Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Закон'
Цей Закон регулює відносини, що виникають під час розміщення, обігу цінних паперів і провадження професійної діяльності на фондовому ринку, з метою з...полностью>>
'Закон'
Знать: основные понятия права, Конституцию Российской Федерации, конституционное право; основы трудового права; административного права; уголовного п...полностью>>
'Закон'
1. Амортизируемое имущество распределяется по амортизационным группам в соответствии со сроками его полезного использования. Сроком полезного использ...полностью>>
'Реферат'
Считаю, что внеклассная работа по русскому языку, как и по любой другой школьной дисциплине, является неотъемлемой частью учебно-воспитательного проц...полностью>>

Курс лекций для студентов по специальности I 37. 02. 03 «Техническая эксплуатация погрузочно-разгрузочных, путевых, дорожно-строительных машин и оборудования»

Главная > Курс лекций
Сохрани ссылку в одной из сетей:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра «Детали машин и подъемно-транспортные механизмы»

В. А. ДОВГЯЛО

Методы повышения работоспособности

машин и механизмов

Курс лекций для студентов по специальности I – 37. 02. 03

«Техническая эксплуатация погрузочно-разгрузочных, путевых, дорожно-строительных машин и оборудования»

Гомель 2003

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..

1 Показатели качества и технического уровня машин…………………………

2 Работоспособность машин……..……………………………………………....

2.1 Показатели надежности машин…...……………………………………….

2.2 Основные факторы физического старения машин………………………

3 Обеспечение надежности машин на этапах проектирования,

изготовления и эксплуатации……………….………………………………….

4 Проектирование машин. Основные положения и этапы…………………….

5 Материалы, обеспечивающие снижение материало-, энерго- и

трудоемкость машин……………………………………………………………

5.1 Полимеры и композиционные материалы на их основе…………………

5.2 Ленточные антифрикционные материалы………………………………...

6 Специализация производства и типизация производственных процессов…

7 Технологические методы повышения работоспособности машин

при их изготовлении…………………………………………………………....

7.1 Обеспечение точности размеров и качества поверхности деталей

при механической обработке………………………………………………

7.2 Механическое упрочнение деталей……………………………………….

7.3 Термическая, химико-термическая и термомеханическая обработка

деталей………………………………………………………………………

8 Нанесение упрочняющих и износостойких металлических покрытий……..

8.1 Нанесение электролитических и химических покрытий………………...

8.2 Газопламенное и электротермическое напыление……………………….

9 Обеспечение требуемого качества и сборки узлов, агрегатов и

машины в целом…………………………………………………………………

10 Методы снижения остаточных напряжений в деталях и конструкциях

машин…………………………………………..................................................

11 Повышение надежности и долговечности деталей машин

при их эксплуатации…………………………………………………………..

11.1 Ремонт машин. Классификация и основные положения………………

11.2 Дефектация деталей………………………………………………………

11.3 Типичные дефекты деталей, подлежащих восстановлению………….

12 Восстановление деталей. Классификация основных методов……………..

13 Способы восстановления посадки между сопряженными поверхностями

деталей…………………………………………………………………………

14 Методы восстановления деталей, основанные на пластическом

деформировании материала…………………………………………………..

15 Способы восстановления деталей сваркой, наплавкой и приваркой

металлов………………………………………………………………………..

15.1 Газовая (газопламенная) наплавка………………………………………

15.2 Электротермическая наплавка………………………………………….

16 Методы восстановления деталей с использованием синтетических

материалов……………………………………………………………………..

16.1 Восстановление деталей с применением анаэробных материалов…...

16.2 Восстановление деталей с применением клеевых материалов……….

16.3 Восстановление деталей методом молекулярной холодной сварки….

16.4 Восстановление деталей с помощью полимерных покрытий…………

17 Основные тенденции развития ресурсосберегающих технологий в

машиностроении……………………………………………………………….

Литература…………………………………………………………………………

Введение

Современное машиностроение, в том числе транспортное и строительное, развивается по пути снижения потребления энергии, топлива, материалов и сырья, а также уменьшения трудозатрат при изготовлении машиностроительной продукции. При этом машины должны обеспечивать максимально возможную производительность при высоком качестве работ. Достижение столь высоких требований, обеспечение высокой работоспособности машин с учетом изменяющихся нагрузок, режимов и условий эксплуатации неразрывно связано с эксплуатационной надежностью машин, с устранением причин непредвиденных отказов ее элементов. Наибольшее число отказов обусловлено износом рабочих органов и узлов трения, а также другими видами разрушений, связанных с взаимодействием сопрягаемых деталей в узлах и механизмах машины. В этой связи решение проблемы надежности машин затрагивает в основном материаловедческие и технологические аспекты.

Повышение надежности машин является значительным резервом роста эффективности производства путевых, дорожно-строительных и погрузочно-разгрузочных работ. Ее показатели связаны со всеми этапами создания машин: надежность закладывается на этапе конструирования, а затем обеспечивается соответствующими мероприятиями на этапах изготовления и эксплуатации.

1 Показатели качества и технического уровня машин

При выборе машин для определенного вида работ (земляных, дорожных, путевых и др.), при разработке или модернизации серийной конструкции, при определении конкурентоспособности машиностроительной продукции необходимо иметь представления о ее качестве, о ее техническом и эксплуатационном уровне. Качество машины характеризуется широким спектром свойств, которые обуславливают ее пригодность удовлетворять требованиям потребителя в соответствии с показателями. В этой совокупности свойств имеются как единичные характеристики, позволяющие судить только об одном параметре машины, так и комплексные , которые охватывают несколько параметров машины.

В общем случае для оценки уровня продукции машиностроения, в том числе погрузочно-разгрузочных, путевых, дорожно-строительных машин и оборудования, используют Единую систему конструкторской документации (ЕСКД), составляя карту ее технического уровня и качества. Показатели, определяющие качество и эффективность машин можно условно разделить на следующие группы:

1) технико-экономические показатели, характеризующие эффективность машин по основным техническим параметрам (мощность, производительность, энерго- и материалоемкость, выработка и др.);

2) Конструктивные показатели, которые характеризуют качество и свойства конструкции машины (надежность, унификация и стандартизация элементов конструкции и др.);

3) Эксплуатационные показатели, характеризующие работу машины в производственных условиях (типоразмерность, мобильность, проходимость, универсальность и др.);

4) Технологические показатели, которые характеризуют трудоёмкость изготовления деталей и узлов, а также сборки и разборки машины.

Из всех показателей характеризующих качество и технико-экономическую эффективность машин наиболее значимыми являются «показатели надежности». В работе [1] профессор В. И. Баловнев с коллегами оценил значимость более 30 показателей машин по коэффициенту их весомости на базе экспериментальных данных. Наибольший коэффициент весомости имеет надёжность, что свидетельствует о её роли в обеспечении работоспособности машин различного назначения.

2 Работоспособность машин

2.1 Показатели надёжности машин

Надёжность – это свойство машины сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих её способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Надёжность является комплексным свойством, которое оценивают по четырем показателям – безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости (или по сочетанию этих свойств).

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

Долговечность – это свойство машины непрерывно сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

(Предельное состояние – состояние машины, при котором её дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление её работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно).

В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы машины по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления её работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании. Отметим, что для невосстанавливаемых изделий, понятия долговечности и безотказности практически совпадают.

Ремонтопригодность – это приспособленность машины к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособности путём проведения технического обслуживания и ремонта. Отметим, что с усложнением технических систем, всё труднее найти причины отказов (в сложных системах время поиска занимает более 50 % общего времени восстановления работоспособности). Важность этого показателя определяется огромными затратами на ремонт машин.

Сохраняемость – это свойство машины сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортирования. Отметим существенные значения этого показателя для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запчастей.

Объекты (машины) подразделяют на:

– невосстанавливаемые;

– восстанавливаемые.

Надёжность машины характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное и неработоспособное.

Исправное состояние – состояние машины, при котором она соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Неисправное состояние – состояние машины, при котором она не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Работоспособное состояние – состояние машины, при котором она способна выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативно-технической и конструкторской документации (нормативно-техническая документация – стандарты, технические условия и прочая документация).

Таким образом, неработоспособное состояние является непременно неисправным. Но неисправное состояние не обязательно неработоспособное (например, повреждение капота или крыла автомобиля). Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, ведущие к отказам.

Показатели надёжности разделяют в соответствии с упомянутыми свойствами на показатели: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Показатели надёжности могут быть единичными (т.е. характеризующими одно свойств, составляющих надёжность) и комплексными, относящихся к нескольким свойствам объекта.

К единичным показателям относятся показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

К комплексным показателям надёжности машин относятся коэффициенты готовности, технического использования, а также удельные суммарные трудоёмкости ремонта или Т.О. Как правило, они относятся к сложным системам и автоматическим комплексам.

Коэффициент технического использования (Кт.и) – это отношение математического ожидания времени работоспособного состояния на некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени работоспособного состояния и всех постоев для ремонтов и технического обслуживания.

,

где Т – суммарное время пребывания в работоспособном состоянии;

Тр – время ремонта;

Тт.о – время техобслуживания.

Коэффициент готовности (Кг) – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме периодов, в которых эксплуатация не предусматривается. Коэффициент определяют как отношение математических ожиданий времени нахождения в работоспособном состоянии к математическим ожиданиям суммы этого времени и времени внеплановых ремонтов.

,

где – суммарное время внепланового восстановления.

К основным понятиям в теории надёжности относится отказ.

Отказ – это событие, которое заключается в нарушении работоспособности машины.

Наработка – это продолжительность (или объём) работы машины.

Наработка машины от начала эксплуатации до предельного состояния называется ресурсом.

В отличие от ресурса срок службы – это календарная продолжительность эксплуатации машины от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.

Под предельным состоянием понимают состояние машины, при котором дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена (вследствие изменения заданных параметров ниже установленных пределов, нарушения требований безопасности и др.).

Как уже отмечалось, показатель надёжности – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, определяющих надёжность машины.

В качестве основных показателей надёжности дорожных машин и их узлов используют следующие характеристики:

– гамма-процентный ресурс ;

– средний ресурс до капитального ремонта (или до списания );

– коэффициент технического использования Кт.и и готовности Кг .

В свою очередь эти показатели связаны с другими характеристиками:

1) вероятностью безотказной работы Р(t) – вероятность того, что в пределах заданной наработки (t) отказ не возникнет;

2) наработкой на отказ tн;

3) наработкой до отказа элементов tд.

Наработка до отказа – математическое ожидание наработки до отказа невосстанавливаемого изделия.

Средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течении этой наработки.

Интенсивность отказов () – показатель надёжности невосстанавливаемых изделий, равный отношению среднего числа отказавших в единицу времени объектов к числу объектов, оставшихся работоспособными (этот показатель более чувствителен, чем вероятность безотказной работы, особенно для изделий высокой надёжности).

,

где ,

N0 – общее число элементов;

n – число отказавших элементов.

Гамма-процентный ресурс – наработка, в течении которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью (%).

Гамма-процентный ресурс определяют из выражения

,

где – вероятность того, что за ресурс объект не достигнет пре-

дельного состояния;

– вероятность достижения предельного состояния.

2.2 Основные факторы физического старения машин

В процессе эксплуатации машины со временем под действием разнообразных факторов происходит ухудшение её функциональных и других свойств (т.е. старение машины) вплоть до момента, когда она становится непригодной для дальнейшего использования по назначению.

Различают две формы старения:

1) моральное старение, которое состоит в том, что со временем технико-экономические характеристики машины становятся хуже исходных, которыми она располагала на момент поступления потребителю;

2) физическое старение, которое является результатом воздействия на машину и её элементы температуры, окружающей среды, механических нагрузок и радиации.

Основной причиной морального старения является появление на рынке более совершенных машин, обеспечивающих повышение технико-экономических и других показателей. Следует отметить, что моральное старение не вызывает отказа машины в отличие от физического старения.

Именно физическое старение, обусловленное воздействием на машину упомянутых факторов, является причиной отказов, т.е. переходов машины в неработоспособное состояние.

Физическое старение (ФС) является результатом воздействия времени, окружающей среды и механических нагрузок, радиации и др.

Вследствие ФС наблюдается ухудшение технических характеристик (точности, быстродействия, экономичности, безопасности). Критерием физического старения является, как правило, показатель технического состояния, поддающийся контроля, например, расход топлива в единицу времени, уровень шума и вибрации, состав выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и др.

Именно физическое старение способствовало возникновению ремонтного производства. Оно (ФС) сдерживается современными техническим обслуживанием и ремонтом.

Нарушение работоспособности машины и её элементов регламентируются нормативно-технической документацией. Причины нарушения работоспособности и перехода машины в неработоспособное состояние могут быть самыми разными. Для выявления причин возникновения отказов и их влияния на надёжность машин, отказы целесообразно классифицировать по ряду основных признаков.

По критерию отказы разделяют на функциональные и параметрические. Отказ функционирования приводит к частичному или полному прекращению выполнения функций элементов или машины в целом. Очень часто отказ функционирования связан с поломками деталей или узлов машины.

Параметрический отказ приводит к выходу значений параметров или характеристик машины или её элементов за допускаемые пределы. Как правило, подобные отказы не ограничивают возможности функционирования машины, но исходя, из требований нормативно-технической документации машина считается, неработоспособной.

По причинам возникновения отказы разделяют на конструкционные, технологические и эксплуатационные. Конструкционные отказы могут быть обусловлены ошибками на этапе конструирования. К ним относятся непродуманная (неудачная) конструкция сборочной единицы, неверно подобранная посадка в подвижных и неподвижных соединениях, ошибочно выбранный материал, несоответствие расчётных данных по прочности и износостойкости деталей и узлов машины нагрузочным режимам при эксплуатации.

Технологические отказы связаны с нарушениями требований технологии на этапе изготовления машины. К ним можно отнести дефекты в материале деталей, необнаруженные контролем нарушения центрирования и соосности, параллельности и перпендикулярности осей при механической обработке деталей; несоблюдение условий химико-термической, термической и другой обработки деталей; отступления от технических условий сборки сборочных единиц и машины в целом и др.

Эксплуатационные отказы могут быть обусловлены нарушением режимов работы или правил эксплуатации машины. Это могут быть проявления нагрузок, превышающих установленные пределы, невысокий уровень технического обслуживания, ошибочный выбор горюче-смазочных материалов, низкое качество запасных частей и др.

Конструкционные и технологические отказы выявляются в основном в приработочный период. Об этом свидетельствует график зависимости потока отказов (среднего числа отказов λ(t) за единицу времени) от времени наработки, представленный на рисунке 2.1. Видно, что в период приработки поток отказов достаточно высок, затем на участке, соответствующем периоду нормальной эксплуатации, он практически не меняется, а затем при t > tэкспл поток резко возрастает из-за резкого увеличения износа деталей в узлах трения машины, что делает её эксплуатацию нерациональной.

По условиям возникновения и развития отказы разделяют на внезапные и постепенные.

Наиболее опасными для машины являются внезапные отказы, которые характеризуются резким (скачкообразным) ухудшением одного или нескольких параметров машины. Как правило, они возникают в результате случайного внезапного воздействия внешних факторов, превышающих допустимые нормы, или грубых нарушений условий эксплуатации (ударов, перегрузок, поломок и прочее). Вследствие этого элементы машины теряют свои свойства, необходимые для нормальной эксплуатации машины, или же разрушаются.

Постепенные отказы характеризуются постепенным ухудшением одного или нескольких параметров машины, обусловленного процессами старения деталей, узлов и элементов машины. Как правило, развитие постепенных отказов можно предупредить с помощью системы технического обслуживания и ремонта машины.

По данным профессора Каракулева А. В. в средней по сложности отечественной машине отказ появляется через 15…20 дней эксплуатации, для устранения которого требуется в среднем 50…70 чел-час. труда квалифицированных специалистов.

В основе нарушений работоспособности машин, в основе их физического старения лежат процессы изнашивания поверхностей деталей и узлов машин, а также процессы изменения свойств материалов деталей, конструкции и узлов машин при их эксплуатации.

2.2.1 Изнашивание деталей и узлов машин

Изнашивание (износ) – это процесс постепенного изменения геометрических размеров и формы элементов машины (рабочих органов, ходового оборудования, сопряженных деталей и др.) при трении.

Трение и износ оказывают существенное влияние на надёжность машины. С потерями на трение связано значительное повышение энергоёмкости земляных работ при разработке грунта землеройными и землеройно-транспортными машинами, а также существенное ухудшение энергетических характеристик различных транспортирующих машин. При эксплуатации отказы машин, связанные с изнашиванием ее деталей и элементов, более часты, чем отказы, обусловленные потерей прочности. Во многом это связано со спецификой проектирования отечественных машин: как правило, ответственные детали машин обязательно рассчитывают на прочность, но ни одно подвижное сопряжение не проверяют на износостойкость. В лучшем случае возможность влияния износа на прочность и долговечность сопрягаемых деталей закладывается на стадии проектирования в виде коэффициентов, увеличивающих запас их прочности.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. План мероприятий по оптимизации структуры и приведению объемов подготовки специалистов в соответствие с потребностью народного хозяйства

    Закон
    ПЛАН МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ И ПРИВЕДЕНИЮ ОБЪЕМОВ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В СООТВЕТСТВИЕ С ПОТРЕБНОСТЬЮ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА НА 2006-2008 ГОДЫ 147
  2. Методические рекомендации по планированию и организации времени,необходимого на изучение дисциплины

    Методические рекомендации
    Студент должен: знать классы, виды и типы путевых и строительных машин, значение унификации и взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц при эксплуатации машин;
  3. Курс лекций для руководителей образовательных учреждений Том 1

    Курс лекций
    Охрана труда: курс лекций для руководителей образовательных учреждений / д.э.н., профессор А.Л. Сафонов, В.К.Свиридов, д.э.н., профессор Н.П. Пашин, д.
  4. Курс лекций кемерово 2005 Составители

    Курс лекций
    Курс лекций составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины «Бухгалтерский учет» и с учетом требований государственного образовательного стандарта по специальности 0601 «Экономика и бухгалтерский учет» (в пищевой промышленности)
  5. Практикум для студентов всех форм обучения Гомель 2010

    Практикум
    С17 Товароведение и таможенные исследования : практ. для студентов всех форм обучения / Г. П. Самбук, И. И. Цалкова, А. Ф. Пищик ; М-во образования Респ.

Другие похожие документы..