Driftbarhet är produktens tillstånd där den kan utföra en given funktion med de parametrar som fastställs av kraven i teknisk dokumentation . Misslyckande är en störning . Egenskapen hos ett element eller system att kontinuerligt upprätthålla driftbarhet under vissa driftsförhållanden ( tills det första felet) kallas tillförlitlighet . Tillförlitlighet är egenskapen hos ett objekt att kontinuerligt bibehålla ett hälsosamt tillstånd under en viss tid eller drifttid .
Arbetskapacitet är också den potentiella förmågan hos en individ att utföra ändamålsenliga aktiviteter på en given effektivitetsnivå [1] under en viss tid . Effektiviteten beror på de yttre förutsättningarna för aktivitet och individens psykofysiologiska resurser .
Styrka - förmågan hos en del att motstå förstörelse eller plastisk deformation under inverkan av applicerade belastningar . Styrkaär huvudkriterietförprestanda, eftersom ömtåliga delar inte kan fungera.
Allmänna metoder för hållfasthetsberäkningar , som ges i avsnitt 2 "Grunderna för hållfasthetspålitlighet " , har diskuterats i detalj i förhållande till specifika delar och är i form av tekniska beräkningar.
Förstörelsen av delar av maskinen leder inte bara till fel på hela det mekaniska systemet utan också till olyckor . Styrkeberäkningar utförs:
I de flesta fall anses ett brott mot styrkan som förekomsten i den del av en spänning som är lika med gränsen ( s pred ., t pred . ). För att säkerställa tillräcklig styrka (säkerhetsmarginal) måste följande villkor uppfyllas: s £ [ s ]=( s före /[ s ]); t £ [ t ]=( t före /[ s ]); s ³ [ s ].
Beroende på materialets egenskaper och belastningens karaktär accepteras följande som brottspänning: sträckgräns , draghållfasthet (vid beräkning av statisk hållfasthet) eller uthållighetsgräns med en lämplig cykel av spänningsförändringar (vid beräkning av utmattning styrka - uthållighet). Vid konstruktion bör det beaktas att utmattningsmotståndet minskar avsevärt i närvaro av spänningskoncentratorer som är förknippade med delarnas strukturella form ( filéer , spår, hål , etc.) eller med tillverkningsfel (repor, sprickor, etc.) .).
I vissa fall arbetar delar under belastningar som orsakar varierande kontaktspänningar s n i ytskikten , vilket leder till utmattningsspjälkning av kontaktytorna. Beräkningen i detta fall görs från tillståndet för uthållighet hos arbetsytorna.
Tillåten säkerhetsfaktor [ s ] ställs in på basis av differentialmetoden som en produkt av partialkoefficienter: [ s ] =s 1 s 2 s 3 , vilket återspeglar: s 1 - tillförlitlighet hos formler och konstruktionsbelastningar; s 2 - enhetlighet av mekaniska egenskaper hos material; s 3 - specifika säkerhetskrav.
Den tillåtna säkerhetsfaktorn [ s ] i förhållande till sträckgränsen vid beräkning av delar av plastmaterial under inverkan av konstanta spänningar sätts till minimum med tillräckligt noggranna beräkningar ([ s ] = 1,3 ... 1,5). Säkerhetsfaktorn i förhållande till draghållfastheten vid beräkning av delar av spröda material, även vid konstanta spänningar, tilldelas ganska stor ([ s ] ³ 3). Detta beror på risken för förstörelse, även om den maximala spänningen överstiger den slutliga styrkan en gång. Säkerhetsfaktor för uthållighetsgräns; tilldelas relativt liten
([ s ] =1,5 ... 2,5), eftersom enstaka överbelastningar inte leder till förstörelse.
För strukturer vars förstörelse är särskilt farligt för människors liv och miljön (lyftmekanismer, ångpannor, etc.), regleras säkerhetsfaktorer, såväl som beräknings-, design- och driftmetoder av Gosgortekhnadzor- standarderna .
Styvhet - förmåga att motstå förändringar i form och storlek under belastning. Styvhetsberäkningen ger möjlighet att begränsa de elastiska deformationerna av delar inom de tillåtna gränserna under specifika driftsförhållanden (till exempel försämras kvaliteten på växelingreppochlagerdriftsförhållandenmedstora axelavvikelser). Betydelsen av styvhetsberäkningarökarpå grund av att förbättringen av konstruktionsmaterial sker huvudsakligen i riktning mot att öka deras hållfasthetsegenskaper ( och ), medan elasticitetsmodulerna E(styvhetskaraktäristik) ökar något eller till och med förblir konstanta. Styvhetsnormer sätts på grundval av driftpraxis och beräkningar. Det finnsfallnär dimensionerna som erhålls från hållfasthetsvillkoret visar sig vara otillräckliga när det gäller styvhet.
Beräkningar för styvhet är mer arbetskrävande än beräkningar för hållfasthet. Därför är de i vissa fall begränsade endast till det senare, men de tar medvetet ökade säkerhetsfaktorer för att säkerställa korrekt styvhet på ett så indirekt sätt.
I vissa fall är det nödvändigt att ta hänsyn till förskjutningar orsakade inte bara av allmänna, utan också av kontaktdeformationer, d.v.s. utföra beräkningar av kontaktstyvhet.
Stabilitet - egenskapen hos en produkt att behålla sin ursprungliga balansform. Stabilitet är ett kriterium för prestanda för långa och tunna stavar som arbetar i kompression, såväl som tunna plattor som utsätts för kompression av krafter som ligger i deras plan, och skal som utsätts för externt tryck eller axiell kompression. Förlusten av stabilitet hos delar kännetecknas av det faktum att de, som är under belastning efter ytterligare deformation med en liten mängd inom elasticitetsgränserna, inte återgår till sitt ursprungliga tillstånd. Förlust av stabilitet uppstår när lasten F så kallade kritiska värdet F cr , vid vilket det sker en skarp kvalitativ förändring i deformationens natur. Stabilitet kommer att säkerställas om F £ F cr .
Vid beräkning av stabilitet tilldelas ökade säkerhetsfaktorer, vilket är förknippat med konventionella beräkningar baserade på antagandet om lastens centrala verkan, och om det finns en förskjutning av kraftanbringningspunkten i förhållande till tyngdpunkten av sektionen sjunker värdet på den kritiska kraften kraftigt.
Värmebeständighet - en dels förmåga att arbeta vid höga temperaturer. Uppvärmning av delar orsakas av maskiners arbetsprocess och friktion i kinematiska par och kan orsaka skadliga konsekvenser: en minskning av materialets hållfasthetsegenskaper och utseendet på krypning (ökning i deformation under belastning med ökande temperatur); förändring i de fysiska egenskaperna hos gnuggytor; försämring av noggrannhet; en minskning av skyddsförmågan hos oljefilmer, och följaktligen en ökning av slitaget på delar; ändrade luckor i delarna som passar ihop, vilket kan leda till att de fastnar och fastnar.
För att förhindra de skadliga effekterna av överhettning på driften av maskiner utförs termiska beräkningar och vid behov görs lämpliga designförändringar, såsom forcerad kylning, en ökning av värmeöverföringsytan etc.
Slitstyrka - delars egenskap att motstå slitage, det vill säga processen med gradvisa förändringar i storlek och form på delar som ett resultat avfriktion. I det här fallet ökar gapen i de kinematiska paren, vilket i sin tur leder till en kränkning av noggrannheten, uppkomsten av ytterligare dynamiska belastningar, en minskning av tvärsnittet och följaktligen till en minskning av styrkan, till en minskning ieffektivitetoch en ökning av buller. Med den nuvarande 85 ... 90% av maskinerna som ett resultat av slitage, vilket orsakar en kraftig ökning av driftskostnaderna på grund av behovet av att regelbundet kontrollera deras tillstånd och reparation. För många typer av maskiner överstiger kostnaden för reparationer och underhåll på grund av slitage vida kostnaden för en ny maskin.
Beräkningen av delar för slitstyrka består antingen av att bestämma de förhållanden som säkerställer vätskefriktion (driftsättet när kontaktytorna är åtskilda av ett tillräckligt lager smörjmedel), eller i att säkerställa deras tillräcklig hållbarhet genom att tilldela gnidningen lämpliga tillåtna tryck ytor.
Vibrationsmotstånd är förmågan hos en struktur att fungera i det önskade intervallet av lägen utan oacceptabla vibrationer. De effekter som orsakas av vibrationer har diskuterats i avsnitt 1.5.
De huvudsakliga arbetsområdena som ger vibrationsstyrka och vibrationsmotstånd är: eliminering av vibrationskällor ( balansering av roterande massor och balanseringsmekanismer ); skapandet av strukturer av sådan styvhet att det inte finns någon risk för vibrationsresonans, och utvecklingen av effektiva medel för vibrationsskydd för en person - en operatör som styr höghastighetsfordon, tekniska maskiner och maskiner med vibrationsverkan, där resonans och vibrationseffekter gör det möjligt att öka arbetsproduktiviteten till en lägre kostnad.
Tillförlitlighet , som ett prestandakriterium, uppskattas av sannolikheten P(t) för att upprätthålla driftbarhet under en given livslängd (tillförlitlighetskoefficient): P (t) \u003d 1-n (t) / n, där n (t) är antalet delar som har misslyckats vid tidpunkten t eller slutet av drifttiden; n är antalet testade delar.
Sannolikheten för felfri drift av en komplex produkt är lika med produkten av sannolikheten för felfri drift av dess komponenter.
Produkttillförlitlighet kan uppnås genom att uppfylla ett antal krav i alla stadier av design, tillverkning och drift. Dessa inkluderar följande: