- •Введение.
- •Раздел №1
- •1. Краткая историческая справка. Основные понятия и определения по дисциплине «Теория надежности изделий в машиностроении».
- •1.1 Краткая историческая справка.
- •1.2 Основные понятия и определения.
- •Раздел №2
- •2. Математические основы расчета характеристик надежности и долговечности.
- •Раздел №3
- •3. Надежность технической системы
- •3.1. Надежность единичного элемента
- •3.2. Надежность элемента, работающего до первого отказа
- •3.3 Надежность технической системы
- •1. Надежность системы с независимыми элементами, работающими до первого отказа
- •1. Все элементы системы имеют основное (последовательное) соединение
- •2. Все элементы системы имеют резервное (параллельное) соединение
- •Раздел №4
- •5. Резервирование в технических системах
- •4.1. Резервирование без восстановления
- •Резервные
- •4.2. Некоторые принципиальные вопросы резервирования системы
- •4.3. Резервирование с восстановлением
- •4.4 Коэффициент готовности системы
- •Раздел №5
- •5. Основы технической диагностики
- •5.1. Основные направления технической диагностики
- •5.2. Постановка задач технической диагностики
- •5.3 Метод Байеса
- •Раздел №6
- •6. Старение технических устройств.
- •6.1 Физико-химическая механика старения технических устройств
- •6.2 Трение и износ элементов машин
- •1. Физико-механические основы процесса трения
- •2. Износ элементов и узлов машин и механизмов
- •6.3 Старение технических устройств в условиях воздействия внешней среды
- •1. Классификация внешних сред и условий.
- •2. Коррозия металлов
- •Раздел №7
- •7. Испытание элементов машин, узлов и изделий в целом на надежность и долговечность.
- •7.1 Основы статистических испытаний элементов машин на надежность
- •7.2. Обработка результатов испытаний и оценка их доброкачественности
- •7.3. Организация и планирование испытаний на надежность
- •7.4. Методы форсирования испытаний
- •Раздел №8.
- •8. Технологические способы повышения надежности и долговечности машин.
- •8.1. Упрочнение деталей машин пластическим деформированием поверхностного слоя.
- •8.1.1. Физические основы упрочнения
- •8.1.2. Дробеструйная обработка деталей машин
- •8.1.3. Упрочнение центробежно-шариковым наклепом
- •8.1.4. Упрочнение обкаткой роликами и пружинящими шариками
- •8.1.5. Упрочнение чеканкой и точением
- •8.1.6. Упрочнение наклепом деталей машин, имеющих отверстие
- •8.2. Упрочнение термическими и химико-термическими способами
- •Поверхностная закалка деталей машин
- •8.3. Нанесение покрытий на поверхности деталей машин.
- •1 Наплавка и напыление материала на рабочие поверхности деталей
- •2. Нанесение защитно-декоративных покрытий
- •Раздел №9.
- •9. Стабильность технологического и производственного процессов.
- •9.1. Оценка и управление точностью металлообрабатывающего технологического процесса.
- •9.2. Статистико-вероятностная оценка и обеспечение надежности выпускаемой продукции в различных условиях производства.
- •9.3. Организация статистического контроля и управления качеством изделий
- •9.3.1. Общие принципы организации статистического контроля
- •9.3.2. Сбор информации
- •9.3.3. Обработка статистической информации
- •9.3.4. Анализ результатов обработки
- •9.3.5. Выдача рекомендации и принятие мер по ликвидации нестабильности
- •9.4. Организация службы надежности на промышленном предприятии
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра "Технология машиностроения"
д.т.н., профессор Моргунов А.П.
к.т.н., доцент Деркач В.В.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ
по дисциплине
"Теория работоспособности и надежности изделий машиностроения"
Конспект лекций
Омск - 2015 г.
ВВЕДЕНИЕ. 2
РАЗДЕЛ №1 3
1. Краткая историческая справка. Основные понятия и определения по дисциплине «Теория надежности изделий в машиностроении». 3
1.1 Краткая историческая справка. 3
1.2 Основные понятия и определения. 3
РАЗДЕЛ №2 11
2. Математические основы расчета характеристик надежности и долговечности. 11
РАЗДЕЛ №3 19
3. Надежность технической системы 19
3.1. Надежность единичного элемента 19
3.2. Надежность элемента, работающего до первого отказа 21
3.3 Надежность технической системы 30
РАЗДЕЛ №4 33
5. Резервирование в технических системах 33
4.1. Резервирование без восстановления 34
Резервные 35
4.2. Некоторые принципиальные вопросы резервирования системы 41
4.3. Резервирование с восстановлением 42
4.4 Коэффициент готовности системы 49
РАЗДЕЛ №5 51
5. Основы технической диагностики 51
5.1. Основные направления технической диагностики 51
5.2. Постановка задач технической диагностики 54
5.3 Метод Байеса 56
РАЗДЕЛ №6 62
6. Старение технических устройств. 62
6.1 Физико-химическая механика старения технических устройств 62
6.2 Трение и износ элементов машин 64
6.3 Старение технических устройств в условиях воздействия внешней среды 69
РАЗДЕЛ №7 71
7. Испытание элементов машин, узлов и изделий в целом на надежность и долговечность. 71
7.1 Основы статистических испытаний элементов машин на надежность 71
7.2. Обработка результатов испытаний и оценка их доброкачественности 72
7.3. Организация и планирование испытаний на надежность 76
7.4. Методы форсирования испытаний 78
РАЗДЕЛ №8. 80
8. Технологические способы повышения надежности и долговечности машин. 80
8.1. Упрочнение деталей машин пластическим деформированием поверхностного слоя. 81
8.1.1. Физические основы упрочнения 81
8.1.2. Дробеструйная обработка деталей машин 86
8.1.3. Упрочнение центробежно-шариковым наклепом 89
8.1.4. Упрочнение обкаткой роликами и пружинящими шариками 90
8.1.5. Упрочнение чеканкой и точением 94
8.1.6. Упрочнение наклепом деталей машин, имеющих отверстие 95
8.2. Упрочнение термическими и химико-термическими способами 97
8.3. Нанесение покрытий на поверхности деталей машин. 101
РАЗДЕЛ №9. 103
9. Стабильность технологического и производственного процессов. 103
9.1. Оценка и управление точностью металлообрабатывающего технологического процесса. 104
9.2. Статистико-вероятностная оценка и обеспечение надежности выпускаемой продукции в различных условиях производства. 106
9.3. Организация статистического контроля и управления качеством изделий 108
9.3.1. Общие принципы организации статистического контроля 108
9.3.2. Сбор информации 109
9.3.3. Обработка статистической информации 110
9.3.4. Анализ результатов обработки 110
9.3.5. Выдача рекомендации и принятие мер по ликвидации нестабильности 110
9.4. Организация службы надежности на промышленном предприятии 111
Введение.
Современное машиностроение совершенствуется совместно с повышением требований к качеству, надежности и долговечности деталей машин. Наука о надежности и долговечности в период бурного развития техники требует комплексного подхода. В связи с внедрением высокоэффективных технологических процессов, систем автоматизированного проектирования и производства, сложных систем, обеспечивающих высокий уровень производительности труда, требования к надежности, долговечности и работоспособности постоянно возрастают. Высоконадежные машины, системы управления, технологические процессы позволяют сократить затраты на ремонт и эксплуатацию, обеспечить безопасность обслуживающего персонала и людей, пользующихся современной техникой.
Стоимость ремонта и обслуживания большинства машин в несколько раз выше стоимости изготовления новых машин. Поэтому длительность безотказной работы технического устройства должна быть такой, чтобы затраты на эксплуатацию по крайней мере не превышали затрат на изготовление. В лучшем случае техническое устройство должно находится в работе до предельного состояния без капитального ремонта, когда дальнейшая эксплуатация его не целесообразна по экономическим соображениям. С этой точки зрения проблема надежности должна решаться исходя из требований определения предельного состояния. В связи с этим вопросы технической диагностики следует рассматривать как неотъемлемую часть в совокупности с другими задачами, решаемыми при определении характеристик надежности и долговечности. При таком подходе к изучению науки о надежности перечислим основные направления, рассматриваемые в данном учебном пособии.
1. Изучение основных понятий надежности, причин и условий долговечного стабильного и безотказного функционирования машин и механизмов, приборов, технологических процессов и т.д.
2. Изучение методик расчета технических устройств, систем на надежность и долговечность, и соответствующих рекомендаций, позволяющих обеспечить безотказную работу рассматриваемого объекта в течение заданного периода времени.
3. Изучение методик ускоренных и длительных испытаний технических устройств, проводимых с целью определения характеристик надежности и долговечности.
4. Изучение основ, структуры, постановки задач технической диагностики, статистических методов распознавания состояния технической системы.
5. Изучение методов и средств контроля надежности и долговечности в процессе изготовления и эксплуатации технических устройств.
6. Изучение основных технологических методов обеспечения надежности и долговечности технических устройств.
Заканчивая введение, мы надеемся, что все вышеизложенное убедительно свидетельствует в пользу становящейся науки о надежности и долговечности, заинтересует читателей и привлечет их к серьезному изучению последующего материала.
Раздел №1
1. Краткая историческая справка. Основные понятия и определения по дисциплине «Теория надежности изделий в машиностроении».
1.1 Краткая историческая справка.
По сути дела наука о надежности и долговечности еще не имеет истории. Ее история только начинается. Настоящее развитие науки о надежности и долговечности началось уже в пятидесятые годы 20 века в связи с бурным развитием радиоэлектроники, ядерной физики, реактивной авиации и космической техники. Для этих отраслей надежность изготовляемых устройств имеет решающее значение.
Наиболее дальновидные ученые предвидели значение проблем надежности и долговечности. Так, основоположником учения о качестве поверхности является проф. Чебышев В. Л., установивший еще в 1880 году зависимость качества поверхности детали от метода обработки.
В 30-х годах по инициативе выдающегося советского ученого академика Чаплыгина С. А. была создана комиссия при АН СССР по изучению надежности и долговечности машин (1934 г.).
Но технический уровень развития промышленности Советского Союза в то время и ее оснащенность машинами были таковы, что наука о надежности и долговечности не получила поддержки, и комиссия АН СССР прекратила свое существование в 1939 году. Однако она успела провести несколько конференций и совещаний (в 1934 и 1939 гг.), что привлекло к этой проблеме ряд ученых.
В течение 10 лет (1942 - 1952 гг.) господствовало мнение, что исследования надежности и долговечности не могут вылиться в форму стройной теории и служить для прогнозирования надежности. С 1953 года вновь усилился интерес к вопросам надежности и появились ряд работ в этой области. Однако полное признание наука о надежности и долговечности получила в конце 50-х начале 60-х годов.
Особенно много для пропаганды надежности и долговечности сделал академик Берг А. И.. Большой вклад в разработку многих вопросов сделали академик АН УССР профессор Гнеденко Б. В., профессор д. т. н. Проников А. С, Дьяченко П. Е., академик Кузнецов В. Д., академик Серенсен С. В. и др. В настоящее время по отдельным разделам и проблемам надежности и долговечности имеются значительные исследования, как зарубежные, так и отечественные. Подавляющее большинство крупных заводов имеют специальные службы — отделы и бюро надежности и долговечности.