Практична робота. Розрахунок сил затискання у верстатних пристроях 4 страница

Імовірність відмови системи при дієздатному резерві С визначають як добуток імовірностей відмови елементів А1 і В1:

F(C дієздатний) = . (5.18)

Імовірність відмови системи при недієздатному резерві С:

F(C недієздатний) = . (5.19)

Тоді у загальному вигляді ймовірність відмови такої складної системи можна розрахувати за формулою:

. (5.20)

Цей метод дає змогу обчислювати надійність комбінованих ділянок, які в складних системах можуть повторюватися багатократно.

Порядок виконання

1) Перед тим, як складати структурну схему об’єкта, треба старанно вивчити його призначення, конструкцію, особливості роботи з точку зору надійності і довговічності. Привести короткий опис об’єкту і по можливості дати принципову конструктивну схему.

2) Структурна схема об’єкта повинна визначати взаємодію окремих елементів, їх функціонування певним чином в певній послідовності.

Дослідження структури надійності дозволяє виявити фактичні або потенційні вузькі місця системи з точки зору надійності, оцінити надійність системи, побудованої з елементів з відомою надійністю, або, виходячи із вимог до надійності систем, пред’явити вимоги до надійності складових елементів.

13.4. Приклад виконання. Структурна схема постачання повітря підприємства харчової технології.

1 - Привод електричного компресора;

2 - Привод механічного компресора (двигун внутрішнього згорання);

3, 4 - Циліндри компресора;

5 - Фільтр;

6 - Ресивер;

7 - Електросистема;

8 - Система автоматизації;

9, 10, 11- Системи живлення повітря.

1) Розрахувати надійність технічної системи для наведеного прикладу структурної схеми постачання повітря підприємства харчової галузі.

2) Варіанти завдань вибирають з таблиці Д.13.1;

3) Для самостійної роботи рекомендується додатково вирішити задачі, наведені в додатку 13 в таблиці Д.13.2.

13.5. Контрольні запитання

1) Які види резервування технічних систем застосовують на харчових підприємствах?

2) Як впливає кратність резервування на технічні характеристики систем та їх надійність?

3) Назвіть основну відмінність у порядку розрахунку показників безвідмовності послідовних і паралельних систем?

4) Опишіть порядок розрахунку комбінованих систем, які мають ділянки з послідовним і паралельним з’єднанням елементів.

5) Як розраховують імовірність безвідмовної роботи систем при резервуванні елементами, що працюють у полегшеному режимі?

14. Практична робота. Визначення показників довговічності та безвідмовності за критеріями корозії та зношування, вибір та обґрунтування способів підвищення довговічності

14.1. Завдання.Визначити показники довговічності та безвідмовності технічного об’єкта за критеріями корозії та спрацювання.

14.2. Теоретичні відомості про визначення показників за критеріями корозії та зношування

Закономірності спрацювання і корозії деталей у технологічних середовищах харчових виробництв є функціями випадкових аргументів, оскільки зовнішні чинники (стан середовища, навантаження, швидкість ковзання), характеристики матеріалів (твердість, границя міцності) і умови експлуатації є випадковими величинами. Тому прогнозування надійності машин і апаратів має зводитися до визначення ймовірності безвідмовної роботи і терміну служби. При вирішенні цієї задачі необхідно спиратися на закономірності теорій імовірності та надійності.

Найхарактернішим є випадок, коли швидкість спрацювання або корозії підлягає нормальному закону, оскільки вона залежить від великої кількості випадкових чинників: навантаження, швидкості ковзання, температури, складу технологічного середовища тощо.

Деталі машин і апаратів, які працюють у технологічних середовищах харчових і переробних виробництв, одночасно з поступовими відмовами мають і раптові. Причини виникнення раптових відмов пов’язані не лише зі зміною стану деталей, а й з небажаним співвідношенням діючих чинників.

Побудова моделі раптової відмови пов’язана з аналізом умов експлуатації машини, режимів її роботи, можливістю виникнення екстремальних навантажень і активного впливу навколишнього середовища. При цьому імовірність безвідмовної роботи описується експоненційним законом

, (14.1)

де l – інтенсивність відмов (кількість відмов за одиницю часу).

При сумісній дії поступових і раптових відмов імовірність безвідмовної роботи можна визначити за теоремою множення ймовірностей:

(14.2)

де P_n(T) – імовірність безвідмовної роботи при корозії.

Якщо відомі параметри законів розподілу Тср, s, l, то можна розрахувати ймовірність безвідмовної роботи деталі або вузла.

У початковий період роботи машини чи апарата на ймовірність безвідмовної роботи впливають переважно раптові відмови, а потім дедалі більшого значення набувають поступові. У деяких випадках фізика відмов є настільки складною, що передбачає елементи різних видів відмов. Наприклад, вихід із ладу деталей від втоми пов'язаний з розвитком тріщин у зоні місцевої концетрації напружень, технологічного дефекту або початкового пошкодження. При цьому період часу до зародження мікротріщини характеризується ознаками поступової відмови, а процес руйнування – раптової.

Порядок виконання

Розрахувати показники надійності деталі, яка працює в умовах корозійно-механічного зношування за умови її максимального значення x_max = 2 мм. Вихідні дані для розрахунку наведено в Додатку 14.

14.4. Приклад виконання. Розрахувати показники надійності дифузійного апарата бурякоцукрового виробництва, який працює в корозійно-активному середовищі – дифузійному соку, якщо відомі такі вихідні дані:

– середня швидкість корозійно–механічного спрацювання корпусу Кср=1мм/рік;

– середнє квадратичне відхилення швидкості корозії sk = 0,07 мм/рік ;

– середнє квадратичне відхилення початкового параметра = 0,2 мм.

З умов функціонування апарата визначено допустиме значення величини корозійно-механічного спрацювання Хмах=2 мм (товщина захисного покриття на корпусі).

Потрібно розрахувати ресурс дифузійного апарата по базовій деталі (корпусу) при заданій імовірності безвідмовної роботи Р(Т) від 0,9 до 0,9999.

Для визначення терміну експлуатації виробу (ресурсу) Т користуємось квадратним рівнянням

(14.3)

Порядок розрахунку полягає в тому, що для заданого значення Р(Т) за таблицями для квантилів нормального розподілу випадкових величин знаходимо відповідні значення Ua та з наведеного рівняння (14.3) визначаємо ресурс Т. Наприклад, взявши імовірність безвідмовної роботи Р(Т) = 0,5, знайдемо квантиль Ua = 0 і за формулою отримаємо середній термін експлуатації корпусу :

. (14.4)

Таким чином, якщо взяти то середній термін експлуатації корпусу дифузійного апарата становить

.

Підставивши у першу формулу значення вихідних даних і розв’язавши квадратне рівняння відносно Т , отримаємо формулу для розрахунку ресурсу по цьому квантилю:

. (14.5)

Результати розрахунків зведемо в табл. 14.1.

З наведених розрахунків виходить, що вибір ресурсу корпусу має бути досить точним, оскільки невеликі його зміни можуть значно вплинути на ймовірність безвідмовної роботи дифузійного апарата, адже його корпус є базовою деталлю.

Таблиця 14.1.

Залежність ресурса корпуса дифузійного апарата від імовірності його безвідмовної роботи

Ця методика розрахунку дає змогу на основі апріорної вихідної інформації про стан машин чи апаратів і можливі умови їх експлуатації розрахувати ресурс при заданій імовірності безвідмовної роботи, визначити заходи, які матимуть найбільший ефект для підвищення надійності й кількісно оцінити значимість кожного з чинників. Водночас, цю методику можна уточнювати у міру накопичення статистичних даних по кожному зразку технологічного обладнання.

14.5. Контрольні запитання

1) Якими параметрами можна описати термодинамічну систему при спрацюванні металів і сплавів у технологічних середовищах харчових виробництв?

2) Як визначити зведену швидкість спрацювання твердих тіл у технологічних середовищах?

3) Як керувати корозійно-механічним спрацюванням деталей за рахунок зміни електродного потенціалу контактуючих поверхонь пари тертя?

4) Як визначити термін експлуатації деталі з захисним покриттям за середнім значенням швидкості його спрацювання?

5) Опишіть порядок розрахунку ресурсу корпусу дифузійного апарата цукрового заводу, якщо відома середня швидкість його корозійно-механічного спрацювання і її середнє квадратичне відхилення, товщина протикорозійного покриття на корпусі та її середнє квадратичне відхилення за умови забезпечення заданої ймовірності безвідмовної роботи апарата.