Основы теории старения машин
Из рассмотренных ранее положений видно, что машины в процессе использования утрачивают свои первоначальные характеристики, заложенные при изготовлении.
Процесс утраты начальных характеристик был назван процессом старения. Старение - это процесс постепенной утраты работоспособности во времени. Знание процесса старения полезно специалистам, занимающимся конструированием, эксплуатацией и ремонтом машин.
Зная закономерности старения, конструктор может совершенствовать конструкцию машин, работники сфер ремонта и эксплуатации могут определять объем, содержание и периодичность проведения ТО и Р, величину остаточного ресурса, стоимости того или иного элемента или машины в целом.
Академиком Селивановым А. И. предложено характеризовать процесс старения – утратой «годности».
Годность - это обобщенная характеристика служебных свойств машины, определяющая ее относительную или потенциальную возможность выполнять свои функции в пределах допустимых отклонений по производительности, качеству и экономичности в течение установленного срока службы в производстве.
Годность машины - безразмерная величина Ем. Единица - это годность новой машины, а последующие уровни характеризуются в долях единицы.
Годность машины, находящейся в сфере потребления, есть функция времени ее использования
По абсолютному значению в большинстве случаев годность машины и отдельных ее элементов можно выразить через соответствующую стоимость. Годность машины в целом складывается из годности ее структурных элементов. Селиванов А. И. предложил все структурные элементы машины разделить на 2-е группы: конструктивные и неконструктивные.
К конструктивным элементам относят все отдельно изготовленные детали, входящие в состав машины, независимо от их материала, размеров и формы. Эти Детали машины изготовлены по чертежам.
К неконструктивным элементам относят те, которые обеспечивают необходимую активную связь или нормальное функционирование всех конструктивных элементов при работе машины. К ним относят процессы сборки, регулировки, окраски, смазки и т. п., делающие машину годной к выполнению служебных функций в производстве.
Таким образом, годность машины равна сумме годности ее конструктивных и неконструктивных элементов:
Годность каждого конструктивного Еiх и неконструктивного Сjх элемента машины, находящейся в сфере потребления, есть функция времени в пределах ресурса или срока службы этого элемента, соответственно Еiх и Gjх =fj(t). Каждый новый конструктивный или неконструктивный элемент в начале срока службы в машине обладает максимальной годностью, а изношенные по окончании срока службы имеют годность, равную нулю.
Если известна закономерность изнашивания конструктивных и изменения -неконструктивных элементов во времени, то можно сделать и заключение или определить закономерность изменения годности за срок службы.
Зависимость изменения износа деталей машин во времени была рассмотрена ранее.
Есть некоторые отличия в протекании процесса износа различных деталей, а именно: наличие и отсутствие процесса приработки, форсированного износа. Так, например, уплотнения, плунжерные пары топливных насосов и другие конструктивные элементы машины становятся негодными к дальнейшей работе не вследствие форсированного износа, а из-за неудовлетворительного выполнения элементом своих функций.
Другие элементы машины - электропроводка, аккумуляторные батареи, топливные и масляные трубки, баки и т. п., не имеют начального периода приработки. Поэтому для упрощения было принято, что износ конструктивного и неконструктивного элементов в пределах срока службы протекает по закону прямой, т. е.
U(t)=Ui+Kt.
Таким образом, износ машины, если его определять последовательно по состоянию износа ее элементов, есть функция времени.
(21)
Если выразить суммарный износ через конструктивные и неконструктивные элементы, то можно записать
Если износ машины и ее элементов с течением времени возрастает, то годность ее конструктивных и неконструктивных элементов и машины в целом снижается по закону прямой линии.
Все конструктивные и неконструктивные элементы делятся на четыре группы по их ресурсу.
Группы конструктивных элементов:
Первая группа - несменяемые и неремонтопригодные конструктивные элементы, которые выбывают из процесса потребления машины только вместе с ней.
Вторая группа - полностью возобновляемые конструктивные элементы (монтаж таких конструктивных элементов, поршни, вкладыши и т.п.).
Третья группа - частично возобновляемые конструктивные элементы. Характерный признак этой группы тот, что они действуют в машине весь период эксплуатации, но при частичном периодическом возобновлении (например, рама, блок и т.п.).
Четвертая группа - постоянно или частично возобновляемые конструктивные элементы (например, коленчатый вал, гильзы и д.р.).
Изменение годности их показывается графически на рисунке «а».
Вторая группа - сменяемые и неремонтируемые конструктивные элементы, а также полностью возобнавляемые неконструктивные элементы (монтаж таких конструктивных элементов, как колёсная резина, полностью возобновляемая смазка машин и т. п.)
Эти элементы становятся негодными раньше, чем наступает установленный срок износа машины и заменяются новыми. Сроки замены могут быть кратными и некратными срокам ремонта (рис. б, в).
Рис.
где ti - средний срок службы конструктивного элемента; τ - межремонтный ресурс машины; Еi° - начальная годность конструктивного элемента
Третья группа - несменяемые ремонтопригодные конструктивные элементы, а также частично возобновляемые неконструктивные элементы. Характерный признак элементов этой группы тот, что они действуют в машине весь период эксплуатации, но при частичном периодическом возобновлении (например, подтяжка резьбовых соединений, подкраска отдельных участков поверхности машин).
Эти элементы могут за срок службы ремонтироваться несколько раз. Исходная годность их Ej делится на две части: Eiп - пассивную и EjA - активную, которая при ремонте возобновляется (рис. г).
Рис. где ti°, ti' - ресурсы или сроки службы конструктивных элементов; е'iА> е2iА - возобновленная конструктивная годность элемента
Четвертая группа - сменяемые ремонтопригодные конструктивные элементы. Эти элементы не выдерживают среднего срока службы машины (коленчатые валы, гильзы и др.). Они также имеют пассивную и активную годность. На графике «д» показан один из вариантов изменения годности этой группы. Все неконструктивные элементы также разделяются на четыре группы:
Рис.
где - сроки службы ремонта пригодных конструктивных элементов после их ремонт
– Первая группа - невозобновляемые неконструктивные элементы машин (сборка при помощи болтов или заклепок корпусов и других базисных элементов, выдерживающая средний ресурс или средний срок службы машины).
–Вторая группа - полностью возобновляемые неконструктивные элементы (монтаж таких конструктивных элементов, как ножи барабанов, полностью возобновляемая смазка машин и т.п.).
–Третья группа - частично возобновляемые неконструктивные элементы. Характерный признак элементов этой группы тот, что они действуют в машине весь период эксплуатации, но при частичном периодическом возобновлении (например, подтяжка резьбовых соединений, подкраска отдельных участков поверхности машин).
–Четвёртая группа - полностью или частично возобновляемые неконструктивные элементы (регулировка механизмов, смена смазки, добавление смазки и др.).
Изменения годности неконструктивных элементов каждой из этих групп сходны с изменениями годности рассматриваемых ранее конструктивных элементов машины соответствующих групп.
Характерным отличием изменения годности долговременно действующих конструктивных элементов, требующих частичного их возобновления (например, окраска, смазка) является плавное, а не ступенчатое, как у неконструктивных элементов снижение каждой части их годности, как долговременно действующей, так и возобновляемой.
Имея в виду изложенное, можно построить диаграмму изменения годности
машины.
Диаграмма строится следующим образом: по оси ординат в положительном направлении откладываются годности конструктивных элементов. Вначале от- кладываются годности деталей 1-й группы, затем 2-й, 3-й и четвертой. По оси ординат в отрицательном направлении аналогично откладываются неконструктивные элементы, (рис.4)
Рисунок 4 - Изменение годности машин
Анализируя эту диаграмму, можно сделать следующие выводы. При времени t=ti, теряют свою годность конструктивный и неконструктивный элементы.
Следовательно, требуется проведение ТО и ТР. При t=tд два конструктивных элемента теряют свою годность и третий конструктивный элемент имеет пониженную годность, а также теряют свою годность три неконструктивных элемента, следовательно, машина требует проведения ремонта.
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 4292;