Проблемы надежности деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы надежности деталей машин

Надежность является общей проблемой для всех отраслей машиностроения. Надежность изделия зависит от необходимой наработки, которая может исчисляться в часах работы. Надежность характеризует непрерывность и длительность работы машины без ремонта. Надежной считается конструкция, обеспечивающая бесперебойную работу машины в течение определенного, довольно длительного срока ее эксплуатации. Вероятность выхода такой техники из строя в течение этого периода времени очень мала. В качестве факторов, определяющих надежность деталей машин можно условно выделить две группы факторов:

· факторы, связанные с деятельностью человека, то есть свыбором схематичного и конструктивного решения при проектировании машин, с организацией рациональной системы ремонтов и технического обслуживания в период эксплуатации;

· объективные факторы (неблагоприятное влияние внешней среды, связанное с климатическими, методологическими, биологическими, физико-химическими и другими воздействиями). Факторы, увеличивающие ее и уменьшающие.

Исследования показали, что для физического износа деталей (узлов) машин под воздействием трения характерны три последовательные стадии: интенсивный износ в период приработки, более медленной нарастание износа в период нормальной работы; прогрессирующее нарастание износа после того, как он достигает определенной величины.

Анализ работы оборудования показывает, что потеря работоспособности является следствием одновременного воздействия случайных, внезапных повреждений и постепенных процессов изнашивания и старения деталей оборудования. Знание физических закономерностей процессов дает возможность прогнозировать надежность деталей и более точно оценивать надежность оборудования. Физические закономерности процесса изнашивания описываются конкретными законами. Но по причине многообразия и переменности действующих факторов эти зависимости приобретают вероятностный характер, и поэтому при анализе изнашивания используется математический аппарат теории вероятности и математической статистики.

Скорость процесса разрушения материала зависит от времени и ряда параметров, которые характеризуют условия эксплуатации, состояния материала и другие факторы, влияющие на протекание процесса разрушения, меняющиеся во времени.

При работе машины происходят непредвиденные изменения и колебания нагрузок, поэтому приведенная функциональная зависимость приближенно отражает физическую сущность процесса, но она может предсказать возможный ход процесса при различных сочетаниях параметров.

Существо проблемы надежности заключается, в конечном счете, в изменчивости материалов и элементов во времени при заданных условиях эксплуатации. Поэтому знание проблем надежности связано с изучением представлений о процессах разрушения материалов, их изменчивости во времени при заданных условиях эксплуатации. Любой отказ возникает, как правило, в результате постепенного накопления необратимых изменений в элементах (кроме случаев непредвиденной концентрации нагрузок).

Ошибки проектирования, погрешности в производстве и эксплуатации изделия также сказываются на его надежности. Одним из основных показателей надежности деталей машин является долговечность. Под долговечностью понимают срок службы машины до предельного физического износа. Долговечность деталей машин - один из главных элементов, определяющих надежность машин в целом. Увеличение долговечности деталей позволяет сократить число, объем и продолжительность ремонтов, уменьшить расход запасных частей и увеличить сроки службы машин. Повышение долговечности деталей, а следовательно, и повышение надежности машин являются важной проблемой, решаемой на стадии их эксплуатации и ремонта. С целью повышения и сохранения расчетных значений долговечности деталей машин используются различные методы: конструктивные, технологические и эксплуатационно-ремонтные.

Долговечность деталей и оборудования в целом зависит, прежде всего, от долговечности наиболее ответственных деталей и частей. Задача повышения долговечности должна решаться в трех направлениях: конструкторском - на стадии проектирования, технологическом - при изготовлении, эксплуатационном - в процессе использования, технического обслуживания и ремонта.

При конструировании оборудования решаются главные задачи создания рациональной конструкции машины - упрощение кинематической схемы, правильный выбор материалов, обеспечение равнопрочности основных деталей и сборочных единиц, обеспечение экономичности и эффективности машины в целом. На стадии конструирования необходимо выбрать такие размеры деталей, чтобы обеспечить условия их работы, при которых интенсивность изнашивания будет минимальной. В этом случае необходимо принять наивыгоднейшие нагрузки и скорости относительного перемещения трущихся поверхностей, предусмотреть наиболее совершенные устройства для смазки, выбрать оптимальные посадки в сопряжениях. Для повышения долговечности машины конструктор обязан предусмотреть высокую ремонтопригодность ее основных частей, то есть обеспечить простоту обслуживания и ремонта машины. Одна из эффективных мер в этом направлении - максимальная унификация сборочных единиц и деталей, которая дает возможность изготовить машины из типовых сборочных единиц и агрегатов, благодаря чему можно быстро и просто заменить в них изношенные части на местах эксплуатации и ремонтировать в централизованном порядке на хорошо оснащенных специализированных предприятиях.

Технологические способы повышения долговечности позволяют добиться уменьшения интенсивности изнашивания деталей соответствующей обработкой рабочих поверхностей и их упрочнением. К технологическим направлениям повышения долговечности оборудования относятся: подбор оптимальных сочетаний химического состава и структуры материала деталей; применение оптимальных способов формообразования заготовок деталей и термической обработки; выбор оптимальных условий механической обработки; улучшение геометрических параметров рабочих поверхностей деталей; применение упрочняющих способов обработки рабочих поверхностей деталей.

Одним из технологических направлений повышения долговечности машин являются мероприятия по улучшению физико-механических характеристик материалов, используемых для изготовления деталей машин. Основные прочностные характеристики будущих деталей формируются уже на стадии изготовления заготовок этих деталей, посредством литья, обработки давлением. К технологическим методам относятся объемная и поверхностная закалка, химико-термическая обработка, применение которых во много раз увеличивает срок службы деталей. Так, например, борирование и азотирование деталей, работающих в абразивной среде, увеличивает сроки их службы в 6-10 раз.

Технологические методы повышения долговечности и надежности деталей машин можно разбить на три группы:

· повышение качества и эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей;

· объемное изменение структуры и химического состава материала с целью улучшения его механических характеристик;

· объемное изменение структуры материала в сочетании с поверхностным упрочнением.

К методам упрочняющей технологии относят также методы повышения твердости, прочности и чистоты рабочих поверхностей деталей машин. Повышение прочности и износостойкости поверхностного слоя деталей машин особенно важно, так как, во-первых, все процессы изнашивания протекают в поверхностных слоях и не затрагивают глубинные слои металла деталей; во-вторых, на поверхностных слоях остаются следы механической обработки (микроцарапины, ожоги), являющиеся местами концентрации напряжений, и термической - микротрещины; кроме того, поверхностные слои детали испытывают наибольшие напряжения при деформациях изгиба и кручения. К методам упрочняющей технологии могут быть отнесены и методы нанесения износостойких покрытий, и методы механического упрочнения поверхностного слоя деталей.

Эксплуатационные свойства изделий в значительной степени определяются качеством изготовления деталей, характеризующимся в основном геометрическими параметрами, физико-механическими и физико-химическими свойствами рабочих поверхностей. Исходя из условий эксплуатации, к качеству рабочих поверхностей, точности изготовления деталей и их физико-механическим свойствам предъявляются различные требования. Перечисленные свойства рабочих поверхностей деталей зависят от применяемого материала и формируются посредством определенных технологических приемов. Основной задачей технологии машиностроения является разработка технологических процессов, обеспечивающих изготовление деталей машин с наилучшими эксплуатационными свойствами.

Изучение влияния совместного действия силовых и физико-химических факторов, взаимодействия трущихся поверхностей с учетом их геометрических и физических свойств и поверхностных явлений в связи со смазкой и наличием поверхностно-активных веществ позволяет полученные закономерности на субмикроскопическом уровне распространить на всю рабочую поверхность. Полученные в результате такого анализа физические закономерности используются при оценке работоспособности оборудования и разработке мероприятий по повышению его надежности.

Список литературы

надежность долговечность деталь

1. Пучков П.В., Покровский А.А., Ноздрин М.А. Повышение долговечности баков для пенообразователя пожарных автоцистерн // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2014. - Т.1. - №1 (5). - с. 413-417.

2. Киселев В.В., Зарубин В.П., Никитина С.А., Покровский А.А. Разработка новых смазочных композиций, повышающих надежность пожарной техники // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. - 2014. - Т. 3. - №1 (19). - с. 62-68.

3. Зарубин В.П., Полетаев В.А., Киселев В.В., Никитина С.А., Покровский А.А. Перспективы применения нанопорошков силикатов в смазочных материалах, используемых в пожарной технике // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2014. - №9. - с. 19-24.

4. Пучков П.В., Покровский А.А., Топоров А.В. К вопросу повышения надёжности ходовых винтов // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2015. - Т. 2. - №1 (6). - с. 83-86.

5. Киселев В.В., Топоров А.В., Никитина С.А., Пучков П.В., Покровский А.А., Зарубин В.П., Легкова И.А. Повышение качественных характеристик моторных масел за счет введения присадок // В сборнике: Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии Материалы международной научно-технической конференции: (XVIII Бенардосовские чтения). - 2015. - с. 330-333.

6. Покровский А.А., Пучков П.В., Легкова И.А. Использование расчета магнитных полей методом конечных элементов при создании конструкций комбинированных магнитожидкостных уплотнений // Интернет-журнал Науковедение. - 2016. - Т. 8. - №5 (36). - с. 92.

7. Топоров А.В., Полетаев В.А., Покровский А.А., Киселев В.В., Пучков П.В., Зарубин В.П. Новые конструкции комбинированных магнитожидкостных уплотнений // Сборник 17-й Международной плесской научной конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям сборник научных трудов. - 2016. - с. 421-429.

8. Зарубин В.П., Покровский А.А., Легкова И.А., Моисеева Е.Ю. О выборе методики проведения триботехнических исследований смазочных материалов // В сборнике: Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. - 2016. - с. 26-27.

Размещено на Allbest.ru