ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219220), страница 2
Текст из файла (страница 2)
- уход за поверхностями трения, обслуживание смазочных систем;
- повышение квалификации и ответственности рабочих и др.
Целью выпускной квалификационной работы (ВКР) является разработка предложений повышения надежности охлаждающих устройств тепловозов.
Для достижения поставленной цели в ВКР рассмотрены:
- основные понятия надежности и показатели надежности;
- выявлены последствия отказов охлаждающих устройств тепловозов;
- расчитана надежность охлаждающих устройств тепловозов;
- предложены пути повышения надежности охлаждающих устройств тепловозов;
- рассмотрены вопросы безопасности жизнедяетельности и вопросы экономики.
1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НАДЕЖНОСТИ. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
Одной из основных проблем машиностроения является проблема надёжности. Усложнение машин и усиление требований к ним привели к необходимости повышения требований к их надёжности и долговечности.
Надёжность отражает свойство машины сохранять требуемые качественные показатели в течение всего периода эксплуатации [2]. Ненадёжная машина не сможет эффективно функционировать потому, что каждая остановка из-за повреждения или снижения параметров ниже допустимых, ведёт к материальным потерям.
В настоящее время ООО РЖД несёт огромные потери из-за недостаточной надёжности и долговечности машин. Это связано с тем, что на каждую машину за весь период её эксплуатации на проведение ремонтов и технических обслуживании затрачивается средств в 2–3 раза больше, чем стоимость её изготовления [3]. Поэтому, проблеме качества и надёжности придаётся первостепенное значение и задача повышения надёжности лежит в основе разработок, связанных с созданием высококачественных машин, оборудования и приборов.
Особенностью проблемы надёжности является её связь со всеми этапами проектирования, изготовления и использования изделия. Каждый из этих этапов вносит свою лепту в решение трудной задачи создание изделия требуемого уровня надёжности с наименьшими затратами времени и средств.
При проектировании и расчёте изделия закладывается его надёжность. Она зависит от конструкции машины и её узлов, применяемых материалов, методов защиты от различных вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонтам и обслуживанию и других конструктивных особенностей.
При обеспечении надежности при производстве изделия надёжность обеспечивается за счет повышения качества изготовленных деталей, совершенствования методов контроля выпускаемой продукции, контроля за ходом технологического процесса, повышения качества сборки изделия и его узлов, методов испытания готовой продукции и других показателей технологического процесса.
При эксплуатации изделия реализуется его надёжность. Показатели безотказности и долговечности проявляются только в процессе использования машины и зависят от методов и условий эксплуатации изделия, принятой системы его ремонтов и методов технического обслуживания, режимов работы и других эксплуатационных факторов.
Каждая наука опирается на основные понятия и определения. Теория надёжности также имеет свои основные понятия. К ним в первую очередь относится понятие отказа.
1.1 Основные понятия надежности
1.1.1 Отказ
Под отказом понимают событие, после появления которого нарушается работоспособность машины [1].
В зависимости от причин возникновения, отказы разделяют на конструктивные, технологические и эксплуатационные.
Конструктивные отказы возникают вследствие неудачной конструкции узла, неверно выбранных посадок, недостаточной жёсткости, несоответствия расчётных данных на прочность или износостойкость. Наиболее часто наблюдаются отказы из-за потери прочности, устойчивости, усталости. В условиях пониженных температур наблюдаются отказы в результате хрупкого разрушения материала.
Технологические отказы возникают вследствие нарушений технологического процесса при изготовлении и сборки изделия или из-за применения некачественных материалов. Поскольку технологические неисправности являются результатом несоблюдения технологических условий изготовления, ремонта и сборки узлов изделия, этап изготовления является весьма важным также и с точки зрения обеспечения надёжности машины [1].
Отказы могут возникать вследствие изменения первоначальных размеров изделия, формы, качества поверхности, структуры материала и его механических свойств, например в следствии перегрева узла.
Неисправности элементов в большинстве случаев происходят из-за неправильных посадок, нарушения регулировок и ослабления креплений. Они вызывают увеличение зазоров в шарнирах между втулкой и шейкой вала. Изменение посадок в неподвижных соединениях приводит к уменьшению натягов, а ослабление креплений – к увеличению динамических нагрузок, потере жёсткости или нарушению сопряжений. Нарушение центровки и соосности, параллельности и перпендикулярности осей также приводит к перекосу опор и т.д.
Конструктивные и технологические отказы обычно проявляются в период приработки, когда изделие вступает в эксплуатацию [2]. Приработочные отказы конструктивного и технологического характера часто вызывают длительные перерывы в работе изделий и требуют трудоёмких работ по их устранению; часто это случается с изделиями, вновь вводимыми в эксплуатацию.
Эксплуатационные отказы являются следствием естественного изнашивания сопряжённых деталей от трения, изменения свойств и качества смазочных и других эксплуатационных материалов, от нарушения режима работы и правил эксплуатации изделия [4].
По характеру возникновения различают отказы внезапные, постепенные и перемежающиеся.
Внезапный отказ характеризуются резким изменением одного или нескольких заданных параметров изделия. Примером внезапного отказа является нарушение работоспособности охладителя, вызванное засором патрубков радиатора в результате попадания постороннего предмета в охлаждающую жидкость.
Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров машины. Характерным примером постепенного отказа является нарушение работоспособности охладителя в результате износа патрубков (возникновения трещин).
Перемежающийся отказ – это такой отказ, который возникает многократно и продолжается короткое время. Примером такого отказа может служить ухудшение охлаждающих свойств охладителя из-за появления засора в патрубках радиатора. Этот отказ часто самоустраняется при длительной работе двигателя в тяжёлом нагрузочном режиме [5].
Отказы, как и случайные события, могут быть зависимыми и независимыми.
Если отказ какого-либо элемента не приводит к отказу других элементов, то такой отказ называется независимым. Независимые отказы обычно первичны.
Отказ, появившийся в результате отказов других элементов, называется зависимым. Такие отказы обычно определяются предшествующими им независимыми отказами.
Не всегда отказы элементов приводят к потере работоспособности изделия. В сложных изделиях всегда имеются элементы, выход из строя которых не приводит к выходу основных параметров всего изделия за допустимые пределы. Отказ таких элементов называют второстепенной неисправностью и не учитывают при расчёте надёжности машины.
Возникновение отказа – это конечный результат ряда последовательных этапов в изменении состояния изделия, которые независимо от вида отказа, имеют общие черты. Представление этих этапов в виде блок-схемы (рисунок 1.1) позволяет проанализировать природу формирования отказа [6].
Рисунок 1.1 – Блок-схема этапов в изменении состояния изделия
При эксплуатации машины на неё действуют все виды энергии различных уровней. Если уровень не превзойдёт величины, вызывающей потерю работоспособности, то предпосылки дня возникновения отказа не будет. Если же процесс возник, то он будет изменять начальные свойства или состояние материалов, из которых выполнено изделие. Под действием различных уровней энергии могут появляться и развиваться во времени такие процессы, как деформация, изнашивание, коррозия и др. Эти процессы могут привести к повреждению изделия. Полученное повреждение может влиять или не влиять на выходные параметры изделия.
Если данное повреждение не влияет на выходной параметр изделия, то отказ не возникает. Если же повреждение приводит к изменению выходного параметра изделия, то отказ возникнет лишь в том случае, когда этот параметр выйдет за допустимые пределы, установленные техническими условиями на изделие.
В зависимости от способа устранения отказа все изделия разделяются на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые (невосстанавливаемьте) [6].
К ремонтируемым относятся изделия, которые при возникновении отказа ремонтируют и после восстановления работоспособности снова вводят в эксплуатацию. Подвижной состав железных дорог и оборудование, а также многие их элементы являются ремонтируемыми изделиями.
К неремонтируемым изделиям относятся такие, работоспособность которых, не может быть восстановлена из-за физико-химических или конструктивных особенностей или их восстановление нецелесообразно экономически. К числу неремонтируемых изделий охладителя относятся патрубки радиатора. Восстановление этих элементов экономически нецелесообразно, так как затраты на ремонт достаточно велики, а обеспечиваемая при этом долговечность значительно ниже, чем у новых деталей.
1.2.2 Надёжность
Вторым понятием надёжности является само понятие «надёжность» [1].
Надёжность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования (техническому обслуживанию, ремонтам, хранению и транспортировке).
Под эксплуатационными показателями понимают среднечасовую эксплуатационную производительность при нормальной эксплуатации машины в конкретных условиях эксплуатации, мощность, тягово-сцепные характеристики, параметры рабочего процесса и пр.
Под нормальной эксплуатацией машины подразумевается обеспечение правил её эксплуатации, предусмотренных соответствующей инструкцией.
Надёжность является сложным свойством, состоящим из ряда простых свойств: безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости. Структура понятия «надёжность» представлена на рисунке 1.2. В различных конкретных случаях то или иное свойство определяет надёжность изделия в
большей мере, но ни одно из них не может определить надёжность полностью.
Рисунок 1.2 – Структура понятия «надёжность»
Сохраняемость – это свойство изделия непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение транспортировки и после нее [6].
Исправное состояние – это такое состояние изделия, при котором оно
соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документации (НТД).
Работоспособное состояние (работоспособность) – это такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных НТД.
Неисправное состояние – это такое состояние, при котором изделие не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.
Сохраняемость, по существу, имеет смысл надёжности изделия в условиях хранения. Поэтому сохраняемость наиболее полно характеризует одну из сторон надёжности изделий сезонного использования и сменного рабочего оборудования.
Долговечность – это свойство изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Предельное состояние изделия – это такое состояние, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена из-за [7]:
- неустранимого нарушения требований безопасности;
- или неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы;
- или из-за неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой.
Для неремонтируемых изделий, работающих до первого отказа, понятия надёжности и долговечности совпадают. Для ремонтируемых изделий их работоспособность может быть восстановлена путём проведения ремонта. В этом случае под предельным состоянием понимают такое, когда возникает необходимость в ремонте.
На практике изделие, достигшее своего предельного состояния, направляют в капитальный ремонт или списывают.
Безотказность – это свойство изделия в заданных условиях эксплуатации непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки без вынужденных перерывов.
Под наработкой подразумевают продолжительность или объём работы изделия, измеряемые в часах, километрах, или других единицах.
Безотказность особенно важна для элементов системы управления, тормозных устройств, отказ которых может привести к аварии или длительному простою оборудования.
Ремонтопригодность – это свойство изделия, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путём проведения технического обслуживания и ремонтов.
Под устранением отказов подразумевают восстановление работоспособности изделия путём ремонта (для ремонтируемых изделий) или замены (для неремонтируемых) отказавшего узла или элемента. Для строительных, дорожных машин и оборудования наиболее важными свойствами надёжности являются долговечность и ремонтопригодность.
1.2 Показатели надежности
Поскольку надёжность определяется такими свойствами как безотказность, долговечность, ремонтопригодности и сохраняемость, таким образом, необходимо более подробно рассмотреть показатели, оценивающие эти свойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
