Введение

Особенно остро проблема надежности стала проявляться в эпоху НТП. Это объясняется созданием автоматизированного оборудования, робототехнических, технологических комплексов, гибких производственных систем, транспортных, строительных и горных машин с высокой степенью автоматизации рабочих процессов и управления.

В тоже время из опыта эксплуатации следует, что чем сложнее любая система, тем труднее учесть при проектировании и эксплуатации взаимосвязанное влияние различных внешних и внутренних возмущающих факторов на её работоспособность, тем выше вероятность её отказа. Насыщение промышленности сложными машинами и оборудованием требует увеличения затрат труда и средств ни их ремонт и т.о. => важность надежности.

Сказанное, в равной степени, относится и к «устаревшему» оборудованию.

ГиПП в настоящее время применяются практически во всех отраслях промышленности в качестве функциональных систем, поэтому обеспечение их надежности является важной задачей.

Обеспечит надежность можно только комплексным подходом. На этапе проектирования, производства и эксплуатации на основе качественного анализа причин отказов, анализа влияния внешних (эксплуатационных) и внутренних (проектно-производственных) факторов на работоспособность и протекание физических процессов в гидро приводах при их работе.

1. Основные понятия

1.1 Надежность ГиПП

Для современного машиностроения характерны такие направления развития, как увеличение степени автоматизации, повышение рабочих параметров машин, точности их функционирования и эффективности их работы (производительность, мощность, КПД,…), уменьшение габаритных размеров и массы, объединение машин в системы с единым управлением, применение робототехнических систем и гибких автоматизированных производств.

Сфера использования ГиПП постоянно расширяется. Его применяют в различных отраслях машиностроения для передачи энергии рабочим органам, в качестве исполнительных органов систем управления машинами и технологическим оборудованием и как следящие системы.

Проектируют и производят ГП специальные предприятия, поэтому его следует считать самостоятельным объектом машиностроения.

В общем случае целью любого объекта является его успешное применение по назначению, т.е. эксплуатация. Под эксплуатацией понимают применение объекта по назначению, Т.О., Р., хранение и транспортирование. В процессе эксплуатации объекта свойства, определяющие его качество, как правило ухудшаются.

Способность объекта сохранять качество в процессе эксплуатации определяется его надежностью, которая по сути является интегрирующим показателем качества.

В настоящее время промышленность несет большие материальные потери из-за недостаточной надежности выпускаемых машин и технологического оборудования. Опыт показывает, что за весь период эксплуатации затраты на РиТО в связи с потерей работоспособности в процессе эксплуатации, как правило, в несколько раз, а иногда и на порядок превышают стоимость новых машин.

Ненадежная работа технологического оборудования приводит к выпуску не качественной и ненадежной продукции. И самое страшное к травмам и гибели людей.

Привод является составной частью машины, и поэтому от его надежности зависит эффективность работы машин, своевременное выполнение заданного объема работы и затрат из-за простоя и ремонтов.

Обеспечение надежности является комплексной проблемы и связано со всеми этапами проектирования, изготовления и эксплуатации привода, начиная с момента формирования и обоснования идеи создания нового образца и заканчивая принятием решения о его списании.

Надежность привода закладывается на этапе проектирования, обеспечивается в процессе производства и поддерживается на заданном уровне во время эксплуатации.

На стадии становления задания и проектирования привода определяют оптимальные основные эксплуатационные параметры, условия и режимы работы. Надежность обеспечивается применением совершенных конструктивных схем, соответствующих материалов и прогрессивных методов проектирования. Для этого необходимо иметь данные об условиях и режимах работы привода: место установки, параметры окружающей среды (температура, влажность, запыленность, агрессивность среды и т.п.) значение и характер нагрузок, продолжительность и частота включения, организация ТОиР и т.д.

При изготовлении надежность обеспечивается применением передовой технологии, современных методов испытаний и контроля.

На надежность привода влияют также показатели эргономики и технической эстетики. Учет требований эргономики очень важен, т.к. рабочие операции выполняются системой «человек – машина». Пренебрежение показателями эргономики и технической эстетики приводит не только к снижению производительности и ухудшению качества работы, но и к ошибкам оператора из-за утомляемости.

Реализуется надежность привода при эксплуатации, т.к. отказы и неисправности реализуются только в процессе использования машины по назначению. На надежность влияют методы и условия эксплуатации, принятая система ТиОР, режимы работы, квалификация обслуживающего персонала.

Условно в проблеме надежности выделяют 2 направления: обеспечение надежности и ее расчет (контроль). Первое направление основано на традиционных конструкторских и технологических методах создания высококачественных изделий и правильной эксплуатации, второе связано в основном с применением специальных математических методов.

В настоящее время практически завершен процесс слияния этих 2-х направлений, перенесения рациональных идей из одной области в другую и формирование на этой основе науки о надежности машин.

Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей качества технических устройств и систем и на основании этого разрабатывает методы, обеспечивающие с наименьшими затратами времени и ср-в необходимую продолжительность и безотказность их работы.

1.2 Связь надежности с долговечностью

Современный уровень науки и техники принципиально позволяет создать привод практически с любой, сколь угодно большой надежностью. Однако затраты на его создание могут быть столь велики, что эффективность от повышения надежности не возместится в процессе эксплуатации машины.

Техническое обслуживание, при достижении требуемого уровня надежности, прежде всего должны исходить из получения максимальной суммарной экономической эффективности с учетом затрат на разработку, производство и эксплуатацию и того положительного эффекта который получается при использовании машины по назначению.

Суммарная экономическая эффективность использования машины складывается из следующих элементов:

где - затраты на создание новой машины

- затраты на эксплуатацию

- прибыль (положительная экономическая эффективность)

- срок окупаемости машины

- момент времени, когда эффективность использования машины максимальна.

- предельное время эксплуатации, когда C(t)>0, далее C(t)<0

- время экономической целесообразности использования машины

Экономическая целесообразность использования машины определяется площадью S под кривой С на интервале [ ]. На нее влияют характер изменения затрат на эксплуатацию (ТОиР) и .

- затраты на создание машины с большей надежностью.

При оценке разнообразных возможностей повышения и обеспечения надежности машины экономическая эффективность должна является основным критерием принятия конструктивных решений и разработки системы ТОиР.

1.3. Показатели надежности

Надежность – это комплексное свойство, которое в зависимости от назначения привода и условий его эксплуатации может включать различные свойства: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных условиях применения и режимах работы, ТО, ремонтов, хранения и транспортирования.

Все показатели надежности разделяются на единичные м комплексные. Единичные характеризуют 1 класс свойств надежности привода, а комплексные несколько свойств.

Все показатели надежности определяются состоянием привода, которых может быть два: работоспособное и неработоспособное.

Работоспособное состояние – состояние привода, при котором он способен выполнять заданные функции, сохранять значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно – технической документацией.

Неработоспособное состояние – состояние привода при котором значения хотя бы 1 заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованием нормативной технической документации (НТД).

Безотказность – свойство привода непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении некоторого времени или некоторой наработки.

Наработка – продолжительность или объем работы привода, которая может быть выражена временем в годах, работой в тоннах и т.п.

Привод может находится а исправном и неисправном состоянии.

Исправное состояние – состояние при котором привод соответствует всем требованиям указанным Н-Т. документацией. Если он не соответствует хотя бы 1 требованию НТД, то такое состояние считается неисправным.

Неработоспособное состояние проявляется через отказ.

Отказ – событие заключающееся в нарушении работоспособного состояния привода.

Если привод исправен, то он всегда работоспособен. Неисправный привод тоже может быть работоспособен, если не соответствуют требованиям некоторые характеристики, не влияющие на работоспособность. (нарушение окраски, ржавчина, небольшие трещины и пр.)

В неработоспособное состояние привод может прийти только через отказ как из исправного состояния так и из неисправного, но еще работающего.

Долговечность – свойство привода сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе ТОиР.

Предельное состояние – состояние при котором дальнейшая эксплуатация, привода должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, снижения эффективности эксплуатации и из-за необходимости проведения ремонтов.

Основным показателем предельного состояния является моральный и физический износ.

Для оценки долговечности применимы две категории показателей:

1. Показатели, характеризующие выход за допустимые пределы основных технических характеристик (КПД, давление, мощность и т.д.) В этом случае основной показатель –ресурс (срок службы).

2. Показатели, характеризующие способность привода выполнять свои функции с минимальными затратами на ремонт и обслуживание.

Таким показателем может служить КТИ:

,

где - время работы привода за некоторый период эксплуатации, - суммарная продолжительность ремонта за этот же период.

0<Kти<1

Kти=Вер (привод работает, а не в ремонте).

Время на ТОиР зависти в том числе и от конструкции привода.

Ремонтопригодность – свойство привода, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений и устранение их последствий путем проведения РиТО.

Сохраняемость – свойство привода непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении и после хранения и транспортирования.

Все приводы разделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Восстанавливаемым считают привод работоспособность которого в случае отказа может быть восстановлена, а восстановление предусмотрено системой ремонтов.

Для невосстанавливаемых приводов долговечность равна безотказности.

Если рассматривать привод как систему то можно выделить восстанавливаемые элементы (узлы, сборочные единицы, детали). Детали и узлы заменяемые после 1-го отказа являются невосстановимыми (подшипники, шестерни, уплотнения, пружины, фильтры,…)

К восстанавливаемым элементам относятся золотники, распределители, наклонные диски, роторы, клапаны и седла конической формы…