Основные направления повышения надежности химическОй техники

План:

1. Конструктивные методы обеспечения надежности.

2. Резервирование как один из методов повышения надежности сложных техничес­ких систем.

3. Определение вероятности безотказной работы резервированного оборудования.

1. Конструктивные методы обеспечения надежности

Один из важнейших этапов создания высоконадежных объек­тов – разработка конструкторской документации, на основании которой изготовляют опытные образцы. Обеспечение надежности сложного технического изделия начинается с момента разработки и согласования технического задания. В нем задают количе­ственные показатели надежности, которые должны быть под­тверждены результатами испытаний к началу серийного произ­водства изделия.

При разработке эскизного и технического проектов предвари­тельно оценивают надежность объекта, выбирают оптимальный ва­риант конструкции, создают и испытывают макетный образец и от­дельные элементы изделия. Более детально об этом этапе мы говорили в предыдущих лекциях.

В процессе разработки рабочего проекта уточняют показатели надежности, разрабатывают конструкторскую документацию, из­готавливают опытные образцы, составляют программу испытаний, испытывают экспериментальные образцы на надежность, коррек­тируют документацию для подготовки производства.

Основные направления повышения надежности машин и аппаратов при конструировании:

• оптимизация конст­руктивных схем машин;

• выбор долговечных материалов деталей в зависимости от видов нагрузки и их рациональное сочетание в парах трения;

• обеспечение надлежа­щей конфигурации деталей и достаточной прочности, жесткости и устойчивос­ти к различным видам нагрузки (давление, температура, вибрация, эрозия, кавитация и т.д.);

• обеспечение надлежащей герметизации подвижных и неподвижных соединений деталей ма­шин;

• создание оптимальных условий работы пар трения (нагрузка, скорость) при наименьших потерях на трение;

• обеспечение опти­мальных температурных режимов работы соединений и агрегатов, а также надежных условий смазывания трущихся поверхностей;

• со­здание эффективных устройств очистки вспомогательных энергоносителей, воздуха, топлива и масел;

• резервирование отдельных элементов машины;

• применение при проектировании ЭВМ и современного лицензионного программного обеспечения;

• соответствующий подбор кадров и постоянное повышение его квалификации без отрыва и с отрывом от производства и многое другое.

Материалы деталей и их рациональное сочетание в соединениях выбирают на основе двух требований: получения заданной долго­вечности и невысокой стоимости. При выборе материала каждой конкретной детали учитывают условия работы, вид изнашивания, возможность применения термической, химико-термической и других видов упрочняющей обработки, требования точности обра­ботки, шероховатости поверхности и т.д.

Большая группа деталей (коленчатые валы, поворотные цапфы и др.) подвергается воздействию циклических и динамических нагру­зок. Поэтому к материалам таких деталей наряду с высокой износо­стойкостью предъявляются требования высокой усталостной проч­ности и ударной вязкости.

К материалам зубчатых колес, подшипников качения и скольже­ния, кулачковым валам, крестовинам карданных валов и диффе­ренциалов предъявляются требования высокой контактной устало­стной прочности, к материалам деталей, образующих с другими де­талями неподвижные разъемные соединения (посадки подшипни­ков качения и др.), – высокой фреттингостойкости.

От формы детали зависят ее прочность, износостойкость, жест­кость и теплоотвод. Особое внимание следует уделять форме дета­ли в местах галтелей, канавок и надрезов с целью снижения кон­центрации напряжений при воздействии динамических и цикли­ческих нагрузок.

Зазоры или натяги в соединениях деталей устанавливают расче­том, по соответствующим аналогам и уточняют эксперименталь­ным путем. Для выбора оптимального зазора необходимо прово­дить экспериментальные исследования. При замене, например, сталебаббитовых вкладышей на сталеалюминиевые, установке ар­мированных поршней со вставками, клапанов с натриевым охлаж­дением потребовалось изменить зазоры в соответствующих под­вижных соединениях.

Достаточная жесткость и устойчивость к вибрациям базовых де­талей необходимы в связи с тем, что эти детали определяют работоспособность других деталей и обеспечивают ста­бильность их взаимного расположения.

Совершенствование конструкции и материалов уплотнительных устройств подвижных и неподвижных соединений имеет для долговечности химической техники особое значение.

Нормальные условия работы деталей при наименьших потерях на трение обеспечиваются расчетами рациональных размеров тру­щихся поверхностей, их геометрической формы и других парамет­ров. Например, поверхности подшипников скольжения рассчиты­вают на удельные нагрузки, фрикционные пары – на нагрев, амортизаторы – на усталость и т.д. Вместо подшипников скольжения стара­ются применять наиболее долговечные подшипники качения, обеспечивающие минимальные потери на трение.

Температурный режим работы соединений, сборочных единиц и агрегатов влияет на повышение их долговечности, износ деталей и форму его проявления. Температуру в узлах трения и нагрев деталей регулируют охлаждающей жидкостью.

При нанесении теплоизоляционного покрытия из диоксида циркония δ=0,2 мм снижаются макси­мальная температура поршня на 6,5 % и интенсивность изнашива­ния на 20 %.

Надежные условия смазывания трущихся поверхностей дета­лей создают при смазывании под давлением. Таким способом сма­зывают все основные соединения двигателя. Подачу смазки под давлением и ее фильтрацию применяют в узлах трения трансмис­сий. От эффективности устройств для очистки воздуха, топлива и смазки в значительной степени зависит долговечность агрегатов и машин. При комбинированной очистке масла с помощью центри­фуги и полнопоточного бумажного фильтра совместно с другими мероприятиями по улучшению очистки масла повышается ресурс двигателя на 20÷25 %. Воздушные фильтры инерционно-масляно­го типа обеспечивают степень очистки воздуха до 98,3÷98,8 %, двухступенчатые воздухоочистители сухого типа с эжекционным отсосом пыли – 99,6÷99,9 %.