Надежность и ремонт машин

Ярославская Государственная  Сельскохозяйственная академия 

Кафедра технического сервиса 
 
 

Контрольная работа по предмету

“Надежность и ремонт машин ” 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1) Ремонтопригодность— свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. 
 

Восстанавливаемой называют систему, которая в процессе своей эксплуатации допускает ремонт, к невосстанавливаемым - соответственно система, которая в процессе выполнения своих функций в силу причин технического либо экономического характера, проведение ремонтов не допускает.

К числу широко применяемых показателей ремонтопригодности объектов относят следующие. 

Среднее время  восстановления Тв – это математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа. 

Вероятность восстановления v (t) — это вероятность того, что  время восстановления Тв объекта (элемента или системы) будет меньше времени t, т.е. не превысит заданного: 

v (t) = v (Tв < t).                       

Вероятность невосстановления w (t) — это вероятность того, что  время восстановления Тв объекта (элемента или системы) будет больше или  равно времени t: 

w (t) = w (Tв ≥  t) = 1 — v (t).           

Интенсивность восстановления μ(t) в момент времени t, отсчитываемый от начала восстановления, — это отношение плотности вероятности восстановления к вероятности невосстановления: 

μ(t) = v'(t)/w (t) = w'(t)/w (t).          

Для оценки ремонтопригодности наибольшее применение получил показатель – среднее время восстановления после отказа. 

Статистическая  оценка среднего времени восстановления может быть получена по результатам  наблюдения за n однотипными электросетевыми  объектами с приблизительно одинаковыми  условиями эксплуатации и ремонта: 

,                                    

где Ni – число  отказов с последующим выполнением  ремонтно-восстановительных работ  на i-ом объекте, причем Ni = 0,1,2,…; 

n – количество  наблюдаемых объектов; 

tвij  - время,  затраченное на проведение ремонтно-восстановительных работ на i-ом объекте при j-м его отказе, причем j = 0,1,2,..., Ni;    i = 1,2..., n. 

А время восстановления, например, выключателей можно определить по другой формуле. К примеру, при  внезапных отказах выключателей отключившиеся элементы (генерирующие агрегаты, трансформаторы, ЛЭП) в большинстве случаев могут быть введены в работу раньше, чем будет произведен ремонт выключателя. При этом длительность их простоя (время восстановления) определяется временем, необходимым для выполнения переключений в РУ: 

Tср = T0 + Tрnр,                             

где T0 — постоянная составляющая, равная времени, необходимому для того, чтобы обслуживающий  персонал мог прийти в РУ и установить характер повреждения (для подстанций с обслуживанием Т0 = 0,1 -0,3 ч); 

Тр = 0,1 ч —  время для отключения (включения) разъединителя; 

nр — число  разъединителей, которые должны  быть отключены (включены) для  отделения поврежденного выключателя  и ввода отключившихся элементов  в работу. 

Заметим, что среднее время восстановления представляет собой среднее значение времени отыскания и устранения имеющейся неисправности. При этом учитывается как среднее время проведения ремонтных работ по восстановлению повредившегося или отказавшего оборудования, так и среднее время, необходимое для проведения оперативных переключений по восстановлению нормальной схемы электроустановки или замене отказавшего оборудования резервным. 

Выделяют следующие  показатели сохраняемости объектов. 

Средний срок сохраняемости– это математическое ожидание срока сохраняемости. 

Гамма-процентный срок сохраняемости– это срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью , выраженной в процентах. 

Назначенный срок хранения — срок хранения, по достижении которого хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния. 

В качестве показателя сохраняемости рекомендуется использовать средний срок сохраняемости. 
 

Все рассмотренные  показатели надёжности устанавливаются  для конкретного вида и типа оборудования, аппаратуры и конструкций посредством проведения заводских испытаний по определённой программе или на основе статистических данных об имевших место отказах за определённый период эксплуатации объектов и вычисления статистических оценок. Последнее даёт наиболее реальные оценки для электрической сети с учётом существующей в ней организацией и условиями эксплуатации. В этой связи следует отметить значимость качественного расследования и учёта технологических нарушений в элементах электрической сети, позволяющие сформировать полную многолетнюю базу данных по аварийности для получения статистических оценок надёжности. 
 
 
 

2) сновной причиной нарушения работоспособности машин и возникновения отказов являются изменения, происходящие в материалах деталей в результате трения и изнашивания. 

Исследованием процессов трения и изнашивания  деталей машин занимается наука  — трибоника. Основы теории трения и изнашивания разработаны советскими учеными П. А. Ребиндером, В. Д. Кузнецовым, Л. К. Зайцевым, И. В. Крагельским, М. М. Хрущевым, Б. И. Костецким. 

Внешним трением  называют явления сопротивления  относительному перемещению, возникающего между двумя телами в зонах  соприкосновения поверхностей по касательным  к ним . Основной характеристикой  внешнего трения является сила трения — сила сопротивления относительному перемещению двух тел при трении. Преодоление силы трения на пути перемещения тел носит название работы трения. 

В зависимости  от отсутствия или наличия движения различают трение покоя и трение движения. 

Трение покоя представляет собой трение двух тел при микросмещениях до перехода к относительному движению, а трение движения — трение двух тел, находящихся в относительном движении. 

В свою очередь  трение движения подразделяется на следующие  виды: трение качения и скольжения. 

Трение скольжения характерно тем, что скорости тел  в точке касания различны по величине и направлению или по величине или по направлению. В свою очередь  трение качения представляет собой  трение движения двух твердых тел, при  котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению. В зависимости от наличия смазочного материала различают трение без смазочного материала и трение со смазочным материалом. 

Трение без  смазочного материала представляет собой трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида, а трение со смазочным материалом характеризуется тем, что трение происходит при наличии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида. 

Понимание сущности процессов трения обусловливает правильный выбор конструктивных и эксплуатационных мероприятий, направленных на повышение долговечности элементов машин. На характер трения влияют качество рабочих поверхностей сопряженных деталей и их физические свойства. 

Трение без смазочного материала всегда сопровождается механическим повреждением трущихся поверхностей, упругопластическим деформированием, задирами, интенсивным теплообразованием, возникновением шума и вибрации. Для этого вида трения характерно как механическое, так и молекулярное взаимодействие поверхностей. 

Наличие смазочного материала между трущимися поверхностями  не только уменьшает трение вследствие скольжения слоев смазки друг по другу. Смазка, проникая в имеющиеся на поверхности деталей микропоры, снижает пластическую деформацию материала, способствует перераспределению давления и, таким образом, обеспечивает благоприятные условия приработки поверхностей. В результате трения наблюдается явление, носящее название изнашивание. 

Изнашивание —  процесс разрушения и отделения материала от поверхности твердого тела и накопления его остаточной деформации, проявляющейся в постепенном изменении размеров и форм тела. 

При эксплуатации машин интенсивность изнашивания  деталей не является постоянной. В  начальный период работы наблюдается довольно быстрый износ (результат изнашивания) деталей участок 0 —а). Продолжительность этого периода обусловливается качеством поверхности и режимом работы механизма. 

При правильном выборе режимов приработки (участок 0— а)довольно быстро устанавливается определенная шероховатость поверхностей. При такой шероховатости наступает период так называемого нормального или установившегося изнашивания (участок а—б).Этот период характеризуется небольшой, примерно постоянной по величине степенью изнашивания и продолжается до тех пор, пока изменение размеров или формы деталей не повлияют на условия их работы. Накопление изменений геометрических размеров и физико-механических свойств деталей ведет к ухудшению условий работы сопряжения. Основным фактором при этом является повышение динамических нагрузок вследствие увеличения зазоров в трущихся парах. В результате наступает период прогрессивного изнашивания (участок б — в). 

Существует несколько  классификаций изнашивания. Наиболее распространенной является классификация в соответствии с ГОСТ 23.002—78. В зависимости от характера преобладающих факторов различают механическое и коррозионно-механическое изнашивание. 

Механическое  изнашивание возникает в результате механических воздействий. К этому  виду изнашивания относят абразивное и усталостное. 

Абразивное изнашивание  возникает в результате режущего или царапающего действия твердых  тел или частиц. Эти тела или  частицы, обладая большей, чем металл, твердостью, разрушают поверхность  деталей и резко увеличивают  их износ. Примерами абразивного изнашивания могут служить изнашивание деталей открытых сопряжений машин — шкворней, подшипников катков гусеничного хода и др. 

В результате действия твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе и перемещающихся относительно изнашивающегося тела, происходит гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание. Примером гидроабразивного изнашивания может служить изнашивание гидроцилиндров, насосов и распределителей а газоабразивного — изнашивание деталей двигателя внутреннего сгорания. 

Механическое  изнашивание или газа носит название эрозионного изнашивания. Эрозионному  изнашиванию подвергаются жиклеры  карбюратора, распылители форсунок, клапаны двигателя и некоторые  другие детали машин. 

Механическое  изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя металла носит название усталостного изнашивания. Этот вид изнашивания наблюдается на рабочих поверхностях зубьев шестерен. 

Кавитационное изнашивание — гидроэрозионное  изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное повышение давления или температуры. Кавитационному изнашиванию могут подвергаться гильзы блока цилиндров двигателя, лопасти водяного насоса системы охлаждения и др. 

Одним из наиболее опасных и разрушительных видов  изнашивания является заедание, которое  возникает в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность. Этот вид изнашивания характерен для многих сопряжений машин. 

Коррозионно-механическое изнашивание характеризуется процессом  трения материала, вступившего в  химическое взаимодействие со средой. При этом на поверхности образуются новые менее прочные химические соединения, которые в процессе работы сопряжения удаляются с продуктами износа. Примером этого вида изнашивания является изнашивание деталей цилиндропоршневой группы двигателя в результате воздействия таких агентов коррозии, как серная, сернистая и органические кислоты.