книги из ГПНТБ / Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин

АНИЛОВИЧ В. Я., ДЬЯЧЕНКО В. А., МАНЧИНСКИЙ Ю. А., СЫЧЕВ И. П., ЯРЕМЕНКО А. Ф.

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ

НАДЕЖНОСТЬ

сельскохозяйственных

машин

Под редакцией доктора технических наук,

профессора Аниловича В. Я.

Издательство „Ураджай“ Минск 1974

От а в т о р о в

Предлагаемая читателю книга, содержащая ориги­ нальный материал, в значительной степени основана на материалах собственных исследований авторов, выпол­ ненных ими в лаборатории надежности УкрНИИСХОМ в 1966—1971 гг. В ее главах также обобщены результаты некоторых испытаний, проведенных в МИС (в Запад­ ной, Украинской, Центрально-Черноземной и др.) и на заводах сельскохозяйственного машиностроения (Дне­ пропетровском комбайновом и др.).

В книге рассматриваются актуальные вопросы экс­ плуатационной надежности, которые пришлось решать авторам, работающим в области изучения и повышения надежности сельскохозяйственных машин.

Большая часть приводимых ниже материалов в той или иной степени уже нашла отражение в действующей отрасли нормативно-технической документации и тем самым получила внедрение в промышленность. Напри­ мер, методика сбора и обработки информации о надеж­ ности; показатели надежности и их статистическая оцен­ ка; элементы планирования испытаний, включающие рекомендации по времени испытаний и необходимому количеству испытуемых образцов. Здесь эти материалы систематизированы, пополнены примерами, изложены так, чтобы они стали доступны возможно большему числу ИТР сельского хозяйства.

Методы анализа и расчета элементов машин на на­ дежность по результатам измерений нагруженности и износа, приводимые в книге, являются эффективным практическим средством для прогнозирования сроков службы изделий. Особенно перспективным, по-видимому,

.является метод сбора информации путем микрометража деталей в ремонтных мастерских с последующим про­ гнозом ресурса, по изложенной в книге методике. Мето­ ды повышения надежности машин обкаткой могут быть использованы при их изготовлении и ремонте.

3

В в е д е н и е

Современная наука характеризуется процессами дифференциации и интеграции, появлением так назы­ ваемых стыковых областей человеческих знаний. К кате­ гории основных и важных направлений в современной науке относится проблема надежности и долговечности,

ности изделий, рассматривает влияние внешних и внут­ ренних воздействий на процессы, происходящие в изделиях, создает основы расчета надежности и прогно­ зирования отказов, изыскивает способы повышения на­ дежности при проектировании и изготовлении изделий, а также способы сохранения надежности при эксплуа­ тации, определяет методику сбора, учета и анализа ста­ тистических сведений, характеризующих надежность.

В теории надежности рассматриваются количествен­ ные показатели надежности, устанавливается связь меж­ ду ними и экономической эффективностью, разрабаты­ ваются методы проведения испытаний на надежность и методы обработки и оценки результатов этих испыта­ ний, рассматриваются методы контроля надежности, методы обоснования режимов профилактических (регла­ ментных) работ при эксплуатации изделий, методы обос­ нования норм запасных частей. Теория надежности разрабатывает методы установления оптимальных пока­ зателей надежности, методы выбора конструктивных схем, обеспечивающих заданную надежность, оптималь­ ные методы отыскания неисправностей в сложных си­ стемах и т. д.

Для решения значительной части вопросов, возникаю­ щих в теории надежности, оказываются необходимыми

5

методы теории вероятностей и математической статисти­ ки. Как бы мы не стремились к сохранению условий постоянства в процессе производства и эксплуатации машин, однородности исходных материалов, неизбежные колебания всех этих компонентов приводят к существен­ ному разбросу свойств готовых изделий. Основное свойство машин — это их работоспособность. Утрата ра­ ботоспособности носит случайный характер, то есть раз­ ные машины одного типа выходят из строя в различное время. Это происходит из-за того, что реальная машина работает в условиях случайных колебаний действующих нагрузок, температур, влажности, запыленности и т. д. Даже при относительно полном постоянстве внешних причин, влияющих на работоспособность машины, изме­ нения, происходящие внутри металла или в сопряжениях, являются случайными. Часть рассеивания вызывается различием свойств металла разных плавок или примене­ нием различных процессов изготовления полуфабрикатов (ковка, прессование и т. д.). Другая часть рассеивания обусловлена различием условий изготовления и испы­ тания деталей. Например, при термической обработке в разных партиях возможны отклонения в режимах на­ грева, выдержки и охлаждения. Различие в свойствах может быть вызвано механической обработкой деталей, например, вследствие неодинаковой заточки резцов, качества абразивного материала. Условия эксплуатации также существенно влияют на работоспособность машины (плотность почвы, засоренность полей, микропрофиль дорог и т. д.).

Из-за рассеивания сроков службы машин нельзя за­ ранее предсказать длительность безотказной работы отдельной машины, но в то же время по относительно большой партии этих изделий можно делать достаточно точные предсказания о доле их, способной проработать то или иное время, о причинах поломок и т. д. В резуль­ тате создается типичная обстановка, когда целесооб­ разно применять методы математической статистики.

В соответствии с теми задачами, которые решает тео­ рия надежности, необходимо рассмотреть несколько групп вопросов.

На первой стадии изготовления изделия — проекти­ ровании, необходимо думать об обеспечении надежно­ сти: правильно выбрать материалы, оценить диапазон изменения нагрузок, разработать предохранение от пе­ регрузок, оценить сохранность изделия и т. д., выполнить

6

ориентировочный расчет надежности, предусмотреть возможный вид и характер отказов и мероприятия по их устранению. После изготовления изделия — провести тщательные испытания его на надежность. Для этого следует обоснованно разработать план испытания и дос­ товерно оценить результаты, полученные при экспери­ ментах. Проверка качества выпускаемой в серийном производстве продукции также является задачей теории надежности. Надежность машины существенно зависит от грамотности ее эксплуатации. Методы обеспечения надежности в эксплуатации, методы и сроки профилак­ тики и технической диагностики также входят в круг вопросов, изучаемых теорией надежности. Важно не только поддерживать запроектированную надежность машины, но и непрерывно работать над ее повышением. Методы повышения надежности машин весьма разно­ образны. Их рассмотрение является предметом изучения в теории надежности.

Проблема надежности является не только проблемой технической, но и экономической. Повышение и обеспече­ ние заданной надежности не дается даром и требует определенных затрат. Поэтому возникает необходимость оценить экономическую целесообразность тех или иных разработок и требований к надежности.

Развитие и применение теории надежности во всех отраслях промышленности не вызывает сомнений. И в сельскохозяйственном машиностроении очевидна необ­ ходимость в использовании этих методов для повышения качества сельскохозяйственных машин.

Для иллюстрации и подтверждения изложенного целесообразно привести некоторые соображения и при­ меры. По данным расчетов научно-исследовательского института ВИСХОМ [1.4], среднегодовые затраты на ре­ монт и технический уход в процентах от балансовой стоимости машины составляют для комбайнов: зерно­ уборочных 10, силосоуборочных 15—20, кукурузоубороч­ ных 20—25, свеклоуборочных 15; для плугов 25—30, сея­ лок 15—18 [1.5].

При этих расчетах полагали отношение стоимости ремонта к цене запасных частей как 2:1, а затраты на техуход определены в размере 37% от стоимости ремон­ тов. Моральное старение машин по данным этого же института порядка 11—12 лет. Следовательно, за весь срок эксплуатации машины до списания затраты на под­ держание ее работоспособности существенны. По-види­

7

Гл а в а /. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

Рассмотрим основные термины и 'понятия, необходи­ мые для рассмотрения теории надежности элементов и систем. Они регламентированы ГОСТом 13377-67.

Основные термины можно разбить на четыре группы. Группа I — объекты. Наиболее общее наименование объекта ■— изделие, понимаемое в широком смысле. Это могут быть различные машины, устройства, приборы, а также их агрегаты, узлы и отдельные элементы. Если изделие предназначено для самостоятельного выполне­ ния заданных функций, то его называют системой. Си­ стема состоит из элементов. Например, комбайн пред­ ставляет собой систему, а детали и узлы комбайна — рама, колеса, редукторы, валы, подшипники, отдельные

механизмы — могут рассматриваться как элементы.

Группа I I — состояние и события. С точки зрения надежности изделия могут находиться в состоянии рабо­ тоспособности, исправности, неисправности, отказа.

Работоспособность — это состояние изделия, при ко­ тором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным в отношении основных па­ раметров, характеризующих нормальное выполнение за­ данных функций (эксплуатационных показателей изде­ лия). Такие параметры называют функциональными, в отличие от неосновных параметров, не влияющих на эксплуатационные показатели изделия и его работо­ способность.

Примером основного параметра может служить ка­ чественный показатель любой сельскохозяйственной ма­ шины. Например, качество Глубины заделки семян сеял­ кой. Примером неосновного параметра может служить толщина слоя краски, которой покрыта машина. Если сеялка не обеспечивает необходимой глубины заделки семян, то ока не работоспособна. Если же она имеет плохую окраску, но удовлетворяет качеству заделки се­

9