Техническое обслуживание и ремонт машин и агрегатов: надежность машин

                  1. Основы теории надежности машин.                                                   ТОР

Надѐжность машины закладывается при проектировании и расчѐте. На этом этапе она зависит от обоснованности выбора структуры машины (агрегата, узла, механизма), сопротивляемости физическим процессам разрушения, используемых материалов, методов защиты от различных вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к выполнению операций ТО и ремонта и других особенностей конструирования.

При производстве (изготовлении) машины показатели надѐжности, заданные при конструировании обеспечиваются. На этом этапе она зависит от качества изготовления деталей, используемых технологий их упрочнения, методов контроля выпускаемой продукции, возможности управления технологическими процессами производства, качества сборки, выполнения в полном объеме доводочных испытаний изделий по параметрам надежности и других элементов процесса изготовления.

При эксплуатации машины заложенная при проектировании и производстве надѐжность реализуется. Такие ее свойства, как безотказность, долговечность и ремонтопригодность проявляются только в процессе эксплуатации машины и зависят от принятой системы ТО и ремонта, условий и режимов работы, производственно-технической базы и других эксплуатационных факторов. Таким образом, проблема надѐжности является комплексной проблемой, так как непосредственным образом связана со всеми стадиями жизненного цикла машины – конструированием, изготовлением и эксплуатацией. Поэтому для решения задач, стоящих перед нею, привлекаются различные отрасли знаний.

Наука о надѐжности изучает закономерности изменения показателей качества машин и на основании этого разрабатывает методы, обеспечивающие необходимый ресурс и безотказность их работы.

 Вопросы, решаемые наукой о надежности, имеют свои специфические особенности:

 - во-первых, закономерности изменения начальных параметров машины, возникновение в ней отказов исследуются в зависимости от наработки (во времени);

 - во-вторых, прогнозирование уровня работоспособности машины, сохранение ее выходных параметров осуществляется в зависимости от реальных условий эксплуатации.

Основная проблема надежности как раз и связана с прогнозированием поведения машины в зависимости от предполагаемых условий ее эксплуатации. При этом весьма важно оценивать (прогнозировать) параметры надежности уже на ранних стадиях создания машины (расчетах при проектировании и конструировании), так как статистическая оценка того или иного уровня надежности объектов, отработавших свой ресурс, имеют невысокую ценность.

Изменение показателей качества машины в процессе эксплуатации могут быть как абсолютными, так и относительными.

 Абсолютное изменение показателей качества связано с различными физическими процессами, действующими на машину и ухудшающими свойства и состояние материалов, из которых она изготовлена (физическое старение).

Относительное изменение показателей качества машин связано с появлением новых, более совершенных машин, характеристики которых превосходят существующие, хотя в абсолютных значениях они могут не и измениться (моральный износ).

Наука о надѐжности изучает изменение показателей качества машин под влиянием тех факторов, которые приводят только к абсолютным изменениям еѐ свойств. Она базируется на двух отраслях знаний: «математических методах теории надѐжности» и «физике отказов».

 Первые исследования в области надежности относятся к 50-м годам ХХ столетия и были вызваны тем, что создаваемая тогда техника не обеспечивала достаточную эффективность ее использования из-за многочисленных 7 отказов. Возникла необходимость в объективной оценке параметров надежности, особенно сложных систем, статистико-вероятностном описании наработок до отказа, обработке эксплуатационной информации о поведении машин во времени.

В связи с тем, что процессы, вызывающие отказы, подчиняясь определенным физическим закономерностям, имеют стохастическую (вероятностную) природу, их взаимосвязь с изменением выходных параметров машины довольно сложная. Поэтому математические методы надѐжности основываются на теории вероятностей и математической статистике, а также смежных с ними дисциплин.

 Развитие математических методов теории надежности явилось начальным этапом систематического изучения долговечности и безотказности машин на основе сбора статистической информации об отказах и неисправностях сборочных единиц исследуемых объектов. Однако, как отмечал академик Б.В. Гнеденко, «Математика является лишь средством исследования и расчета, но не самоцелью. Во главе всегда должна быть инженерная проблема, и для ее решения должен привлекаться тот научный аппарат, который ближе всего соответствует природе изучаемого явления». Другими словами исследование надежности только математическими методами без учета физических процессов, которые вызывают изменение технического состояния машин, не может обеспечить их высокий уровень работоспособности.

С появлением современных методов физических исследований и соответствующего экспериментального оборудования появилась возможность не только математического описания процессов изменения технического состояния изделий, но и объективно оценивать влияние различных факторов на характер протекания этих процессов.

Поэтому второй теоретической основой науки о надѐжности являются результаты исследования естественных наук, изучающих физико-химические процессы разрушения, старения и изменения свойств материалов, из которых изготовлены машины, или которые необходимы для их функционирования (топливо, смазки и другие материалы). Сюда относятся отрасли знаний, изучающие процессы механического разрушения материалов (сопротивление материалов), изменения в материалах и поверхностных слоях деталей (физико-химическая механика, триботехника), химические процессы (коррозия, старение) и др. Результаты этих наук в теории надѐжности сконцентрированы в области, которая носит название «физика отказов».

 Физика отказов изучает необратимые процессы, приводящие к потере материалом изделий начальных свойств в эксплуатации. Изучение этих процессов во времени является базой для решения основных задач надѐжности.

Современный уровень развития техники позволяет достичь практически любых показателей качества и надѐжности машины. Однако затраты на достижение этой цели могут быть столь высоки, что эффект от повышения уровня надѐжности не возместит их, и суммарный результат от проведенных мероприятий будет отрицательным. В связи с этим оценка достигнутого уровня надѐжности и необходимость его повышения должна решаться в первую очередь с позиций экономики, так как экономика является основным критерием для решения большинства практических вопросов надѐжности.

Контрольные вопросы

1.когда закладывается надежность машин.  2.от чего зависит надежность машин, агрегатов.  3.Когда реализуется надежность машин.  4.что такое безотказность, долговечность, ремонтопригодность.  5.физическое старение это.  6.отказ оборудования это. 7. ТО это.