Основные свойства надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, и их показатели

ОТЧЁТ

по учебной практике

 

«Практика по получению первичных профессиональных умений и навыков, в том числе первичных умений и навыков научно-исследовательской деятельности»

 

 

Разработал студент гр. ПТЗ-50314 __________________ /Попов А.А. /

                                        (подпись)

 

Руководитель практики от университета

                         канд. техн. наук, доцент _______________ / Жаров С.П./

                                                                                                          (подпись)

 

 

Отчёт защищён с оценкой    «________________» «___»__________20__г.

 

Члены комиссии              ______________________ /____________________/

(подпись)

 

                                            _____________________ /_____________________/

(подпись)

 

Курган 2019

 

Содержание

 

1 Основные свойства надежности: безотказность, долговечность,

ремонтопригодность, сохраняемость, и их показатели                                      3

1.1 Понятие надежности, безотказности, долговечности,

ремонтопригодности, сохраняемости                                                                   3

1.2 Показатели надежности                                                                           7

1.2.1 Показатели, характеризующие безотказность                                    8

1.2.2 Показатели долговечности                                                                 11

1.2.3 Показатели ремонтопригодности                                                      12

1.2.4 Показатели сохраняемости                                                                 14

1.2.5 Показатели транспортабельности                                                      15

1.2.6 Обобщенные показатели надежности                                               17

2 Методы восстановления посадок (регулировкой, перестановкой

деталей, метод ремонтных размеров, установкой дополнительных деталей)   19

2.1 Метод восстановления посадки регулировкой зазора                             19

2.2 Метод перестановки деталей в другое положение (позицию)                21

2.3 Метод ремонтных размеров                                                                  22

2.4 Метод восстановления посадки установкой дополнительных деталей 27

Список используемых источников                                                           29

Основные свойства надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, и их показатели

1.1 Понятие надежности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости

 

Любое изделие должно обладать основными категориями качества: надежностью, прочностью и жесткостью в работе.

Надежность (по ГОСТ 27.002-89) – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для объекта, так и для его частей.

Надежность не касается требований, непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели, например повреждение окраски и т. д.

Таким образом, надежность характеризуется показателями, которые выявляются в процессе эксплуатации и позволяют судить о том, насколько изделие оправдывает надежды его изготовителей и потребителей.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Это свойство особенно важно для объектов, отказ которых опасен для жизни людей. Отказ рулевого управления или тормозов автомобиля может иметь тяжелые последствия, поэтому для таких объектов безотказность -наиболее важная составная часть надежности.

Первостепенное значение безотказность имеет для объектов, отказ ко­торых вызывает перерыв в работе большого комплекса машин или оста­новку автоматизированного производства.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического

обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние изделия характеризуется невозможностью дальнейшей его эксплуатации, снижением эффективности или безопасности. Основным показателем долговечности деталей, сборочных единиц и агрегатов служит технический ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до наступления предельного состояния, оговоренного в стандартах или технических условиях на изделие.

Долговечность и безотказность – не взаимоисключающие, а дополняю­щие друг друга и связанные между собой показатели. Различие же заключа­ется в следующем. Безотказность характеризует свойство объекта непрерыв­но сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность же характеризует продолжительность работоспо­собного состояния объекта по суммарной наработке, прерываемой периода­ми на техническое обслуживание, устранения отказов и ремонтов.

В зависимости от характера производства и вида объекта на первый план при оценке его надежности может выдвигаться безотказность или долговечность. Например, для дереворежущего станка общего назначения или трелевочного трактора отсутствие отказов в течение смены скорее же­лательное, чем необходимое условие, поскольку после непродолжительно­го ремонта они вновь поступают в работу. Для сложной и высокопроизво­дительной автоматической линии, работа которой в значительной степени определяет технико-экономические показатели всего предприятия, свойст­во безотказности выдвигается на первый план.

Как видно из приведенных определений, свойство безотказности опре­деляется, в основном, совершенством конструкции машины и качеством ее изготовления. Свойство долговечности же определяется еще и качеством ремонта, регулярностью и тщательностью технического обслуживания.

Все объекты делятся на ремонтируемые и неремонтируемые.

Ремонтируемым называется объект, для которого проведение ремон­тов предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Очевидно, что для неремонтируемых объектов понятия «безотказность» и «долговечность» совпадают. Машины и оборудование относятся к категории ремонтируемых, следовательно, для них важную роль играют такие свойства, как ремонтопригодность и сохраняемость.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

С усложнением систем все труднее становится находить причины от­казов и отказавшие элементы. Так, в сложных электрогидравлических сис­темах поиск причин отказов может занимать более 50% общего времени восстановления работоспособности. Поэтому облегчение поиска отказав­ших элементов закладывается в конструкцию новых сложных систем. Возможность быстрого обнаружения и устранения отказа, легкий доступ ко всем узлам определяют малые затраты времени на ремонт. Таким обра­зом, важность ремонтопригодности определяется простоями, связанными с обнаружением отказов и проведением ремонта, что в свою очередь ведет к недовыпуску продукции и значительным убыткам.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

То есть речь идет о сохраняемости значений показателей безотказ­ности, долговечности и ремонтопригодности. Сохраняемость характеризует способность объекта противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования (дождь, снег, пыль).

Продолжительность хранения и транспортировки иногда не оказывает заметного влияния на поведение объекта во время нахождения в этих ре­жимах, но при последующей работе их свойства могут быть значительно ниже, чем аналогичные свойства объектов, не находящихся на хранении и не подлежащих транспортировке. Например, после продолжительного хранения аккумуляторных батарей их наработка до отказа существенно снижается. Сохраняемость данных объектов обычно характеризуется та­ким сроком хранения в определенных условиях, в течение которого сни­жение средней наработки до отказа, обусловленное хранением, находится в допустимых пределах.

Вследствие воздействия внешней среды на незащищенные составные части машин во время хранения, сокращаются сроки их службы, увеличи­ваются затраты на ремонт.

Коррозионное поражение во время хранения – это, например, одна из главных причин выбраковки втулочно-роликовых цепей (23% – передаю­щие звенья, транспортеры). Кроме того, эксплуатационные испытания вту-лочно-роликовых цепей показали, что условия хранения оказывают влия­ние на их износ.

При хранении в сыром неотапливаемом помещении резиновых ман­жет в течение 3, 4 и 5 лет их ресурс, соответственно, снижается до 70, 30 и 3% по сравнению с новыми манжетами. Более 40% клиновых ремней вы­браковывают из-за расслоения и трещин, возникающих вследствие непра­вильного хранения.

Ресурс резинотехнических изделий снижается и при хранении в сухих отапливаемых помещениях, так как естественный процесс старения можно только замедлить, но предотвратить полностью нельзя.

Ресурс клиновых ремней уменьшается вследствие снижения механи­ческой прочности, модуля упругости и прочности связи между элементами конструкции клиновых ремней. Физико-механические свойства клиновых ремней минимально снижаются при их хранении в сухих отапливаемых помещениях при температуре 18-23°С и относительной влажности возду­ха 55– 70%.

Свойство сохраняемости имеет особое значение для нового поколения машин и оборудования лесного комплекса, имеющего в своем составе сис­темы программного управления, микропроцессорную технику, следящие системы, сложные пневматические и гидравлические устройства, для ко­торых должны выполняться особые условия и правила хранения и транс­портировки.

Прочность – один из основных критериев работоспособности изделия, обусловливаемой циклическими и контактными напряжениями. Отсюда принято различать циклическую прочность и контактную прочность.

Детали, подвергающиеся длительной переменной нагрузке, разрушаются при напряжениях, значительно меньших предела прочности материала при статическом нагружении. Особенно большое внимание при конструировании машин уделяется так называемым знакопеременным нагрузкам, которые много раз подряд меняют направление своего действия и "изматывают" или утомляют металл.

Детали машин, обладающие в обычных условиях нагружения хорошими эксплуатационными качествами, при знакопеременной нагрузке могут разрушаться от усталости без видимых деформаций так, как будто они выполнены из хрупкого материала.

 

1.2 Показатели надежности

 

Для количественной характеристики каждого из свойств надеж­ности изделия служат такие единичные показатели, как наработка до отказа и на отказ, наработка между отказами, ресурс, срок служ­бы, срок сохраняемости, время восстановления. Значения этих ве­личин получают по данным испытаний или эксплуатации.

Комплексные показатели надежности, так же как коэффи­циент готовности, коэффициент технического использования и коэффициент оперативной готовности, вычисляются поданным единичных показателей. Номенклатура показателей надежности приведена в таблице 1.

 

Таблица 1 – Примерная номенклатура показателей надежности

Свойство надежности	Наименование показателя	Обозначение
Единичные показатели
Безотказность	Вероятность безотказной работы Средняя наработка до отказа Средняя наработка на отказ Средняя наработка между отказами Интенсивность отказов Поток отказов восстанавливаемого изделия Средняя частота отказов Вероятность отказов	Р( t ) Tcp To T l (t) l 1 (t) w (t) Q (t)
Долговечность	Средний ресурс Гамма-процентный ресурс Назначенный ресурс Установленный ресурс Средний срок службы Гамма-процентный срок службы Назначенный срок службы Установленный срок службы	Тр Т g Трн Тру Тсл Тсл g Тсл н Тсл у
Ремонтопригод­ность	Среднее время восстановления Вероятность восстановления Коэффициент ремонтосложности	ТВ РВ( t В ) R
Сохраняемость	Средний срок сохраняемости Гамма-процентный срок сохраняемости Назначенный срок хранения Установленный срок сохраняемости	Tc Tc g Tc н Tc y
Обобщенные показатели
Совокупность свойств	Коэффициент готовности Коэффициент технического использования Коэффициент оперативной готовности		КГ КТИ КОГ

1.2.1 Показатели, характеризующие безотказность

 

Вероятность безотказной работыотдельного изделия оцени­вается как:

 

 

где Т – время от начала работы до отказа;

t – время, для которого определяется вероятность безотказ­ной работы.

Величина T может быть больше, меньше или равна t. Следо­вательно,  

Вероятность безотказной работы – это статистический и от­носительный показатель сохранения работоспособности одно­типных изделий серийного производства, выражающий вероят­ность того, что в пределах заданной наработки отказ изделий не наступает. Для установления значения вероятности безотказной работы серийных изделий используют формулу для среднеста­тистического значения:

 

 

где N – число наблюдаемых изделий (или элементов);

N_o – число отказавших изделий за время t;

N_р – число работоспособных изделий к концу времени t испытаний или эксплуатации.

Вероятность безотказной работы является одной из наиболее значимых характеристик надежности изделия, так как она охва­тывает все факторы, влияющие на надежность. Для вычисления вероятности безотказной работы используются данные, накап­ливаемые путем наблюдений за работой при эксплуатации или при специальных испытаниях. Чем больше изделий подвергает­ся наблюдениям или испытаниям на надежность, тем точнее определяется вероятность безотказной работы других однотип­ных изделий.

Так как безотказная работа и отказ – взаимно противопо­ложные события, то оценку вероятности отказа(Q(t)) опреде­ляют по формуле:

Расчет среднестатистического времени наработки до отказа (или среднего времени безотказной работы) по результатам на­блюдений определяют по формуле:

 

 

где N_o – число элементов или изделий, подвергнутых наблюде­ниям или испытаниям;

T_i – время безотказной работы i-го элемента (изделия).

Статистическую оценку среднего значения наработки на от­каз вычисляют как отношение суммарной наработки за рас­сматриваемый период испытаний или эксплуатации изделий к суммарному числу отказов этих изделий за тот же период вре­мени:

 

 

Статистическую оценку среднего значения наработки между отказамивычисляют как отношение суммарной наработки из­делия между отказами за рассматриваемый период испытаний или эксплуатации к числу отказов этого (их) объекта(ов) за тот же период:

 

 

где т – число отказов за время t.

1.2.2 Показатели долговечности

 

Статистическая оценка среднего ресурса такова:

 

 

где Т_рi – ресурс i-го объекта;

N – число изделий, поставленных на испытания или в экс­плуатацию.

Гамма-процентный ресурсвыражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью γ процентов не дос­тигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс явля­ется основным расчетным показателем, например для подшип­ников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя в возможности его определения до завершения ис­пытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Назначенный ресурс– суммарная наработка, при достиже­нии которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным ресурсом понимается технически обосно­ванная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конст­рукцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределах которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Статистическую оценку среднего срока службы определяют по формуле:

 

 

где Т_слi – срок службы i-го изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью g, выраженной в процентах. Для его расчета используют соотно­шение

Назначенный срок службы – суммарная календарная продол­жительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независи­мо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономически обоснованный срок службы, обеспечиваемый кон­струкцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого изделие не должно достигать предельного состояния.

Основной причиной снижения показателей дол­говечности изделия является износ его деталей.

1.2.3 Показатели ремонтопригодности

 

Вероятность восстановления– Р_В(t_В) представляет собой веро­ятность того, что случайное время восстановления изделия t_В будет не более заданного, т.е.

 

Среднее время восстановления определяют по формуле:

 

 

где T_вk – время восстановления k-го отказа объекта, равное сум­ме времени затраченного на отыскание отказа t_о и времени t_у на его устранение;

т – число отказов объекта за заданный срок испытаний или эксплуатации.

Коэффициент аварийного простоя К_а является показателем, характеризующим вероятность восстановления изделия в любой момент времени,

 

 

где t_i – время простоя до ремонта i-ro изделия

t_Вi – время восстановления i-го изделия;

п – число отказов.

Коэффициент ремонтосложности оценивает объем ремонт­ных работ за год в физических единицах ремонтосложности. Коэффициент ремонтосложности есть сумма коэффициентов ремонтосложности механической части машины R _M и электри­ческой ее части R_Э:

 

 

Единица ремонтосложности механической части r_м – это ремонтосложность некоторой условной машины, трудоемкость капитального ремонта механической части которой, отвечающе­го по объему и качеству требованиям ТУ на ремонт, равна 50 ч в неизменных организационно-технических условиях среднего ремонтного цеха машиностроительного предприятия.

Единица ремонтосложности электрической части r_э – это ремонтосложность некоторой условной машины, трудоемкость капитального ремонта электрической части которой, отвечаю­щего по объему и качеству требованиям ТУ на ремонт, равна 12,5 ч в тех же условиях, что и r_м..

Исходными данными для определения ремонтосложности различных моделей оборудования являются технические характеристики, содержащиеся в паспортах, а также эмпирические формулы и коэффициенты, отражающие специфику оценивае­мых машин и оборудовании.

Коэффициент ремонтопригодности детали, узла, изделия К_рем.пр. применяется для характеристики изделия при устранении неисправности отдельных узлов и деталей.

Коэффициент ремонтопригодности узла (детали) изделия характеризуется отношением времени непосредственного выполнения ремонта (замены) отдельного узла (детали) к общим затратам времени на ремонт изделия, включая выявление дефекта изделия, его разборку, сборку и наладку.

 

1.2.4 Показатели сохраняемости

 

Сроком сохраняемости называется календарная продолжитель­ность хранения и (или) транспортирования изделия в заданных условиях, в течение и после которой значения показателей ка­чества остаются в установленных пределах.

Показателем сохраняемости оценивают статистическими ме­тодами по результатам испытаний.

Сред­ний срок сохраняемости определяют по формуле:

 

 

где Т_с – срок сохраняемости i-го изделия.

Гамма-процентный срок сохраняемости – календарная про­должительность хранения и (или) транспортирования изделия, в течение и после которой показатели безотказности, долговеч­ности и ремонтопригодности изделия не выйдут за установленные пределы с вероятностью g, выраженной в процентах.

Назначенный срок храненияесть календарная продолжитель­ность хранения в заданных условиях, по истечении которой при­менение изделия по назначению не допускается независимо от его технического состояния.

Установленным сроком сохраняемости называют технико-экономически обоснованный (или заданный) срок хранения, обес­печиваемый конструкцией и эксплуатацией, в пределах которо­го показатели безотказности, долговечности и ремонтопригод­ности остаются теми же, какими они были у изделия до начала его хранения и (или) транспортирования.

 

1.2.5 Показатели транспортабельности

 

Показатели транспортабельности характеризуют способность продукции сохранять свою пригодность (надежность) в процес­се транспортирования, а также приспособленность к перемеще­нию, не сопровождающемуся эксплуатацией или использованием.

В группу показателей транспортабельности входят харак­теристики подготовительных и заключительных операций, свя­занных с транспортированием изделия к месту его назначения. Подготовительными операциями являются, например, упа­ковывание, погрузка изделия на транспортное средство, креп­ление и т.п. Заключительные операции таковы – снятие креп­лений, разгрузка, распаковывание, сборка, установка на рабочее место и т.п.

Показатели транспортабельности изделия выбираются и оце­ниваются применительно к конкретному виду транспорта (ав­томобильному, железнодорожному, водному или воздушному), или даже к конкретному виду транспортных средств.

Основными показателями транспортабельности являются коэффициенты:

К_д – коэффициент, характеризующий долю транспортируемых изделий, которые сохраняют в заданных (до­пустимых) пределах свои первоначальные свойства;

K_v – ко­эффициент максимально возможного использования емкости, объема или грузоподъемности транспортного средства или тары.

Коэффициент K_д,характеризующий долю транспортируемых изделий, сохраняющих в заданных пределах свои первоначаль­ные свойства за время транспортирования, рассчитывают по формуле:

 

 

где Q _B – масса (вес) или количество в штуках или иных едини­цах измерения продукции (изделий), выгруженной из транс­портного средства и сохранившей значения других показа­телей качества в допустимых пределах;

Q_n – масса изделий, количество в штуках или иных единицах измерения, погру­женных в транспортное средство для транспортирования.

Коэффициент К_д является комплексным показателем, харак­теризующим одновременно транспортабельность и сохраняемость в процессе транспортирования.

Коэффициент K_v максимального возможного использования объема транспортного средства или тары для транспортирова­ния изделий определяют по формуле:

 

 

где N_В – максимальное возможное использование емкости транс­портного средства или тары, выраженное в единицах про­дукции;

V– объем единицы продукции;

и – емкость транс­портного средства или тары;

Y– коэффициент нормативных потерь емкости транспортного средства (например, для устрой­ства проходов).

Кроме вышеприведенных коэффициентов используются экономические показатели транспортабельности, т.е показатели, характеризующие затраты, обусловленные выполнением операций подготовки к транспортированию, са­мого транспортирования, а также заключительных работ после транспортирования.

Большое разнообразие изделий, а также способов и средств их транспортирования не позволяют дать полный перечень по­казателей транспортабельности. Однако к показателям транспор­табельности относят и такие, как:

– средняя трудоемкость подготовки одного изделия к транспортированию (включая упаковку, погрузку и крепление),

– средняя стоимость подготовительных к транспортированию операций,

– средняя стоимость перевозки одного изделия на расстоя­ние 1 км определенным видом транспорта или определен­ным транспортным средством,

– средняя трудоемкость или стоимость разгрузки и других заключительных операций транспортирования,

– средняя продолжительность погрузки и разгрузки партии продукции конкретного количества из, например, желез­нодорожного вагона определенного типа.

 

1.2.6 Обобщенные показатели надежности

 

Коэффициент готовности К_г характеризует вероятность того, что изделие окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых при­менение изделия по назначению не предусматривается.Среднее статистическое значе­ние К_г определяют по формуле

 

 

где t_i – суммарная наработка i-го изделия в заданном интервале эксплуатации,

t_i – суммарное время восстановления i-го из­делия за этот же период эксплуатации,

N – число наблюда­емых изделий в заданном интервале эксплуатации.

Если на заданном интервале эксплуатации определены сред­нее значение наработки на отказ и среднее время восстановле­ния изделия после отказа, то

 

 

где Т_о – средняя наработка изделия на отказ, т е. показатель безотказности,

Т_в – среднее время восстановления или вре­мя вынужденных простоев изделия из-за отказов – показа­тель ремонтопригодности

Коэффициент технического использования К_ТИ рассчитывают по формуле:

 

 

Где Т_о – средняя наработка на отказ;

t_ТО – продолжительность технических обслуживании;

t_Р – продолжительность плановых ремонтов;

t_В – продолжительность неплановых восстановлений.