• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Лекція 1. Значення проблеми надійності

План

1. Надійність і якість.

2. Розміри, маса, швидкість, точність та надійність.

3. Надійність та економіка.

4. Теоретична база науки про надійність.

5. Основні етапи розвитку науки про надійність.

6. Постановка завдання із забезпечення надійності.

Література [2, 4, 6, 7, ]

1. Надійність і якість

Під якістю продукціїрозуміють сукупність властивостей, що визначають ступінь її придатності для використання за призначен­ням.

Складність проблеми якості полягає в тому, що вона є комплекс­ною: технічною, економічною і соціальною.

Стосовно машин усі показники якості можна умовно поділити на сім основних груп: призначення, технологічні, надійності, патентно-правові, стандартизації, ергономічні, естетичні.

Для того, щоб оцінити якість будь-якої машини повністю, треба знати не лише показники потужності, продуктивності, швидкості та інші, а й здатність її якнайдовше зберігати ці показники під час роботи.

Надійність - обов'язкова властивість будь-якого виробу. Проте сама по собі надійність ще не означає високої якості виробу. Машина може бути дуже надійна, але мати досить низькі технічні харак­теристики.

З іншого боку, якщо машина не має потрібної надійності, то всі її технічні дані та решта показників втрачають своє практичне зна­чення, бо вони не можуть бути використані.

Отже, надійність машин – це їх властивість зберігати протягом певного часу у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують їхню здатність виконувати необхідні функції при заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання та транспортування. Надійність є особливою, найголовнішою властивістютехнічних виробів, яка визначає їхню якість.

Надійність будь-якого технічного виробу залежить не лише від якості використовуваних у ній елементів, а й від їх кількості. Зі збільшенням кількості складових елементів, тобто зі збільшенням складності виробу, надійність (за інших однакових умов) знижується. Наприклад, звичайна електронна лампа містить 60...90 деталей, електролічильник - 300, автомобіль - 10 тис., а будь-яка будівельна машина - десятки тисяч.

1. Розміри, маса, швидкість, точність та надійність

Збільшуючи габаритні розміри та масу виробу, конструктор може закласти майже необмежений запас міцності. На практиці маса су­часних машин неухильно зменшується. Питома маса будівельних екскаваторів за останні 25 років знизилася з 50 до 25т на 1м³ місткості ковша, тобто в два рази, а з появою гідравлічного при­вода - ще в 1,5 раза.

Відносна маса використовуваних кращих двигунів внутрішнього згоряння у 1900 р. становила приблизно 250кг/кВт, у 1913р. - 150, у 1931р. - 60, у 1954р. - 10,5, у 1955р. - 3,2, сучасного літака - 1,0... 1,3кг/кВт (сучасного дизеля - 4...5 кг/кВт).

З 1906 по 1959 р. рекордні швидкості літаків зросли більше ніж у 60 разів - з 40 до 2500 км/год, а за останні роки - до 3 000км/год, тобто перевищили швидкість звуку. А швидкість космічних кораблів і ракет досягла майже 40 000 км/год. Проте зі збільшенням швидкостей проблема виготовлення машин, апаратів і приладів, що мають високу надійність, стає дедалі актуальнішою.

Коли Ползунов І.І. (1728-1766рр.) вимірював проміжки катерининським п’ятаком - завтовшки 5мм, а зараз існують прецизійні пари, оброблені з точністю до 0,2...0,3мкм. Підвищення точності обробки деталей в окремих випадках може дати суттєві результати. Так, аби отвори розпилювачів форсунок сучасних двигунів вдалося зробити з точністю до 0,1мкм, то це дало б змогу збільшити моторесурс дизеля в 2...3 рази.

Проте варто лише при виготовленні підшипника помилитися на кілька мікрометрів, як він швидко виходить з ладу. Точність атомних (еталонних) годинників така, що за 1000 років вони допускають похибку ± 1 с.

Отже, зі збільшенням точності обробки елементів виробів надійність підвищується. Проте для того, щоб виготовити подібні елементи, потрібно мати досить надійне обладнання, тобто надійність і точність мають зворотні зв’язки.

1. Надійність та економіка

Три періоди існування машин - проекту­вання, виготовлення та експлуатація пов'язані з певними витратами: на проектування й виготовлення та, нарешті, на вартість експлуатації. Справді, для того, щоб машина функціонувала справно протягом усього терміну служби, треба здійснювати технічне обслуговування та своєчасний ремонт. Витрати на експлуатацію машин значно перебільшують витрати на їх виготов­лення.

Структура трудових затратна весь термін експлуатації вантажного автомобіля визначається таким співвідно­шенням: виготовлення - 1,4%; капітальний ремонт - 7,2%; технічне обслуговування і поточний ремонт - 91,4%. Отже, в сфері ремонту будівельних машин зайнято більше робітників, ніж працює на виробництві цих машин.

Витрати металу на ремонт за повний термін служби машини наближаються до маси самої машини, а вартість усіх заходів щодо підтримання машини в роботоздатному стані в середньому за той самий період у 10...20 разів перевищує вартість самої машини. За повний термін служби екскаватора Э-652 на всі види ремонту витрачається 12т литва, 5,5т прокату, 0,4т кольорових металів.

Зараз більше однієї третини верстатів усього верстатного парку та кожний четвертий робітник зайняті ремонтом. На ремонт тракторів витрачається майже в 4 рази більше виробничих потужностей, ніж на випуск нових.

Ось далеко не повний перелік витрат на експлуатацію машин. Адже все це значною мірою є наслідком недостатньої надійності техніки.

Витрати населення, що купує потрібні побутові вироби, визнача­ються не лише їх купівельною ціною, а й значною мірою їх надійністю. Чим надійніші машини і прилади, тим менше витрачається коштів на їх ремонт та придбання запасних частин.

Таким чином, підвищення надійності техніки є величезним резервом розвитку економіки, важливою умовою справжнього підвищення продуктивності.

Підвищення надійності техніки - це те саме, що й збільшення виробництва цих виробів без будь-яких додаткових капіталовкладень.

1. Теоретична база науки про надійність

Як прикладна галузь знань наука про надійність базується на фундаментальних математичних та природничих науках. Тут вико­ристовуються теорія ймовірностей, фізико-хімічна механіка, в тому числі теорія тертя та спрацювання, розділи динаміки та міцності машин, залучаються ідеї автоматичного регулювання та кібернетики, розвиваються положення теорії технологічних процесів і діагнос­тики.

Особливе значення для науки надійності має питання про засто­сування математичного апарата та залучення вже розроблених або створених на запити практики нових методів, що дають змогу оцінити та прогнозувати надійність виробів і складних систем.

Математичні методи теорії надійностідістали досить широкого розвитку і надають інженерові широких можливостей для розв'я­зання різноманітних завдань на практиці. Так, на основі теорії ймовірностей та математичної статистики, а також суміжних з ними дисциплін створені й розробляються спеціальні методи розрахунку, які пов'язані з основними аспектами проблеми надійності виробів. Однак, математика є лише засобом дослідження та розрахунку, це - інструмент, ефективність використання якого залежить від ступеня відповідності його можливостей поставленому завданню, він мусить враховувати специфіку виникнення та усунення відмов.

В основі досліджень має бути інженерна проблема і для її розв’язання слід залучати науковий апарат, який найбільше відпо­відає природі виробу, що вивчається.

Головним є вивчення тих процесів, які призводять до зміни початкових показників якості машин та їхніх елементів. Ці процеси, підпорядковуючись певним фізичним закономірностям, мають стохастичну природу, вступають у різноманітні взаємодії і виявляють складний зв’язок із зміною вихідних параметрів виробу. Розкриття цих зв’язків можливе на основі функціональних залежностей із залу­ченням теорії ймовірностей та теорії випадкових процесів, методів оптимізації, теорії інформації, математичної логіки та інших розділів математики.

Отже, для науки про надійність машин характерним є поєднання ймовірнісних методів оцінки процесів зміни параметрів якості з виявленням детермінованих закономірностей процесів старіння та руйнування, а також оцінка виробництва машин і таких методів експлуатації, що визначають їхню роботоздатність, її завдання - дати методи розрахунку машин та їхніх елементів, зумовити забез­печення потрібних показників надійності. При цьому має бути враховано ймовірнісну природу процесів руйнування матеріалів виробу.

Теоретичною основою науки про надійність є результати до­сліджень природничих наук, що вивчають фізико-хімічні процеси руйнування, старіння та зміни властивостей матеріалів, з яких виго­товлені машини чи які потрібні для їхнього функціонування (паливо, мастило, робоча рідина тощо). Вивчен­ня змін, що відбуваються в матеріалах та їхніх поверхових шарах, дістали назву фізики відмов.

Фізика відмоввивчає необоротні процеси, що призводять до втрати матеріалами своїх початкових властивостей при експлуа­тації виробів. Часові закономірності фізики відмов є базою для розв’язання основних завдань надійності.

1. Основні етапи розвитку науки про надійність

Перший етап (1943-1958 рр.) називають „олівцево-паперовим”. Цей період характеризується накопичен­ням статистичної інформації про відмови технічних об'єктів, причому подія відмови розглядалась, як фатальна неминучість. Перші організації з досліджен­ня питань надійності технічних об'єктів були створені у США.

Другий етап (1958-1968рр.) характеризується широким експериментуванням з метою виявлення фактичної надійності технічних об’єктів і перегля­дом концепції про фатальну неминучість відмов. Був встановлений взаємозв'язок між конструкцією техніч­них об'єктів, технологією їх виготовлення та причи­нами відмов.

Третій етап з 1968 р. по теперішній час харак­теризується зближенням теорії надійності, як матема­тичної науки, з технічними дисциплінами, що призве­ло до її інженерної спрямованості. Встановлено необхідність промислового контролю надійності технічних об'єктів на підприємствах.

1. Постановка завдання та забезпечення надійності

Розрахунки деталей машин на надійність складні, оскільки в основі інженерного завдання з визначення параметрів машини з урахуванням, наприклад, спрацювання, корозії та втомленості лежать складні фізичні процеси, що призводять до втрати роботоздатності машини протягом певного часу.

Фізика відмов настільки складна, що й досі ще неповністю закінчено навіть перший етап розрахунків - відшукання закономірностей процесів руйнування матеріалів.Лише для таких процесів як руйнування внаслідок втомленості та для деяких простіших видів спрацювання, є закономірності, що описують ці процеси.

У складніших випадках дослідники часто перебувають лише на стадії розкриття механізму руйнування, які ще не мають мате­матичної закономірності, що описує даний процес. Проте розкриття лише механізму руйнування дає змогу добирати стійкіші матеріали та визначати область їх застосування.

Однак без знання законів перебігу процесів неможливо розраховувати швидкість втрати даним вузлом роботоздатності, а також прогнозу­вати його залишковий ресурс.

Отже, можна зробити такі висновки. По-перше, нагальна проблема фізики відмов - відшукання закономірностей процесів руйнування. Такі закономірності є базою для інженерних розрахунків машин на безвідмовність і довговічність. По-друге, розробка методів розрахунку машини на надійність потрібна для того, щоб аналітично встановити показники, що харак­теризують зміну її роботоздатності в часі.

Лише аналітичні розрахунки машини на безвідмовність і довго­вічність дають змогу оцінити даний варіант машини ще на стадії проектування, виключити фактор часу при одержанні показників надійності машини, що розробляється, значно скоротити обсяг випробувань, на основі прогнозу відшукати оптимальні рішення щодо зміни параметрів машини під час експлуатації.

Читайте також:

1. CMM. Визначення моделі зрілості.
2. DIMCLRE (РЗМЦВЛ) - колір виносних ліній (номер кольору). Може приймати значенняBYBLOCK (ПОБЛОКУ) і BYLAYER (ПОСЛОЮ).
3. I визначення впливу окремих факторів
4. II. Визначення мети запровадження конкретної ВЕЗ з ураху­ванням її виду.
5. II. Мотивація навчальної діяльності. Визначення теми і мети уроку
6. II. Найважливіші проблеми, що визначають розвиток місцевого самоврядування і є спільними для будь-яких урядових систем.
7. II. Фактори, що впливають на зарплату при зарубіжних призначеннях
8. III. Проблеми репатріації експатріантів
9. ISO 15504. Призначення і структура стандарту
10. IV група- показники надійності підприємства
11. Iсторичне значення революції.
12. Ne і ne – поточне значення потужності і частоти обертання колінчастого вала.

Переглядів: 550