Интенсивность изнашивания контактирующих элементов гусеничного зацепления также зависит от условий эксплуатации машины. На абразивных грунтах она значительно выше, чем на неабразивных, но различие интенсивности изнашивания элементов зацепления на разных грунтах меньше, чем относительного изменения шага гусениц. Поэтому если на грунтах с высокой абразивной активностью работоспособность гусеничного движителя лимитируется в основном износом шарниров, то на грунтах средней абразивной активности – в равной степени износостойкостью и шарниров, и зацепления, а на безабразивных грунтах – чаще износостойкостью зацепления.
Следует отметить, что работоспособность зацепления в процессе эксплуатации (во всех условиях) можно частично восстанавливать перестановкой венцов ведущих колес с одной стороны на другую. После такой перестановки рабочим профилем становится тыльный, износ которого всегда значительно меньше переднего.
Повышение износостойкости шарнирного соединения достигается в результате выполнения ряда конструктивных и технологических мероприятий, основными из которых являются:
-совершенствование открытого шарнира путем выбора более оптимальных соотношений размеров проушины траков и пальцев гусениц, применения более стойких материалов (поверхностных покрытий) или технологических процессов, позволяющих повысить износостойкость трущихся поверхностей при абразивном трении;
-применение закрытых шарниров, т. е. обеспечение условий безабразивного трения в шарнире;
-исключение вообще внешнего трения в шарнирных соединениях и использование принципиально новых конструкций шарниров с внутренним трением, обеспечивающих поворот траков (звеньев, плиц) гусениц друг относительно друга, за счет деформации упругого элемента, связывающего траки.
6.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
Надежность – это сложное понятие, объединяющее ряд свойств объекта, связанных с качеством выполнения им определенных функций в течение заданного времени.
Определение надежности как стандартизованного термина постоянно развивается. О надежности можно говорить как о качестве, развернутом во времени. Наиболее полно надежность определяется ком-
45
плексом показателей, который отражает требования, предъявляемые к качеству технических объектов. Первый ГОСТ 13377-67 содержал 24 термина, последующим ГОСТ 16503-70 было введено еще 25 показателей. В настоящее время разрабатывается новая терминология, в которой более ста терминов по надежности будут представлены шестью разделами: основные понятия, показатели надежности, термины по отказам, испытаниям, резервированию и гарантии обеспечения надежности.
Претерпел изменение и расширение и сам предмет, для которого целесообразно использование характеристики надежности. Если раньше использовалось узкое понятие «изделия» как предмета, изготавливаемого на предприятии, то в настоящее время это более обобщающее понятие «объекта». Объект представляет собой предмет, который можно использовать по назначению, исследовать или испытывать. Объектом может быть система и ее элементы, например: сооружения, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты, детали.
Основными показателями надежности является пара противоположных понятий: работоспособность и отказ. Работоспособность – это состояние объекта, при котором он может выполнять заданные функции при установленных значениях параметров функционирования. Остальные параметры, второстепенные с точки зрения надежности, могут влиять только на состояние исправности (например, окраска, запыленность кузова автомашины и т. п.).
Отказ – это событие, в результате которого наступает потеря работоспособности. Отказы могут быть связаны с потерей возможности функционирования объекта (разрушение элемента, обрыв функциональных связей системы) или с недопустимыми изменениями параметров функционирования (параметрические отказы по производительности, КПД, точности, соотношению сигнал-шум и др.). Виды и критерии отказов устанавливают для конкретного класса объектов.
С точки зрения возможности устранения отказа объекты делятся на два класса – восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Восстанавливаемый – это такой объект, восстановление которого после отказа принципиально осуществимо и предусмотрено.
Надежность, рассматриваемая как временное свойство объекта, способного удовлетворительно выполнять заданные функции, характеризуется совокупностью элементарных свойств: безотказностью и сохраняемостью для невосстанавливаемых объектов и безотказностью, сохраняемостью, ремонтопригодностью и долговечностью –
46
для восстанавливаемых. Для невосстанавливаемых объектов понятия долговечности и безотказности совпадают.
Безотказность – это способность объекта сохранять работоспособность в течение заданной наработки (продолжительности работы, определяемой временем или объемом работы).
Сохраняемость – это способность объекта сохранять эксплуатационные показатели на заданном уровне в течение заданного срока хранения, транспортирования и сразу при использовании после этого срока.
Ремонтопригодность определяет свойство объекта, позволяющее предупреждать, обнаруживать или устранять отказ и неисправность. Использование этого свойства реализуется путем проведения технического обслуживания и ремонта.
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность до определенного состояния (неустраняемого отказа) с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Это состояние может наступить вследствие износа, поломки, экономической нецелесообразности ремонта или дальнейшей эксплуатации (морального износа).
6.1.Показатели безотказности, сохраняемости, ремонтопригодности и долговечности
Показатели безотказности представляют собой количественные вероятностные характеристики. Одним из показателей является вероятность безотказной работы при определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени. Средняя наработка до первого отказа (или до отказа – для неремонтируемых изделий) характеризуется величиной наработки, усредненной по заданной совокупности объектов (например, партии изделий).
Наработка на отказ, или среднее время безотказной работы для восстанавливаемых объектов, определяется как среднее значение наработки между отказами. Этот показатель характеризует не только безотказность наработки между отказами, но и качество восстановленного объекта. Интенсивность отказов определяется вероятностью отказа неремонтируемого изделия в единицу времени и задается для любых моментов времени в интервале до отказа.
Поток отказов – это среднее количество отказов ремонтируемого изделия в единицу времени, определяемое для заданного момента
47
времени. Этот показатель, как и наработка на отказ, также связан с ремонтопригодностью. Показателями долговечности являются ресурс
исрок службы. Ресурс представляет собой наработку объекта до предельного состояния. При полном ресурсе это предельное состояние можно определить из условий невозможности или нецелесообразности дальнейшего функционирования объекта. Частный ресурс может быть определен по состоянию объекта, оговоренному в технической документации. Такие частные показатели, как ресурс до первого ремонта, межремонтный ресурс, средний ресурс, характеризуют не только долговечность, но и ремонтопригодность объекта.
Существует также показатель назначенный ресурс, определяемый задаваемой наработкой, после которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его состояния. Гамма-процентный ресурс является показателем совокупности объектов (партии изделий).
Срок службы, в отличие от ресурса, определяют не наработкой, а календарной продолжительностью эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, указанного в технической документации. Для срока службы также возможны понятия полного срока службы, определяемого условиями невозможности или нецелесообразности дальнейшей эксплуатации, и частных сроков службы. Из частных сроков службы различают срок службы до первого капитального (среднего) ремонта, срок службы между капитальными ремонтами, средний срок службы. Эти показатели связаны с ремонтопригодностью, а также с сохраняемостью объекта. Основным показателем ремонтопригодности является среднее время восстановления, т. е. среднее время вынужденного простоя, необходимое для отыскания
иустранения отказа. В качестве показателей ремонтопригодности используют также технико-экономические характеристики ремонта (трудоемкость и удельную трудоемкость технического обслуживания или ремонта, трудоемкость ремонтов и технического обслуживания до списания) и вероятностные (вероятность восстановления в заданное время, интенсивность восстановления и т. п.). Из показателей сохраняемости следует указать срок сохраняемости, медианный срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраняемости, вероятность сохранения уровня безотказности, определяемые ГОСТ 16503–70.
Основными комплексными показателями надежности являются:
коэффициент технического использования, коэффициент готовности (ГОСТ 13377-67) и коэффициент интервальной готовности
(ГОСТ 16503-70). Коэффициент технического использования равен
48
отношению наработки (в единицах времени) за некоторый период эксплуатации к суммарному времени наработки и вынужденных простоев для ремонта и технического обслуживания за тот же период эксплуатации. Коэффициент готовности определяется вероятностью того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания.
Коэффициент интервальной готовности применяют для оценки надежности изделий со сложными условиями эксплуатации, включающими режимы выполнения заданных функций и ожидания. Последний подразумевает режим, при котором объект не выполняет основных функций, но находится в готовности к их выполнению.
Приведенные показатели и понятия достаточно полно и разносторонне характеризуют надежность. Применение и значимость тех или иных определяются видом и назначением объекта. Так, для авиационной техники наиболее важна безотказность, для редуктора существенна долговечность, для станка определяющим является параметрический отказ, связанный с потерей точности, в военной технике – коэффициент готовности.
6.2. Качество рабочих поверхностей деталей машин
Эксплуатационные свойства деталей машин связаны с качеством их рабочих поверхностей. Геометрические характеристики поверхностей деталей машин, описывающие их топографию, обусловлены неровностями, которые могут быть макро-, микро- и субмикрогеометрического порядка.
Под термином макрогеометрия следует понимать отклонение поверхности всей детали от ее номинальной формы и неровности больших ее участков.
Микрогеометрия характеризует размеры поверхностных неровностей, расположенных внутри квадрата со стороной порядка одного или нескольких миллиметров. Главными источниками макро- и микроскопических неровностей поверхности являются окончательные операции механической обработки. Особый вид неровностей – волнистость – представляет собой совокупность периодических возвышений и впадин, характеризующихся значительно большим периодом колебаний, чем микронеровности поверхности. Форма колебаний близка к синусоиде с периодом порядка 10 мм. Отличие микронеров-
49