Введение

В соответствии с учебным планом заочной формы обучения по направлению 190600 дисцип­лина «Основы теории надежности» изучается на 1 курсе. Студенты слушают лекции, выполняют практические и лабораторные работы, одну контрольную работу и сдают экзамен.

Примерная тематика обзорных лекций и распределение часов по видам учебных занятий для заочной формы обучения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Содержание и объем учебных занятий

 Методические указания

1. Основные понятия надёжности машин

Надёжность. Обобщённые объекты в теории надёжности: изделие, элемент, система. Невосстанавливаемые и восстанавливаемые изделия. Состояния изделия: исправное, неисправное, работоспособное и неработоспособное.

Отказ. Неисправность. Повреждение. Характеристика отказа: критерий отказа, причина отказа, характер отказа, последствия отказа. Классификация отказов.

Свойства надёжности машин: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Показатели надёжности машин:

1) показатели безотказности (вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, наработка на отказ, интенсивность отказа, параметр потока отказов);

2) показатели долговечности (γ-процентный ресурс, средний срок службы);

3) показатели ремонтопригодности (вероятность восстановления работоспособного состояния, среднее время восстановления);

4) показатели сохраняемости (γ-процентный срок сохраняемости, средний срок сохраняемости);

5) комплексные показатели (коэффициенты готовности, коэффициент технического использования, коэффициент оперативной готовности, удельная суммарная продолжительность технического обслуживания).

Отказ как случайное событие с позиции теории вероятностей. Закон распределения случайных величин:

1) для дискретных случайных величин (биноминальный закон, закон Пуассона);

2) для случайных непрерывных величин (распределение Вейбулла, экспоненциальный закон, нормальный закон Гаусса).

Методические указания

При изучении основных понятий, терминов и показателей в области надежности следует использовать государственные стандарты, основными из которых являются: ГОСТ 27.001-81 «Надёжность в технике. Основные положения»; ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения»; ГОСТ 27.004-85 «Надёжность в технике. Системы технологические. Термины и определения» и др. Методы расчёта показателей надёжности изложены в методических указаниях, методических рекомендациях (MP) и руководя­щих нормативных документах (РД), разработанных Государственным комитетом по стандартам «Надёжность в технике. Методы расчёта надёжности технических систем». При изучении темы необходимообратить внимание на классификацию и взаимосвязи показателей надёжности. Следует иметь в виду, что теория надёжности базируется на теории вероятностей случайных событий (величин) и математической статистике, т.к. отказы и др. события являются случайными, и они подчиняются законам распределения случайных величин.

2. Конструктивные методы обеспечения надёжности машин

Разработка более совершенных конструкций и принципиальных схем механизмов машин. Представление машины в виде сложной системы.

Структурная надежность машин. Типовые структуры системы: последовательная, параллельная и комбинированная. Определение вероятности отказа и вероятности безотказной работы последовательной, параллельной и комбинированной систем.

Резервирование – метод повышении структурной надёжности машины. Постоянное резервирование. Резервирование замещением. Резервирование общее и раздельное.

Методы расчета и обеспечения надёжности по критериям прочности. Виды отказов по критериям прочности. Расчёт усталостной долговечности. Методы обеспечения прочностной надёжности.

Методы расчета и обеспечения надёжности по критериям износостойко­сти. Виды изнашивания. Расчет износостойкости на основе теории фрикци­онной усталости. Контактно-гидравлические методы расчёта износостойко­сти. Методы обеспечения трибологической надёжности.

3. Технологические методы обеспечения надежности машин

Объёмное изменение структуры и химического состава материала деталей машин с целью улучшения его механических характеристик: легирование, модифицирование, объёмная закалка и др.

Повышение качества и эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей: поверхностное упрочнение, нанесение износостойких покрытий и т.д.

Современные средства контроля и диагностики качества деталей машин.

Испытания машины на надёжность. Классификация испытаний. Планирование испытаний. Ускоренные испытания. Принципы ускоренных испыта­ний.

Методические указания

Технологические методы обеспечения надёжности машин связаны с при­менением новых технологических методов и процессов обработки деталей машин, которые позволяют значительно повысить их прочность и износо­стойкость. Учитывая это, необходимо особое внимание уделить изучению способов повышения износостойкости существующих деталей, в том числе и путём нанесения на их рабочую поверхность тонкослойного износостойкого покрытия. Испытание машин на надёжность предполагает определение её количественных и качественных характеристик, которые оказывают сущест­венное влияние на процесс эксплуатации оборудования. Планирование испы­таний осуществляют по стандартным планам в соответствии с ГОСТ 27.502-83 «Надёжность в технике. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений».

При изучении темы особое внимание следует обратить на методы уско­ренных испытаний, позволяющих получить достоверные данные при мини­мальных трудовых и материальных затратах.

4. Эксплуатационные методы обеспечения надёжности машин.

Эксплуатация машины. Техническое обслуживание и ремонт. Метод технического обслуживания и ремонта с регламентированной периодично­стью. Метод технического обслуживания и ремонта с контролем уровня на­дежности. Метод технического обслуживания и ремонта с контролем пара­метров. Техническаядиагностика. Система планово-предупредительного ремонта.

Методические указания

Эксплуатация машины включает этапы использования её по назначению, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта. При использовании машины по назначению необходимо соблюдать условия экс­плуатации, указанные в нормативно-технической документации.

Этапы технического обслуживания и ремонта позволяют поддерживать и восстанавливать работоспособностное состояние машины.

При изучении темы необходимо оценить с точки зрения преимуществ и недостатков, существующие методы технического обслуживания и ремонта с целью выбора наилучшего из них. Следует также уяснить, на основании, ка­кого метода строится система планово-предупредительного ремонта, которая позволяет обеспечивать высокий уровень надёжности машин при эксплуата­ции.