Понятие о качестве и надёжности машин. Составляющие надёжности машин

Министерство образования и науки Российской Федерации.

Астраханский государственный университет.

Кафедра: «Кафедра агроинженерии, мелиорации и агроэкологии»

Реферат по дисциплине:

«Надежность и ремонт машин»

Тема:

Понятие о качестве и надёжности машин. Составляющие надёжности машин.

 

 

Выполнил студент:                                            Лобинцев А. С.

Факультет:                                                     Аграрный

Курс, группа:                                        4-й курс, ДМХ-41

Специальность:     Механизация сельского хозяйства.

Преподаватель:

Давыдова С. А.

 «_____»______________20____г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань.

2013

Понятие о качестве машин.

Под качеством машины понимается совокупность её свойств, определяющих соответствие машины служебному назначению (СН) и отличающих ее от других машин. Качество каждой машины характеризуется рядом показателей, на каждый из которых должна быть установлена количественная величина с допуском на ее отклонения. Система качественных показателей с установленными на них количественными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины, получила название технических условий и норм точности на приёмку готовой продукции.

Оценка качества машин в эксплуатации позволяет выявить пути возможно более полного использования всех заложенных в машину и предусмотренных нормативно-технической документацией полезных свойств, а также организовать сбор эксплуатационной информации, необходимой для разработчиков машин, технологов и производственников. 

 Для оценки качества машин показательным является расход запасных частей, который характеризует долговечность деталей и узлов машины в эксплуатации. Ремонт машин (в частности, автомобилей) обходится очень дорого. Долговечность автомобилей после капитального ремонта резко снижается. Изготовление новых автомобилей обходится значительно дешевле, чем производство их капитального ремонта, поэтому целесообразно сократить количество планируемых капитальных ремонтов и обязательно обновлять автомобильный парк новыми автомобилями после осуществления всего лишь одного капитального ремонта. 

Для оценки качества машин, оборудования используются те же показатели, что и для оценки качества товаров длительного пользования: надежность, долговечность, экономичность. По точным измерительным приборам помимо названных характеристик применяется также такой показатель, как степень точности. 

В практике оценки качества машины не часто встречаются случаи, когда все ее показатели выше верхней или ниже нижней границы первой категории. 

Важным критерием оценки качества машин при эксплуатации является надежность оборудования, которая обусловлена его способностью выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или требуемой наработки. От надежности машины, ее способности работать длительное время без поломок, частых остановок на профилактические осмотры и на ремонт, трудоемкости ремонта, а также от повседневной готовности машины к работе зависят затраты времени и средств на обслуживание и ремонт при ее эксплуатации. 

Существенной особенностью оценки качества машин является необходимость учета факторов морального старения. Для этой цели следует сравнить реальные (достигнутые) показатели находящегося в эксплуатации оборудования с аналогичными показателями, отвечающими современному мировому уровню в данной области. Подобное сравнение часто служит доказательством необходимости обновления парка машин, его модернизации, а иногда также реконструкции цехов и предприятий. 

Для сельскохозяйственных машин существует ГОСТ 4.40-85 (система показателей качества продукции для с\х машин).

Понятие о надёжности машин

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам, условиям использования, технического обслуживания, ремонта и транспортирования.

Под объектом понимается техническое устройство, комплектующие изделия, материалы, топливо и т.д. Естественно, что надежность – свойство, присущее машинам и оборудованию.

Надежность – сложное свойство, включающее , в свою очередь, такие свойства, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Под безотказностью понимается свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени или определенной наработки.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

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

Под сохраняемостью понимается свойство объекта непрерывно сохранять исправное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Для различных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут иметь различную значимость. Например, тормозные устройства, сигнализаторы аварийной ситуации и другие технические средства должны обладать долговечностью, легковые и грузовые автомобили – долговечностью и ремонтопригодностью, лаки, краски – сохраняемостью.

Рассмотрим глубже приведенные определения свойств. Начнем с того, что безотказность и долговечность отражают две стороны события – отказ: первая – то, что он не произойдет в течение заданного времени, вторая – время, в течение которого он не произойдет. Поскольку отказ является случайным событием, то оба эти свойства характеризуются случайными величинами.

Всякое изделие с наработкой в большей или меньшей степени утрачивает безотказность. Вместе с тем есть изделия, продолжительность эксплуатации которых по разным причинам ограничена, в некоторых случаях изделия используются один раз. В случаях, когда продолжительность эксплуатации ограничена, безотказность его становится важнейшей составляющей надежности.

В тех случаях, когда продолжительность эксплуатации изделия неограниченна или очень велика и к тому же последствия отказов не связаны со значительным ущербом, на первый план в комплексе свойств, составляющих надежность, выходит долговечность.

Оценка долговечности изделия во многом зависит от того, является ли оно невосстанавливаемым или восстанавливаемым. На первый взгляд, невосстанавливаемое изделие в случае отказа становится непригодным для дальнейшего использования. В действительности это не так. Во-первых, наряду с полным отказом, т.е. полной потерей работоспособности изделия, существуют частичные отказы, возникновение которых приводит к снижению эффективности использования изделия по прямому назначению. Во-вторых, одно и то же изделие в зависимости от условий или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Для восстанавливаемых изделий существенное значение приобретает ремонтопригодность.

Отличительными особенностями этих свойств является то, что свойство «технологичность» обычно относится к основному производству, в котором все детали и узлы изготавливаются заново и ранее не эксплуатировались.

Ремонтопригодность можно рассматривать как технологичность ремонтного производства, в котором часть деталей, узлов и агрегатов изготавливается заново, часть ранее эксплуатировавшийся деталей, узлов и агрегатов подвергается восстановительным технологическим операциям. Таким образом, пригодность изделия к восстановлению представляет то, чем в первую очередь характеризуется ремонтопригодность.

Другой отличительной особенностью ремонтопригодности от технологичности является различие условий, в которых осуществляется ремонт и основное производство. Текущий ремонт проводится в условиях, близких условиям эксплуатации и ограниченных возможностях для устранения причин, снижающих работоспособность изделия.

Показатели надежности

Количественную характеристику свойств продукции, составляющих ее качество, называют показателями качества продукции. Надежность – сложное свойство, составляющее качество. Поэтому количественные характеристики свойств, составляющих надежность, принято называть показателями надежности объекта. Аналогичным образом по количеству свойств, которые характеризуют тот или иной показатель надежности, называют: единичным показателем надежности – количественную характеристику только одного свойства надежности объекта; комплексным показателем надежности – двух или более свойств надежности.

Свойства, составляющие надежность, характеризуются значительной степенью изменчивости. Невозможно точно указать, например, момент времени в который произойдет поломка той или иной детали машины. Отказы происходят в случайные моменты времени. Поэтому количественна оценка безотказности, долговечности, ремонтопригодности, сохраняемости различных изделий связана со случайными величинами, подчиняющимися вероятностным законам. При рассмотрении показателей надежности как единичных, так и комплексных руководствуются законами теории вероятностей и математической статистики, применяемыми в этих науках понятиями.

Показатели безотказности. Вероятностью безотказной работы в пределах заданной наработки называется вероятность того, что в пределах заданной наработки не произойдет отказ. Иногда этот показатель кратко называют вероятностью безотказной работы, что, строго говоря, лишено смысла.

К оценке безотказности технических устройств можно подойти и по-другому, поставив вопрос: какова в среднем наработка устройства, предшествующая отказу? Этот показатель безотказности называется средней наработкой до отказа, причем «средняя наработка» понимается, как математическое ожидание наработки до отказа.

Рассмотрим следующую ситуацию. Эксплуатируется невосстанавливаемое техническое устройство, т.е. такое, которое после первого отказа заменяется таким же новым. В этом случае плотность распределения наработки устройства до первого отказа   l(t)  будет определяться как плотность распределения до отказа вообще        f(t)   (т.е. не обязательно первого), деленная на вероятность безотказной работы устройства при рассматриваемой наработке.

l(t) = f(t)/P(t).

Перейдем теперь к восстанавливаемым техническим устройствам. В начальный момент времени устройство начинает работу и работает до отказа, который происходит в случайный момент времени  t. Предполагается, что устройство восстанавливается практически мгновенно, т.е. время на замену детали, узла, агрегата или на устранение причины отказа каким-либо другим способом пренебрежимо мало по сравнению со средней наработкой до отказа. Процесс возникновения отказов устройства и его восстановление образует поток отказов, причем число отказов    r(t)  в течение времени    t  является случайной величиной, подчиняющейся определенному распределению вероятностей. Если это распределение известно, то всегда можно определить математическое ожидание числа отказов в течение времени    t

 

                                              

 

и математическое ожидание числа отказов в интервале времени    t1, t2

 

                                     .

 

Функция

 

                                          

 

характеризует интенсивность потока отказов. Эта функция является частным случаем плотности вероятности возникновения отказов восстанавливаемого объекта, определяемого для рассматриваемого момента времени. Ее принято называть параметром потока отказов. Для ординарных потоков без последствия интенсивность потока совпадает с параметром потока. В этом случае стандартизованный показатель «Параметр потока отказов» может быть выражен

 

                                                 .

 

Важным показателем безотказности восстанавливаемых объектов является наработка на отказ, под которой понимается отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Вообще математическое ожидание числа отказов является функцией наработки объекта (устройства). Это легко понять, если учесть, что вследствие старения объекта, т.е. потери его полезных свойств с наработкой, отказы следуют более часто.

 

Показатели долговечности. Важным показателем долговечности является гамма-процентный ресурс, т.е. наработка, в течение которой техническое устройство не достигает предельного состояния с заданной вероятностью   g    процентов. Этот показатель отражает требование к долговечности устройства и означает ресурс, при котором в среднем продолжает функционировать   g     процентов технических устройств. Наиболее часто   g = 90 и тогда говорят: девяностопроцентный ресурс,         g = 95 – девяностопятипроцентный ресурс. При   g = 50    гамма-процентный ресурс называется медианным. Статистически медианный ресурс определяется как средний член упорядоченной выборки ресурсов объема при нечетном  N  или среднее арифметическое двух средних членов упорядоченной выборки при четном    N.

Гамма-процентный ресурс определяется обработкой результатов испытаний соответствующих технических устройств. Тем самым устанавливается фактический гамма-процентный ресурс. Наряду с этим в стандартах, ТУ и других НТД устанавливаются требования к гамма-процентному ресурсу, которые должны быть выполнены разработчиками и изготовителями объекта. Проверка выполнения указанных требований осуществляется в процессе контрольных испытаний.

 

Средним ресурсом называется математическое ожидание ресурса. Следует отметить, что нередко в литературе встречаются неправильные толкования относительно среднего ресурса как показателя надежности. Они сводятся к тому, что средний ресурс не может применяться как показатель надежности, поскольку примерно половина изделий будет обладать ресурсом меньше среднего. Но средний ресурс следует рассматривать как параметр распределения ресурса, причем для правильного представления о распределении ресурса как случайной величины надо знать вид этого распределения (гамма, Вейбулла, нормальное, логарифмически нормальное и др.) и другие его параметры. В частном случае, когда ресурс подчинен экспоненциальному распределению достаточно знать только один параметр – средний ресурс.