Классификация отказа машин

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

«Чувашский  государственный педагогический университет 

им. И.Я. Яковлева»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Основы теории надёжности»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Шиблев  А.М

Проверила: Тончева Н.Н

 

 

 

 

 

 

2013г

Содержание

 

 

1. Введение
2. Классификация отказов автомобиля
3. Определение отказа, классификация отказов.
4. Цели и виды испытаний на надежность.
5. Виды испытаний на надежность:
6. Объекты испытания на надежность.
7. Характеристики, оцениваемые при испытании на надежность.
8. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Современное развитие техники характеризуется  разработкой и эксплуатацией  изделий, представляющих собой сложные  технические системы и комплексы. Важным свойством таких систем является надёжность.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Теория надёжности – это наука о методах обеспечения и сохранения надёжности при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий.

При проектировании и расчете машины закладывается ее надежность. Она зависит от конструкции машины и ее узлов, применяемых материалов, методов защиты от различных вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту и обслуживанию и других конструктивных особенностей.

При изготовлении (производстве) машины обеспечивается ее надежность. Она зависит от качества изготовленных деталей, методов контроля выпускаемой продукции, возможностей управления ходом технологического процесса, от качества сборки машины и ее узлов, методов испытания готовой продукции, и других показателей технологического процесса.

При эксплуатации машины реализуется ее надежность. Показатели безотказности и долговечности проявляются только в процессе использования машины и зависят от методов и условий эксплуатации машины, принятой системы ее ремонта, методов технического обслуживания, режимов работы и других эксплуатационных факторов.

Развитие  наука о надежности происходило  по следующим основным направлениям.

Первое направление, которое возникло в радиоэлектронике, связано с развитием математических методов оценки надежности, особенно применительно к сложным системам, со статистической обработкой эксплуатационной информации, с разработкой структур сложных систем, обеспечивающих высокий уровень надежности. (50-е годы)

Второе направление, которое возникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов (износа, усталостной прочности, коррозии), с разработкой методов расчета на прочность, износ, теплостойкость и др., с применением технологических приемов, обеспечивающих необходимую надежность  машины. (60-е годы)

Третье направление: процесс взаимного слияния этих двух направлений, перенесение рациональных идей из одной области в другую и формирование на этой основе единой науки о надежности изделий (с 70-х годов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация отказов автомобиля

 

Отказы  и неисправности автомобиля можно  классифицировать по различным признакам  в зависимости от поставленной задачи.

По источнику  возникновения отказы автомобиля можно  разделить на конструктивные, технологические, эксплуатационные и износовые.

Конструктивные  отказы связаны с несовершенством конструкции автомобиля - неудачно выбрана конструктивная схема автомобиля и его агрегатов, не известны условия эксплуатации, плохо защищены детали от попадания абразивов, влаги и т. д.

Технологические отказы возникают вследствие неправильно назначенной технологии. изготовления детали, некачественного материала, низкой культуры производства и т. д.

Эксплуатационные  отказы – следствие неправильной эксплуатации автомобиля или его элементов, нарушения режимов ТО и других факторов. Естественное изнашивание и старение металлов или других материалов вызывают износовые отказы.

По характеру  процесса отказы автомобиля делят на постепенные и внезапные. Отказ, которому предшествует постепенное изменение какого-либо параметра или свойства, называют постепенным (например, поломка коренного листа рессоры в результате накопления усталостных повреждений), а отказ, возникновение которого практически возможно в любой период эксплуатации (зависит только от случайных факторов) — внезапным (например, прокол шины).

Многие  внезапные отказы являются таковыми лишь по форме возникновения, и их прогнозирование зависит от уровня знаний специалиста, контрольно-диагностических  средств и экономической целесообразности их применения.

Поэтому в группе внезапных отказов целесообразно  выделить подгруппу условно-внезапных отказов, возникающих в результате такого постепенного изменения параметров технического состояния, которое в данный период изучено недостаточно и не может быть зафиксировано существующими приборами и методами. К этой группе относятся также неисправности и отказы, которые в процессе эксплуатации фиксировать нецелесообразно по экономическим причинам. Установлено, что около половины отказов относятся к постепенным, из которых 60—65 % непосредственно зависят от регулярности и качества ТО. Количество условно-внезапных отказов составляет около 20 %. Группа условно-внезапных отказов — это резерв профилактических воздействий, все шире применяемых по мере совершенствования конструкции автомобилей и использования, эффективных контрольно- диагностических средств.

Процесс технической подготовки автомобилей  следует рассматривать как единую систему, состоящую из технической  подсистемы (автомобиль), операторов (водители) и исполнителей работ (ремонтно-профилактические рабочие, механики, мастера). Это позволит овладеть методами повышения качества ремонтно-профилактических работ, выполнить  анализ трудовых процессов профилактики и ремонта автомобилей, учесть эксплуатационно-технические  характеристики техники и психофизиологические особенности исполнителей работ, улучшить эффективность использования автомобилей  и повысить безопасность дорожного  движения.

По связи с отказами других элементов  различают зависимые и независимые  отказы. Зависимым называется отказ, обусловленный отказом или неисправностью других элементов изделия. Независимый  отказ такой обусловленности  не имеет. 
 
На автомобилях также встречается особый, так называемый перемежающийся отказ, отличающийся тем, что многократно возникает и самоустраняется. Такой отказ, например, может возникнуть при ослаблении крепления электрического контакта. 
 
Последствиями отказов могут быть изъятие объекта из эксплуатации или продолжение ее после устранения отказа. 
Методами устранения отказов могут быть замена элементов или восстановление требуемой взаимосвязи между ними. 
По частоте возникновения (наработке) для современных автомобилей различают отказы с малой наработкой (З...4тыс. км в зависимости от типа, марки и модели автомобиля), средней (до 16 тыс. км) и большой (свыше 16 тыс. км). Следует иметь в виду, что наработки между отказами существенно сокращаются при увеличении пробега автомобиля с начала эксплуатации  
По трудоемкости устранения отказы можно разделить на требующие малую (до 2 чел.-ч), среднюю (2...4 чел.-ч) и большую (свыше 4 чел.-ч) трудоемкость восстановления автомобиля. 
По влиянию на потери рабочего времени отказы подразделяют на устраняемые без потери рабочего времени, т. е. при ТО или в нерабочее (межсменное) время, и отказы, устраняемые с потерей рабочего времени. 
При организации ТО и ремонта и определении потребности в рабочей силе и средствах обслуживания важно знать распределение неисправностей по агрегатам, механизмам и узлам автомобиля. Для организации снабжения и определения соответствующих норм необходимо также знать и характер отказов каждой детали, их причины, характер повреждения и возможность восстановления детали или изделия. В связи с этим различают восстанавливаемые и не восстанавливаемые, ремонтируемые и неремонтируемые изделия

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение отказа, классификация отказов.

 

 

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказы можно классифицировать по различным признакам, например, по схеме, приведенной в таблице 1.

Конструкционный – отказ, вызванный несовершенством конструкции.

Технологический – отказ, возникший в результате отклонения от принятого технологического процесса изготовления изделия или в результате несовершенства этого процесса.

Эксплуатационный – отказ, возникший в результате нарушения установленных правил эксплуатации или ремонта.

 

Таблица 1 - Классификация отказов

	Классификационный признак	Отказ
1	Условия возникновения	Возникший в условиях эксплуатации, при хранении, транспортировании
2	Причины возникновения	Связанный с разрушением деталей; связанный с износом деталей
3	Происхождение	Конструкционный, производственный, эксплуатационный
4	Характер проявления	Внезапный, постепенный, явный, скрытый, полный, частичный
5	Частота возникновения	Единичный, систематический, перемежающийся
6	Взаимосвязь отказов	Зависимый, независимый
7	Последствия	Опасный, безопасный, легкий, тяжелый
8	Сложность устранения	Простой, сложный
9	Возможность прогнозирования	Непрогнозируемый, прогнозируемый по наработке или по параметру

 

Постепенный – отказ, возникший в результате постепенного изменения одного или нескольких параметров. Постепенные отказы связаны с процессами износа технологического оборудования, инструмента, оснастки и средств контроля, с температурными деформациями, химическими воздействиями и т. п.

Внезапный – отказ, возникший в результате скачкообразного изменения одного или нескольких параметров. Внезапные отказы могут быть вызваны ошибками людей (наладчика, контролера), быть следствием дефектов в заготовках и комплектующих изделиях при недостаточном входном контроле и т. п. Эти отказы сводятся к минимуму при организации эффективной системы по управлению качеством.

Явный - отказ проявляется сразу после его возникновения или спустя некоторое время.

Скрытый отказ может оставаться незамеченным длительное время.

Перемежающийся отказ — многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера.

Зависимые отказы возникают вследствие отказа других деталей. Отказ цилиндровой втулки поршневого насоса вследствие образования промывов на ее рабочей поверхности из-за разрушения резинового уплотнения поршня.

Независимые отказы возникают по любым причинам, независимо от того, имелись ли отказы других деталей.

Полным называется отказ, до устранения которого использовать по назначению изделие невозможно.

 

 

4 Цели и виды испытаний на надежность.

Наиболее  достоверную информацию о надежности машин получают в результате испытаний  или наблюдений за машинами в процессе их эксплуатации.

В зависимости  от целей испытаний их делят на два класса:

- исследовательские  испытания 

- испытания  на надежность.

Исследовательские испытания проводят на стадии проектирования обычно на моделях, макетах или опытных  образцах с целью выявления функциональных возможностей техники. Эти испытания  необходимы в тех случаях, когда  в машине применены новые физические эффекты, процессы, принципы компоновки или новые элементы (например, новые  рабочие органы строительных машин).

Испытания на надежность проводят с целью определения  и контроля показателей надежности машин и их элементов, исследование процессов, приводящих к отказам, выявления наиболее слабых элементов и определения причин их надежности.

 

 

5 Виды испытаний на надежность:

1. По уровню составных  частей, подвергающихся испытаниям, различают испытание отдельных элементов или машины в целом. При элементных испытаниях отдельно может оцениваться надежность механической передачи, гидропривода, рамы, ходовой части, двигателя и т.п. В этом случае уменьшаются затраты времени и средств, более глубоко проводится обследование, имеются лучшие возможности для согласования и корректировки решений, расширяется унификация элементов. В тоже время нельзя полностью заменить испытание машины испытаниями элементов, так как при этом не учитывается взаимодействие различных узлов, входящих в машину.

2. По срокам проведения  испытания могут быть ускоренные и нормальные.

Ускоренные  испытания позволяют получить необходимый объем информации о надежности в более короткий срок, чем при нормальных условиях и режимах эксплуатации.

Нормальные  испытания позволяют получить необходимую  информацию о надежности в такой  же срок, как и при работе машины в эксплуатационном периоде.

3. По месту и способу проведения, испытания делятся на:

- стендовые,  которые проводят на специальном  оборудовании (стендах), позволяющем  воспроизводить заданные условия  испытания изделия (создавать  силовые, температурные и др. виды  воздействия, реализовывать требуемый  режим функционирования, например, двигателя или рабочего органа), а также обеспечивающем возможность  измерения параметров технического  состояния объекта и условий  испытаний;

• полигонные испытания, которые выполняются на специальных площадках (полигонах), где имеется возможность имитировать различные сочетания эксплуатационных воздействий в условиях, близких к реальным, а также контролировать условия испытаний и техническое состояние машины;
• эксплуатационные испытания (наблюдения) дают наиболее полную и достоверную информацию о надежности машин в конкретных эксплуатационных условиях. Проводят их во время нормальной эксплуатации машины.

4. При проведении контрольных  испытаний на надежность в ряде случаев рекомендуют их подразделять на испытания на безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность.

Испытания изделий на безотказность сводятся к контролю вероятности безотказной работы за заданное время или к определению наработки на отказ (средней наработки до первого отказа).

Испытания на ремонтопригодность обычно проводятся для определения среднего времени восстановления или вероятности восстановления работоспособности изделия за заданное время.

Испытания на долговечность предназначаются для контроля среднего или гамма-процентного ресурса.

Испытания на сохраняемость предусматриваются для контроля вероятности сохранения показателей изделия в течение заданного срока.

 

6 Объекты испытания на надежность.

Объектом  испытаний могут быть:

образцы, если испытываются свойства материалов, определяющие долговечность изделий (испытания на износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и т. п.);

детали, сопряжения и кинематические пары — для учета влияния конструктивных и технологических факторов на срок службы данных сопряжений (испытание подшипников, зубчатых колес, направляющих, шарниров и т. п.);

узлы машины, когда учитывается взаимодействие отдельных механизмов и элементов конструкции и их влияние на показатели работоспособности (испытание коробок скоростей и редукторов, двигателей, гидроагрегатов, систем управления, отдельных функциональных узлов машины);

машина в целом, когда учитывается взаимодействие всех механизмов и узлов в машине, условия ее эксплуатации и режимы работы (стендовые и эксплуатационные испытания насосов, автомобилей, текстильных машин и др.);

система машин, когда показатели надежности учитывают взаимодействие отдельных машин, связанных в единый производственный комплекс (надежность работы добывающих насосных установок, машин и агрегатов буровой установки, комплексов оборудования для интенсификации добычи нефти и т. п.).

Таким образом, объектом испытания могут быть разнообразные  изделия от очень простых, обладающих однородными свойствами и одним  или несколькими выходными параметрами, до сложных машин и комплексов, а также специально изготовленные модели (изделие или его часть, выполненные в масштабе) или макеты (упрощенное воспроизведение изделия или его части). Методика испытаний на надежность и их объем зависят от сложности изделия и его специфических особенностей.

 

7 Характеристики, оцениваемые при испытании на надежность.

Выделяют  две основные группы характеристик  изделия, которые являются объектом измерения и оценки при испытании  на надежность.

1. Характеристики процессов старения и разрушения и определение соответствующей им степени повреждения изделия. Так, при испытании изучается протекание процессов изнашивания, коррозии деформации, усталостных разрушений, и других, которые являются основной причиной потери изделием работоспособности.
2. Характеристики изменения выходных параметров изделия (точности, КПД, несущей способности и т. д.), выход которых за допустимые пределы приводит к отказу.

Оценка  процессов повреждения или выходных параметров изделия зависит от объекта  испытания и поставленных задач. Чем сложнее объект испытания, тем  большая доля общего объема испытаний  приходится на оценку выходных параметров (рисунок).

При испытании  материалов исследуются те процессы, которые приводят к его разрушению или изменению свойств (рисунок).

Для деталей  и сопряжений кроме процессов  повреждения определяются, как правило, и их выходные параметры — точность движения (вращения), изменение взаимного  положения (износ сопряжения), коэффициент  трения и др.

Для механизмов узлов и машин основным объектом измерения являются их выходные параметры. Процессы повреждения уже исследовались  и оценивались при испытании  отдельных элементов и узлов  машины. При испытании всей машины процессы старения обычно регистрируются лишь для наиболее ответственных  элементов, в основном определяющих работоспособность сложного изделия, например износ цилиндров двигателя, направляющих станка и т. п.

Задачи  испытания и объекты измерения  должны быть указаны в разрабатываемых  для каждого случая методике и  плане испытаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Кубарев А.И. Надежность в машиностроении. – М., Изд-во стандартов, 1977.
2. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. – М., Изд-во стандартов, 1988.
3. Проников А.С. Основы надежности и долговечности машин. – М., Изд-во стандартов, 1986.