Voprosy_nadyozhnost 3 (Ответы на вопрос к экзамену)

Перечень вопросов к экзамену

1. Предмет науки о надежности технологических машин (станков).

Изучает закономерности изменения показателей качества технических устройств и на основе этого разрабатывает методы, обеспечивающие необходимую продолжительность работы этих устройств.

1. Основные термины и определения теории надежности.

• Выходные параметры – характеристики, по которым определяется качество изделия.

• Работоспособность – состояние изделия, при котором оно способно функционировать в пределах НТД (нормативно-технической документации).

• Неисправность – состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному пункту НТД.

• Отказ – событие, которое заключается в завершении работоспособности изделия.

• Надежность – свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени.

1. Экономический аспект надежности.

Qи + Qp + Qэк = Q(t) – суммарная экономическая эффективность, где

Qи – затраты на изготовление нового станка

Qp – прибыль от работы станка (положительный экономический эффект)

Qэк – затраты на эксплуатацию станка

Ток – срок окупаемости станка

Тэ – время эффективной работы

Тmax – максимальная прибыль

Тпред – предельный срок службы

Ток ⩽ R ⩽ Тпред

R – ресурс

1. Эксплуатационные характеристики надежности. (НУ ТАКОЕ)

Эксплуатационные показатели: производительность, скорость, коэффициент полезного действия, расход электроэнергии, топлива и масла и т. д.;

1. Периоды эксплуатации станочного оборудования.

Под эксплуатацией оборудования (в т.ч. и станочного) понимают весь срок ее существования от выпуска заводом-изготовителем до снятия с эксплуатации, который может состоять из отдельных периодов (табл.), во время которых работоспособность машины либо уменьшается, либо восстанавливается.

Период эксплуатации	Работоспособность машин
I.Простои машины Консервация и хранение Транспортировка Проверка работоспособности (диагностика) или наладка (подготовка к работе) Простои (ожидание работы или ремонта)	Как правило, изменяется незначительно
II. Работа машины Работа при нормальных режимах и условиях эксплуатации Работа при повышенных режимах Работа при пониженных режимах Работа при проверках и испытаниях	Снижается
III. Ремонт машины Плановые периодические ремонты Техническое обслуживание Аварийные ремонты	Восстанавливается

Кроме того, характер работы машины во времени определяет период, в течение которого следует оценивать ее безотказность. На фактические показатели надежности существенное влияние оказывают условия и методы эксплуатации машины, применяемая система ремонта и технического обслуживания, квалификация персонала.

1. Процесс изнашивания. Виды изнашивания.

Износ – постепенное изменение размеров трущихся поверхностей. В результате износа направляющих, дисковых и шпиндельных опор, ходовых винтов и прочего теряется точность и растут динамические нагрузки

Виды:

1. Механическое изнашивание – утрата первоначальной геометрии и свойств материала детали в результате абразивного, циклического, кавитационного, деформационного и других воздействий на изделие. Оно возникает при контакте и взаимном перемещении сопряженных поверхностей, а также при перемещении твердых частиц (абразива), потоков жидкости и газа относительно поверхности детали.

2. Молекулярно-механическое изнашивание проявляется в схватывании металлов, т. е. образовании металлической связи, которая при относительном перемещении деталей приводит к вырыванию частиц металла с одной из поверхностей и переносу их на другую, как правило, более твердую. При малой скорости скольжения деталей размягчение металла частицы не происходит и она, находясь в твердом состоянии, будет оказывать царапающее действие на сопряженную поверхность. При больших скоростях металл частицы легко пластифицируется и размазывается по поверхности.

3. Коррозионно-механическое изнашивание – результат механического воздействия сопряженных поверхностей, которое сопровождается химическим или электрохимическим взаимодействием материала детали с агрессивной средой.

1. Статическая модель отказа

1. Модель внезапных отказов. Понятие о потоке отказов. Процессы, протекающие в станке и ухудшающие его работоспособность

[Внезапные отказы по большей части происходят вследствие достижения предельного состояния материала, например, по критериям прочности (превышение запаса прочности), под воздействием внешних нагрузок. Внешние нагрузки определяются условиями работы объекта, внутренние – ошибками при разработке, производстве или эксплуатации.]

1. Физико-статистическое моделирование процесса износа сопряженных поверхностей. Основные методы прогнозирования надежности

10. Показатели надежности

11. Коэффициент надежности, коэффициент долговечности, ресурс и ремонтопригодность.

12. Вероятность безотказной работы.

Основным показателем надежности станков является вероятность их безотказной работы P(t) в пределах заданного времени t = T.

Вероятность безотказной работы Pн(t) < 1, которую можно назвать коэффициентом надежности – это вероятность того, что за период времени Т или в заданном интервале времени при регламентированных режимах (и условиях) работы станка отказ не возникает.

13. Показатели для оценки долговечности технологической машины.

Тр – установленный (назначенный) ресурс, время работы изделия до того момента, когда его выходные параметры достигнут заданного значения

КТИ (коэффициент технического использования) – какую долю времени станок работает из общего времени приходящегося на ремонт (восстановление работоспособности) и работу. Зависит от срока службы и трудоемкости ремонтных работ.

Кти - Суммарное время простоя станка во время ремонта

Кти = Тр / (Тр + )

Кг – коэффициент готовности, коэффициент технического использования взятый за период между последним ремонтом и техническим обслуживанием

Ремонтнопригодность

14. Показатели для оценки безотказности технологической машины. Методы оценки безотказности.

Показатели:

Р(t) – вероятность безотказной работы

0 ⩽ Р(t) ⩽ 1

F(t) – вероятность отказа

Р(t) + F(t) = 1

Кн – показатель безотказности по параметру

Кн ⩾ 1

Ѡ – параметр потока отказов, определяет число отказов в единицу времени

Ѡ = 1 / Тср, где Тср – среднее время между двумя отказами

Два метода оценки безотказности:

1. Когда не приводит к катастрофе

Задается t непрерывной работы и вероятность безотказной работы Р(t)

1. Задается Р(t) и определяется гамма-процентный ресурс

Не достигает предельного состояния с заданной вероятностью гамма.

15. Понятия о сроке службы изделия до отказа и о наработке до отказа изделия.

Отработанное время оценивается продолжительностью работы изделия или соответствующий ей объем выполняемой работы. Сре́дняя нарабо́тка на отка́з — технический параметр, характеризующий надёжность восстанавливаемого прибора, устройства или технической системы. Средняя продолжительность работы устройства между отказами, то есть показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ. Выражается в часах.

16. Составляющие входящие в суммарную погрешность обработки на станке?

17. Начальные погрешности станка и погрешности, связанные с быстро протекающими процессами.

Ответ в 16 вопросе

18. Погрешности, вызываемые вредными процессами различной скорости с учетом их рассеивания.

19. Период безотказной работы станка при статистической оценке его технологической надежности

Функция интенсивности отказов λ(t) – это услов­ная плотность вероятности того, что система, проработав­шая безотказно время t, откажет сразу после его истечения.

В силу соотношений (1.2) и (1.3) функция интенсивности отказов равна

λ(t) =     . (1.7)

ЗАМЕЧАНИЕ. Если функция P(t) распределения длительности безотказ­ной работы известна, то функция интенсивности отказов λ(t)может быть легко вычислена.

Если разбить промежуток [0, t] наблюдения за работой объекта на k частичных промежутков Δ_i, то статистической оценкой вероятности P(t) безотказной работы объекта на всем промежутке [0, t] может служить отношение

 , (N≤N₀). (1.8)

Статистической оценкой функции Q(t) (вероятности отказа) может служить относительная частота отказа:

Q(t)   .

Здесь n_i – это число объектов, отказавших на i-м промежутке времени Δ_i (i=1,2,…n),