Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовая работа: Надёжность машин - файл 1.doc


Курсовая работа: Надёжность машин
скачать (253.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc254kb.08.12.2011 17:40скачать

содержание

1.doc

Содержание:

Введение

1. Выбор исследуемого элемента гидравлического оборудования и показателей его надежности:

1.1 Краткие теоретические сведения

1.2 Техническое описание исследуемого элемента

2. Основы моделирования процесса эксплуатации технических устройств:

2.1 Краткие теоретические сведения об основах моделирования процесса эксплуатации

2.2 Определение показателей надежности исследуемого элемента гидравлического оборудования

3. Определение γ-процентного ресурса

Заключение



Введение


Надежность машин – актуальная проблема для промышленности любой страны. В основе ее решения большое значение имеет теория надежности. Как наука, эта теория, молода. Её возникновение связанно с развитием и усложнением технических устройств. Исследовав проблему надежности, группа ученых в 1947 году пришла к выводу, что отказы присуще технике по ее природе. Такой ценой приходится платить за технический прогресс. Теория надежности ставит своей целью обеспечить безотказность работы машин. В этой теории изучаются закономерности распределения отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Выводы и положения теории надежности используются при проектировании, изготовлении, приемке, эксплуатации и хранении объектов.

Цель работы – определить показатели надежности элемента гидравлического оборудования. Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность рассматривают как комплексные свойства которые, в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации могут включать безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств, как для объекта так и для отдельных его частей.

^

1. Выбор исследуемого элемента гидравлического привода и показателей его надежности

1.1 Краткие теоретические сведения


Основные термины и определения теории надежности:

Объект – предмет, имеющий определенное целевое назначение, рассматриваемое на всех этапах его существования: проектирование, производство, эксплуатация.

Система – техническое устройство, состоящее из конструктивно и функционально объединенных элементов, предназначенных для выполнения практических эксплуатационных задач.

^ Элемент – часть системы, не имеющая самостоятельного эксплуатационного назначения.

Работоспособное состояние – состояние объекта при котором значение всех параметров характеризующих способность выполнять заданные функции соответствует требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

γ – процентная наработка до отказа – наработка до отказа, в течении которой отказ не возникнет с вероятностью γ.

tγ – гамма процентный ресурс, в часах.

В работе мы исследуем автомат разгрузки золотникового типа, основным элементом которого является клапан давления. В связи со сложностью ремонта и его экономической и технической необоснованностью считаем клапан давления неремонтопригодным.

Показатели надежности это количественные характеристики свойств, оценивающих надежность. Они делятся на 4 группы. Численные значения показателей могут быть размерными и безразмерными, могут изменяться в зависимости от условий эксплуатации и этапов существования объекта. Многие показатели надежности являются параметром случайной величины. Для количественной характеристики одного из свойств надежности служат единичные показатели. Основными единичными показателями надежности являются:


  1. Безотказность

а) ремонтируемые изделия:

    • вероятность безотказной работы,

    • наработка на отказ,

    • параметр потока отказов.

б) не ремонтируемые изделия:

  • вероятность безотказной работы,

  • наработка до отказа,

  • гамма-процентная наработка до отказа,

  • интенсивность отказов.

2. Ремонтопригодности:

  • вероятность восстановления в заданное время,

  • среднее время восстановления,

  • интенсивность восстановления.

3. Сохраняемость:

    • гамма-процентный срок сохраняемости

    • средний срок сохраняемости

4. Долговечность:

  • гамма-процентный ресурс долговечности

  • средний ресурс

  • назначенный ресурс

  • средний срок службы

  • гамма-процентный срок службы

  • назначенный срок службы

Комплексные показатели:

  1. Коэффициент готовности (Кг) – вероятность того, что объект оказался в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме плановых периодов, в течение которых объект не используется. Он оценивается как доля времени нахождения в работоспособном состоянии по отношению к сумме этого времени и общего времени восстановления работоспособности машины после отказов за анализируемый период.

  2. Коэффициент технического использования (Ки) – отношение средних значений интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме средних значений времени пребывания в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных ТО и ТР за тот же период эксплуатации. Он учитывает не только число отказов и время восстановления, но и техническое оснащение ремонтного производства, качества технологии осмотров и ремонтов, квалификацию персонала.

  3. Коэффициент незанятости (Кнги)

Многие показатели надёжности являются функциями распределения случайных величин. Для описания законов распределения используются следующие характеристики случайных величин: математическое ожидание (среднее значение), дисперсия, среднеквадратические отклонения.

При определении показателя надёжности широко используется понятие «наработка» - продолжительность или объём работ. В зависимости от условий эксплуатации и цели анализа различают суточную и месячную наработку, наработка до первого отказа, наработка между отказами, суммарную наработку. При расчёте используются случайные величины: наработка, ресурс, срок службы, срок сохраняемости, время восстановления и т.д. Поэтому при анализе надёжности технических устройств основы аппарата теории надёжности является теория вероятности – математическая статистика. Теория вероятности- математическая наука, изучающая закономерности случайных явлений и распределения случайных величин.

^

1.2 Техническое описание исследуемого элемента


Основой исследуемого элемента является клапан давления. Клапаны давления делятся на напорные (предохранительные или прямые), редукционные и клапаны разности давлений. Существуют также комбинированные аппараты, выполняющие функции переливного или редукционного клапанов (в зависимости от направления потока), редукционного клапана и реле давления. Предохранительные клапаны предохраняют гидропривод от давления, превышающего установленное значение. Они действуют лишь в аварийных ситуациях (пропускают масло из напорной линии в сливную) в отличии от переливных клапанов, предназначенных для поддержания заданного давления путем непрерывного слива масла во время работы. В станкостроении централизованно не изготавливаются клапаны для работы в аварийном режиме; предохранительные клапаны гидросистем, как правило, работают в режиме переливных клапанов.

При небольших расходах масла и рабочих давлениях применяют предохранительные клапаны прямого действия (рис.1), в которых давление масла, создаваемое насосом 2, воздействует на шарик 5 (или плунжер; предохранительного клапана 3, прижатый к седлу пружиной 4). Когда усилие от давления масла на шарик отходит влево, и масло через щель между шариком и седлом сливается в резервуар 1, причем вследствие дросселирования потока давление в трубопроводе 6 поддерживается постоянным и примерно равным отношению усилия пружины 4 к площади шарика 5, на которую действует давление масла. При увеличении расхода масла и рабочего давления резко увеличиваются размеры пружины, по этому в гидросистемах чаще используют аппараты не прямого действия, в которых небольшой вспомогательный клапан управляет перемещением переливного золотника, подключенного к напорной и сливной линиям.


Рис. 1
Предохранительные клапаны должны поддерживать постоянно установленное дваление в возможно более широком диапазоне изменения расходов масла, проходящих через клапан. В динамических режимах необходимое быстродействие, исключающее возникновение пика давления при резком увеличении расхода масла (например, в момент включения насоса или торможении гидродвигателя). Однако повышение быстродействия часто вызывает потерю устойчивости, сопровождающееся шумом и колебаниями давления.

Редукционные клапаны служат для создания установленного постоянного давления в отдельных участках гидросистемы, сниженного по сравнению с давлением в напорной линии.

При рабочих давлениях до 10 МПа (иногда до 20 МПа) для предохранения гидросистем от перегрузки, поддержания заданных давлений при разности давлений при разности давлений в подводимом и отводном потоках масла, для дистанционного управления потоком и различных блокировок применяют гидроклапаны давления (напорные золотники), в которых на торец золотника действует давление масла в одной линии управления, а на противоположный – давление в другой линии управления и результирующее усилие пружины.

Аппараты имеют две основные линии и две линии управления, причем, используя эти линии управления независимо или соединяя их можно получить четыре исполнения клапана, имеющих различное функциональное назначение (клапаны могут работать в режиме предохранительного и переливного клапанов, а также режимов регулируемых клапанов разности давлений и клапанов последовательности).

К группе комбинированных аппаратов относятся регуляторы давления для уравновешивающих цилиндров и клапаны усилия режима. Первые предназначены для поддержания установленного давления в линии отвода независимо от направления потока и являются аппаратами непрямого действия. Вторые аналогичны по функциональному назначению, однако являются аппаратами прямого действия и могут дополнительно оснащаться микровыключателем, контролирующим осевое положение золотника в корпусе.

Исполнение:

Клапаны давления имеют различные исполнения по типу управления, диаметру условного прохода, присоединенного к номинальному давлению.

Большинство клапанов имеют ручное управление и лишь некоторые исполнения предохранительных клапанов имеют электрическое управление нагрузкой или пропорциональное электроуправление.

Схема подключения клапанов показаны на рис. 2. В гидросистеме масло от регулируемого насоса 1 через распределитель 4 поступает в поршневую полость цилиндра 5, в из истоковой вытесняется в бак.

Давление масла определяется нагрузкой на цилиндре и контролируется манометром 2. Предохранительный клапан 3 срабатывает в случае перегрузки. Предохранительный клапан работает в переливном режиме, так как дроссель 6 ограничивает поток масла, поступающего от нерегулируемого насоса 1 в цилиндр 5, а оставшаяся часть масла через клапан 3 возвращается в бак, причем давление в гидросистеме определяется настройкой клапана и практически не зависит от нагрузки на цилиндре. В гидросистеме (Рис. 2) насос разгружается от давления при выключении магнита клапана 3 с электроуправлением. Поскольку в сливной линии установлен подпорный клапан 7, слив управления введен в бак из отверстия Y. Это позволяет обеспечить постоянство давления в линии Р независимо от настройки давления подпора. В схеме предусмотрена возможность ручной нагрузки насоса с помощью вентиля 8, подключенного к отверстию X.

Рис. 2

^

2. Основы моделирования процессов эксплуатации технических устройств

2.1 Краткие теоретические сведения об основах моделирования процесса эксплуатации


Экспериментальное определение показателей надежности является невыгодным из-за больших затрат времени и ресурсов. Поэтому часто используется математическое моделирование процесса эксплуатации.

В процессе моделирования по рекуррентным формулам (см. пункт 2.1, расчетные зависимости) создается набор чисел, представляющих собой время наработки до отказа. Такая выборка может достигать больших размеров (10000 чисел в данной работе), что обеспечивает необходимую точность моделирования.

Для моделирования процесса эксплуатации мы должны задаться законом распределения времени наработки до отказа, и принять соответственную рекуррентную формулу. В данной работе рассматриваются два случая: закон Гаусса и экспоненциальный закон распределения. Необходимо также задаться определенным значением среднего времени наработки до отказа.

Смоделируем работу детали, предполагая что отказы детали подчиняются:

а) экспоненциальному закону



б) закону Гаусса



Для экспоненциального закона используем следующие рекуррентные зависимости:

,где Ru – случайное число, распределенное по равномерному закону.

Для закона Гаусса:



Где - среднее значение наработки до отказа.

Показатели надежности будем определять по следующим выражениям:

Вероятность безотказной работы:



Интенсивность отказов:



для экспоненциального закона:



^

2.2. Определение показателей надежности исследуемого элемента гидравлического оборудования


В соответствии с заданием принимаем среднее время наработки до отказа = 1600ч.

При моделировании функцианирования принятого элемента гидравлического оборудования. Число этих элементов принято равным N=10000. Число интервалов гистограммы принимаем равным К=1+3,3lnN

Затем оно уточнялось из условий попадания в крайние интервалы гистограммы не менее 3-5 значений.

Результаты моделирования приведены в виде гистограмм на рисунках.



  1. ^ Экспоненциальный закон.










Как видно из приведённых рисунков рассматриваемое изделие – клапан разгрузки золотникового типа работает не надёжно: в момент =1600 часов отказало % изделий.


  1. Для моделирования отказов оборудования, распределённых по законам Гаусса необходимо определить дисперсию наработки до отказа. Для этого задаём значения коэффициента вариации γ=0,1 (значительный разброс) и γ=0,05 (незначительный разброс).

, где Sp – среднеквадратическое отклонение.
Результаты моделирование приведены на рисунках.


При γ=0,1











Как видно из приведённых графиков, рассматриваемый элемент является ненадёжным, т.к. до времени средней наработки до отказа доработали лишь % изделий.

При γ=0.05








Как видно из приведённых графиков, рассматриваемый элемент является ненадёжным, т.к. до времени средней наработки до отказа доработали лишь % изделий.


  1. Определение гамма-процентного ресурса.


tγ находим из условия:



Смысл tγ состоит в том, что оно показывает время наработки до отказа с вероятностью γ.

  1. Для экспоненциального закона

tγ=0,1/0,00048687=20,54 ч.

  1. Для закона Гаусса при γ=0,1

tγ=1234,393 ч.

  1. Для закона Гаусса при γ=0,05

tγ=1425,65 ч.

Заключение

В данной курсовой работе я определил, что надёжность элемента гидравлического оборудования не выполняет заданные функции сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей показателей в заданных пределах, соответсвующих заданным режимам.


Скачать файл (253.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации