1. Показатели надежности и долговечности машин

Долговечность и эксплуатационная надежность являются показателями качества изделий, взаимно обусловливающими друг друга. Основная характеристика надежности - безотказность.

Под надежностью понимают свойство машин выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей (производительность, скорость, расход топлива, электроэнергия и др.) в заданных пределах, со­ответствующих режимам и условиям использования.

Под долговечностью понимают свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми, перерывами для проведения технического обслуживания. Долговечность ремонтоспособности изделия слагается из суммы периодов его безотказной работы. Повышение долговечно­сти изделия не может, однако, привести автоматически к увеличению его надежности. Это объясняется тем, что при установлении долговечности изделия нет гарантий в том, что оно весь срок будет работать безотказно, а устанавливается лишь вероятность этого события. Как известно из теории вероятностей, вероятность события

Р(А)=N/n.

где N - общее число всех возможных случаев; п - число случаев, благоприятствующих появлению события.

Вероятность безотказной работы буровых станков с учетом числа станков, имевших отказы за время эксплуатации ,можно представить следующей формулой:

Р(t)=

При бесконечно малом значении времени эксплуатации бурового станка (в начальный период) вероятность безотказной работы равна 1: Р(0)=1.

При бесконечно большом интервале времени эксплуатации ве­роятность безотказной работы равна 0: Р()=0.

Безотказность работы машины во времени выражается в виде

где и —параметры закона вероятности безотказной работы. Среднее время безотказной работы при постепенных отказах

где —время отказа i-го элемента;N—число испытываемых элементов.

Среднее квадратичное отклонение времени безотказной работы

В качестве критериев, позволяющих количественно оценивать эксплуатационную надежность, принимают также следующие статистические показатели: коэффициент профилактики, коэффициенты отказа узлов, агрегатов и механизмов и коэффициент эксплуатационных затрат.

Коэффициент профилактики представляет собой отношение суммарного времени, затрачиваемого на техническое обслуживание и ремонт машины, в часах к времени исправной работы в часах:

.

Коэффициент отказов определяется по формуле

,

где - коэффициент отказов, %;- число отказов данного агрегата, системы механизма;- число отказов по всем агрегатам, системам и механизмам машин. Применительно к буровому станку надежность можно записать

,

где - соответственно надежность лебедки, вращателя, коробки скоростей, тормозной системы, маслонасоса с приводом, цилиндра перемещения станка, редуктора и электрооборудования .

Принимая условно, что надежность каждого из перечисленных агрегатов равна 0,98, а число агрегатов 9, надежность станка при коэффициенте надежности агрегатов 0,9 надежность станка составит

Таким образом, надежность станка всегда ниже надежности агрегата или механизма, даже имеющего самую низкую надежность. Допустим, машина состоит из 10 агрегатов, 9 из них имеют надежность 0,98 , а 1 агрегат имеет надежность 0,80, тогда надежность машины составит

.

Для надежной работы машины необходима высокая надежность всех ее элементов. Небрежная эксплуатация или плохой ремонт одного из агрегатов могут послужить причиной значительного снижения надежности всей машины. Повышение надежности сложных машин обеспечивается путем резервирования малонадежных элементов как при конструировании и в процессе производства, так и при эксплуатации, ремонте и восстановлении.

Надежность породоразрушающего инструмента, например шарошечных долот, как наиболее нагруженного узла следует оценивать по такому критерию, как вероятность безотказной работы , которая принята допустимой в пределах

Частота отказов — это отношение числа отказавших долот в единицу времени к первоначальному числу наблюдаемых долот:

где число отказавших долот в интервале времени от.

Интенсивность отказов — это отношение числа отказавших до­лот в единицу времени к среднему числу долот, исправно рабо­тающих в данный отрезок времени:

,

где - среднее число исправно работающих до­лот в интервале—число долот, исправно работающих в начале интервала —число долот, исправно работающих

в конце интервала .

Средняя наработка до первого отказа как математическое ожи­дание времени работы долота до отказа может быть представ­лена как

,

где время безотказной работы i -го долота;

, где —время начала i-го интервала;—время конца i-го интервала;—время, в течение которого вышли из строя все долота;- интервал времени.