- •1. Надежность гидропривода
- •1.1 Общие термины и понятия
- •Основные понятия теории надежности
- •1.2 Отказ
- •1.3 Модели отказов
- •1.4 Общее уравнение надежности гидропривода
- •1.5 Законы распределения наработки на отказ
- •1.6 Показатели надежности невосстанавливаемых приводов
- •1.7 Показатели надежности восстанавливаемых приводов
- •1.8 Надежность систем с последовательным соединением элементов
- •1.9 Расчет надежности систем с параллельным соединением элементов
- •1.10 Резервирование
- •1.11 Расчет надежности систем с учетом восстановления резервных элементов
- •1.12 Метод структурных схем оценки надежности приводов
- •1.13 Расчет показателей надежности на этапе проектирования
- •1.14 Основные пути обеспечения и повышения надежности
- •2 Диагностика гидропривода
- •2.1 Техническая диагностика как наука о распознавании технического состояния
- •2.2 Постановка задач технической диагностики
- •2.3 Виды технического состояния
- •2.4 Диагностические признаки
- •2.5 Диагностические модели
- •2.6 Статистическая оценка технического состояния
- •2.7 Структура систем технической диагностики
1.3 Модели отказов
Для разработки методов расчета надежности привода применяют различные модели отказов, базирующиеся на физических представлениях о возникновении и развитии процессов, приводящих к отказам.
1.3.1 Параметрическая модель
Состояние привода в условиях случайных воздействий можно полностью охарактеризовать совокупностью физических параметров или вектором параметров состояния:
Выполнение приводом своего назначения определяется пределами допустимого изменения определенных параметров:
снизу ;
сверху .
При этом считается, что выход любого параметра за пределы и приводит к отказу. Таким образом, вероятность безотказной работы определяется следующим выражением:
В приводах параметры состояния (давление, расход, частота вращения и др.) взаимосвязаны, вследствие этого удается ограничиться одним или двумя параметрами состояния, которые называются обобщенными.
1.3.2 Модель изнашивания
Изнашивание – постепенное изменение геометрических размеров и формы при трении, характеризуемое отделением частиц от поверхности материала и остаточной деформацией.
Показателями изнашивания являются:
линейный износ h, измеренный перпендикулярно поверхности трения;
скорость изнашивания
интенсивность изнашивания отношение износа к пути.
Рисунок 3 – Зависимость линейного износа от времени
На начальном участке происходит приработка поверхностей, и устанавливается определенная шероховатость. Продолжительность этапа определяется начальным качеством поверхностей и режимом обработки.
Участок - участок установившегося изнашивания (постоянная скорость) продолжается до тех пор, пока изменение размеров и формы деталей не повлияет на изменение работы привода.
Участок – вследствие увеличения износа наступает аварийный момент, при котором возникают дополнительные динамические нагрузки, резкое тепловыделение, заедание деталей, снижение к.п.д. и т.д.
Получение в явном виде зависимостей скорости изнашивания является чрезвычайно сложной задачей, которая до настоящего времени не решена, поэтому часто используют эмпирические данные.
1.3.3 Модель «слабого звена»
В данной модели за обобщенный параметр принимают нагрузку Q, за параметр предельного состояния – несущую способность R. Тогда условие разрушения (отказа) имеет вид:
Привод является гетерогенной системой и состоит из большого числа элементов. При этом нагрузки распределены по элементам неравномерно, и некоторые элементы работают в более нагруженных условиях. Такие элементы называются «слабыми».
1.3.4 Модель усталости
Модель использует два критерия: предел выносливости при изгибе и кручении и циклическую долговечность.
Зная нагрузки, характеристики материала и масштабные коэффициенты, можно определить выносливости детали в эксплуатационных условиях.
1.4 Общее уравнение надежности гидропривода
Гидропривод является сложной системой взаимосвязанных узлов и приборов. Для анализа сложную систему разбивают на элементы. Сначала рассматривают характеристики элементов, а затем проводят оценку надежности всей системы.
Следует выделить три группы выходных параметров элементов:
параметры, влияющие на работоспособность только самого элемента;
параметры, участвующие в формировании выходного параметра всей системы;
параметры, влияющие на работоспособность других элементов.
В сложных системах безотказность работы элементов является необходимым, но недостаточным условием надежности всей системы, т.к. большую роль играют взаимосвязи элементов. Так работоспособные элементы могут воздействовать на другие элементы и вывести их из строя. Например, частицы износа деталей работоспособного насоса могут привести к заеданию прецизионных пар распределителя и отказу всего привода. Кроме того, малые изменения параметров каждого элемента в пределах допусков могут дать такие сочетания параметров, которые приведут к отказу всего привода.
Модель надежности устанавливает функциональную связь между показателями надежности привода как системы с показателями надежности его элементов.
Вероятность безотказной работы привода в общем виде описывается уравнением:
где - функциональное представление структуры привода и взаимосвязи его элементов в любой момент времени;
- вероятность безотказной работы i-го элемента;
- число элементов;
- оператор, определяющий степень влияния на показатель надежности возмущающих факторов;
- объем и регламент технического обслуживания i-го элемента в процессе эксплуатации.
В процессе работы между элементами привода устанавливается статистическая связь. Тогда вероятность безотказной работы привода как системы, состоящей из N зависимых элементов примет вид:
где - минимальное значение из ;
- коэффициент, учитывающий статистическую связь между отказами элементов.
При отсутствии статистической связи . Надежность системы, состоящей из N независимых элементов, определяется произведением вероятностей безотказной работы всех элементов:
Если все элементы статистически зависимы, то вероятность безотказной работы системы, состоящей из зависимых элементов, определяется по вероятности безотказной работы наименее надежного элемента («слабого звена»):