,5(М,„+Х,„)' допуски Т„=ЕК вЂ” ЕЮ и Т„=ею — е~'; ЕЯ, ею — верхние, а ЕЛ, е1' — нижние предельные отклонения размеров. Коэффициент С зависит от принятой вероятности Р обеспечения того, что фактическое значение зазора или натяга располагается в пределах У .,„...У, ,„ или Ж~ ,.„...У~ ,„: Р,....................... 0,999 0,99 0,98 0,97 0,95 0,90 С .......,................
0,5 0,39 0,34 0,31 0,27 0,21 На рис. 0.1 представлено графическое изображение параметров формулы (0.1) для соединения с натягом. Здесь ~ (Ю) и ~ф) †плотнос распределения вероятностей случайных Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Рис. 0.1 величин .0 и д. Заштрихованы участки кривых, которые не учитывают как маловероятные при расчетах с принятой вероятностью Р. Применение вероятностных расчетов позволяет существенно повысить допускаемые нагрузки при малой вероятности отказов (см. пример 7.1). В условиях массового производства это дает большой экономический эффект. Надежность машин.
Различают три периода, от которых зависит надежность: проектирование, производство, эксплуатация. При проектировании закладываются основы надежности, Плохо продуманные, неотработанные конструкции не бывают надежными. Конструктор должен отразить в расчетах, чертежах, технических условиях и другой технической документации все факторы, обеспечивающие надежность. При производстве обеспечиваются все средства повышения надежности, заложенные конструктором.
Отклонения от конструкторской документации нарушают надежность. В целях исключения влияния дефектов производства все изделия необходимо тщательно контролировать. При эксплуатации реализуется надежность изделия. Такие понятия надежности, как безотказность и долговечность, проявляются только в процессе работы машины и зависят от методов и условий ее эксплуатации, принятой системы ремонта, методов технического обслуживания, режимов работы и пр.
Основные причины, определяющие надежность, содержат элементы случайности. Случайны отклонения от номинальных значений характеристик прочности материала, номинальных размеров деталей и прочих показателей, зависящих от качества производства; случайны отклонения от расчетных режимов эксплуатации и т. д. Поэтому для описания надежности используют теорию вероятности. Надежность оценивают вероятностью сохранения работоспособности в течение заданного срока службы.
Утрату работоспособности называют отказом. Если, например, вероятность Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 безотказной работы изделия в течение 1000 ч равна 0,99, то это значит, что из некоторого большого числа таких изделий, например из 100, один процент или одно изделие потеряет свою работоспособность раньше чем через 1000 ч. Вероятность безотказной работы (или коэффициент надежности) для нашего примера равна отношению числа надежных изделий к числу изделий, подвергавшихся наблюдениям: Р(г) =99/100=0,99.
Значение коэффициента надежности зависит от периода наблюдения ~, который включен в обозначение коэффициента. У изношенной машины РЯ меньше, чем у новой (за исключением периода обкатки, который рассматривают особо). Коэффициент надежности сложного изделия выражается произведением коэффициентов надежности составляющих элементов: РЫ= Р, (г) Р, (~) ...Р„(г). (0.2) Анализируя эту формулу, можно отметить следующее: 1. Надежность сложной системы всегда меньше надежности самого ненадежного элемента, поэтому важно не допускать в систему ни одного слабого элемента.
2. Чем больше элементов имеет система, тем меньше ее надежность. Если, например, система включает 100 элементов с одинаковой надежностью Р(~) =0,99, то надежность Р(~)=0,99'00=0,37. Такая система, конечно, не может быть признана работоспособной, так как она больше простаивает, чем работает. Это позволяет понять, почему проблема надежности стала особенно актуальной в современный период развития техники, идущей по пути создания сложных автоматических систем.
Известно, что многие такие системы (автоматические линии, ракеты, самолеты, математические машины и др.) включают десятки и сотни тысяч элементов. Если в этих системах не обеспечивается достаточная надежность каждого элемента, то они становятся непригодными или неэффективными. Изучением надежности занимается самостоятельная отрасль науки и техники. Ниже излагаются основные пути повышения надежности на стадии проектирования, имеющие общее значение при изучении настоящего курса. 1. Из предыдущего ясно, что разумный подход к получению высокой надежности состоит в проектировании по'возможности простых изделий с' меньшим числом деталей.
Каждой детали должна быть обеспечена достаточно высокая надежность, равная или близкая к надежности остальных деталей. 2. Одним из простейших и эффективных мероприятий по повышению надежности является уменьшение напряженности деталей (повышение запасов прочности). Однако это требование 15 Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 надежности вступает в противоречие с з ребованиями уменьшения габаритов, массы и стоимости изделий. Для примирения этих противоречивых требований рационально использовать высокопрочные материалы и упрочняюшую технологию: легированные стали, термическую и химико-термическую обработку, наплавку твердых и антифрикционных сплавов на поверхность деталей, поверхностное упрочнение путем дробеструйной обработки или обработки роликами и т.
п. Так, например, путем термической обработки можно увеличить нагрузочную способность зубчатых передач в 2...4 раза. Хромирование шеек коленчатого вала автомобильных двигателей увеличивает срок службы по износу в 3...5 раз и более. Дробеструйный наклеп зубчатых колес, рессор, пружин и т. д. повышает срок службы по усталости материала в 2...3 раза. 3. Эффективной мерой повышения надежности является хорошая система смазки: правильный выбор сорта масла, рациональная система подвода смазки к трущимся поверхностям, защита трущихся поверхностей от абразивных частиц ~пыли и грязи) путем размещения изделий в закрытых корпусах, установки эффективных уплотнений и т.
п. 4, Статически определимые системы более надежны. В этих системах меньше проявляется вредное влияние дефектов производства на распределение нагрузки. 5. Если условия эксплуатации таковы, что возможны случайные перегрузки, то в конструкции следует предусматривать предохранительные устройства (предохранительные муфты или реле максимального тока), 6. Широкое использование стандартных узлов и деталей, а также стандартных элементов конструкций (резьб, галтелей и пр.) повышает надежность. Это связано с тем, что стандарты разрабатывают на основе большого опыта, а стандартные узлы и детали изготовляют на специализированных заводах с автоматизированным производством.
При этом повышаются качество и однородность изделий. 7. В некоторых изделиях, преимущественно в электронной аппаратуре, для повышения надежности применяют не последовательное, а параллельное соединение элементов и так называемое резервирование. При параллельном соединении элементов надежность системы значительно повышается, так как функцию отказавшего элемента принимает на себя параллельный ему или резервный элемент.
В машиностроении параллельное соединение элементов и резервирование применяют редко, так как в большинстве случаев они приводят к значительному повышению массы, габаритов и стоимости изделий. Оправданным применением параллельного соединения могут служить самолеты с двумя и четырьмя двигателями. Самолет с четырьмя двигателями не терпит аварии при отказе одного и даже двух двигателей. Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 8. Для многих машин большое значение имеет так называемая ремонтоиригодность, Отношение времени простоя в ремонте к рабочему времени является одним из показателей надежности.
Конструкция должна обесиечивать легкую достуиность к узлам и деталям для осмотра или замены. Сменные детали дол,жны быть взаимозаменяемыми с запасными частями. В конструкции желательно выделять так называемые ремонтные узлы. Замена поврежденного узла заранее подготовленным значительно сокращает ремонтный простой машины. Перечисленные факторы позволяют сделать вывод, что надежность является одним из основных показателей качества изделия. По надежности изделия можно судить о качестве проектно-конструкторских работ, производства и эксплуатации. Оптимизация конструкций.
Все конструкции многовариантны. Конструктор всегда стремится найти лучший или оптимальный вариант, в наибольшей степени удовлетворяющий поставленной задаче. При решении задачи конструктор варьирует геометрическими или другими параметрами изделия. Простейший пример. Требуется найти рациональную форму поперечного сечения балки, нагруженной изгибающим моментом по условию минимума ее массы. Мерой массы балки является площадь А поперечного сечения, мерой сопротивления изгибу — момент инерции этой площади У=~„у~цА (рис. 0.2, а).
Для прямоугольной формы сечения А=Я, а .7=Ц~з/12. Функции А и У вЂ” двухпараметрические: параметры Ь и Ь, Теперь нетрудно понять, что для уменьшения массы при У=сопим выгодно увеличивать Ь при уменьшении Ь. Приближаясь к пределу, получим тонкий лист, применение которого в качестве балки нецелесообразно. Во-первых, обладая хорошим сопротивлением изгибу в одной плоскости, он неустойчив и не способен воспринимать случайные или второстепенные нагрузки в другой плоскости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
