- •Кафедра инжиниринга технологического оборудования
- •НадежносТь техНологИчесКого оборудования
- •150404 «Металлургические машины и оборудование» направления
- •150400 «Технологические машины и оборудование»
- •Аннотация
- •Содержание
- •Предисловие
- •Глава 4 посвящена эксплуатационной надежности технологических машин и оборудования, рассмотрены особенности испытаний на надежность с целью оценки показателей безотказности и долговечности.
- •Список обозначений
- •Введение
- •1. Основы теории надежности
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Математические зависимости для оценки надежности
- •1.2.1. Функциональные зависимости надежности
- •1.2.2. Теорема о сложении вероятностей
- •1.2.3. Теорема об умножении вероятностей
- •1.2.4. Формула полной вероятности
- •1.3. Показатели надежности
- •1.4. Распределения, используемые в теории надежности
- •1.4.1. Распределения и области их применения
- •1.4.2. Экспоненциальный (показательный) закон
- •1.4.3. Нормальный закон распределения
- •1.4.4. Логарифмическое нормальное распределение
- •1.4.5. Распределение Вейбулла
- •1.4.6. Совместное действие внезапных и постепенных отказов
- •Контрольные вопросы
- •2. Надежность элементов и систем технологического оборудования
- •2.1. Надежность невосстанавливаемого элемента
- •2.1.1. Вероятность отказа и вероятность безотказной работы.
- •2.1.2. Интенсивность отказов.
- •2.1.3. Средняя наработка до отказа
- •2.2. Надежность восстанавливаемого элемента
- •2.2.1. Восстанавливаемый элемент в случае мгновенного восстановления
- •2.2.2. Распределение Пуассона
- •2.2.3. Восстанавливаемый элемент с конечным временем восстановления
- •2.3. Надежность систем
- •2.3.1. Общие сведения
- •2.3.2. Система с последовательным соединением элементов
- •2.3.3. Система с параллельным соединением элементов
- •2.3.4. Надежность восстанавливаемых систем
- •Ненагруженное дублирование с восстановлением.
- •Облегченное дублирование с профилактиками.
- •Контрольные вопросы
- •3. Восстановление работоспособного состояния оборудования
- •3.1. Стратегии восстановления
- •3.2. Стратегии восстановления при внезапных отказах
- •3.2.1. Стратегия аварийных замен.
- •3.2.2. Стратегия плановых и аварийных полных замен.
- •3.2.3. Стратегия плановых и аварийных минимальных замен.
- •3.2.3. Стратегия аварийных минимальных замен.
- •3.3. Восстановление при постепенных отказах
- •3.3. Восстановление на основе задания лимита времени
- •3.5. Оценка эффективности принимаемых решений при техническом обслуживании
- •3.6. Ремонтопригодность машин
- •Контрольные вопросы
- •4. Эксплуатационная надежность металлургических машин
- •4.1. Испытания на надежность
- •4.1.1. Общие сведения.
- •4.1.2. Биноминальный план испытаний.
- •4.1.3. Планы испытания на надежность с измерением наработок.
- •4.2. Оценка показателей безотказности
- •4.2.1. Оценивание показателей на основе параметрических методов
- •Экспоненциальное распределение.
- •Нормальное распределение.
- •Логарифмическое нормальное распределение
- •Распределение Вейбулла
- •4.2.2. Оценивание показателей на основе непараметрических методов
- •4.2.3. Оценивание показателей безотказности при испытаниях с измерением определяющего параметра (величины износа)
- •4.3. Оценка показателей долговечности
- •4.3.1. Модели оценивания
- •4.3.2. Непараметрические модели оценивания
- •4.3.3. Оценивание среднего ресурса на основании информации о величине износа
- •4.3.3. Оценивание остаточного ресурса
- •Контрольные вопросы
- •Повышение надежности технологического оборудования
- •Пути повышения надежности
- •Повышение надежности оборудования при проектировании
- •Повышение надежности оборудования при изготовлении
- •Повышение надежности оборудования при эксплуатации
- •Экономический подход к надежности оборудования.
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Словарь терминов (glossary)
- •Библиографический список
- •Приложение а Элементы теории вероятности и математической статистики, используемые в теории надежности
- •Вероятность события
- •Случайные величины
- •Нормальное распределение
- •Определение параметров закона распределения
- •Интервальные оценки параметров нормального распределения
- •Проверка статистических гипотез
- •6.1. Общие сведения.
- •6.2. Сравнение дисперсий.
- •6.3. Сравнение средних.
- •6.4. Проверка однородности наблюдений.
- •7. Оценка близости эмпирического и теоретического распределений.
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
- •Приложение д
- •Приложение е
- •Приложение ж
- •Приложение з
Повышение надежности оборудования при изготовлении
Организация производства машин, применяемые технологические процессы и методы контроля оказывает решающее значение на показатели надежности. Все компоненты технологического процесса (метод обработки, применяемое оборудование, последовательность операций, режимы обработки и др.) определяет показатели качества машины. Известно, что аналогичные детали, изготовленные различным образом, имеют разный предел выносливости, даже если для них применен один и тот же материал.
Показатели качества машины, сформированные в процессе производства, определяют её эксплуатационные свойства, как например, износостойкость, прочность, жесткость и др. Повышение стабильности технологического процесса и контроль, исключающий изготовление деталей с параметрами, не соответствующие заданным, обеспечивают выпуск надежных машин.
Износостойкость зависит от состава, структуры и механических характеристик материалов, не которые влияют виды и режимы обработки. Во многом износостойкость определяется геометрическими и физико-химическими параметрами поверхностного слоя, которые формируются при выполнении технологических операций.
На усталостную прочность деталей влияют механические свойства материалов, состояние поверхностных слоев, наличие дефектов и концентраторов напряжений. Так, при механической обработке в поверхностном слое детали возникают растягивающие остаточные напряжения, которые предел выносливости. Применение технологических процессов, создающих в поверхностном слое сжимающие напряжения, повышает сопротивление детали усталостному разрушению. Этот факт следует учитывать в случае изготовления деталей, работающих при знакопеременных нагрузках и высоких температурах.
Для защиты металлов от коррозии широко применяют различные виды покрытий (электролитические, химические, полимерные и др.). Коррозионная стойкость этих покрытий, находящихся под воздействием агрессивных сред, зависит не только от вида и химического состава, но и от режимов его нанесения и возможности регулировать и контролировать протекание этого процесса. Интенсивные коррозионные разрушения характерны для конструкций, работающих в жидких средах, вызывающих электрохимическую коррозию. Особенно опасный вид разрушения – коррозионное растрескивание – возникает при одновременном действии агрессивной среды и повторно-переменных нагрузок.
Одним из основных методов обеспечения надежности технологических процессов является контроль качества и надежности продукции в процессе её изготовления на всех стадиях производства и испытаний.
На предприятиях промышленности применяют два метода статистического контроля качества: текущий контроль технологического процесса и выборочный метод контроля. Метод статистического контроля (регулирования) качества позволяет своевременно предупреждать брак в производстве и, таким образом, непосредственно вмешиваться в технологический процесс. Выборочный метод контроля не оказывает непосредственного влияния на производство, так как он служит для контроля готовой продукции, позволяет выявить объем брака, причины его возникновения в технологическом процессе или же качественные недостатки материала.
Анализ точности и стабильности технологических процессов позволяет выявить и исключить факторы, отрицательно влияющие на качество изделия.
