Критерии оценки надежности машин и механизмов

Задачей конструктора является создание машин, наиболее полно отвечающих потребностям рынка, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими показателями.

Главными критериями являются высокая производительность, экономичность, прочность и надежность, малые металлоемкость и энергоемкость, ремонтопригодность, простота и безопасность обслуживания и т. д. Кроме того, современные машины должны удовлетворять всем требованием дизайна, иметь хорошую отделку и т. д.

Удельный вес каждого из этих факторов в оценке целесообразности проектируемой машины зависит от ее назначения:

в машинах-генераторах и преобразователях энергии главными являются кпд, экономичность;

в машинах-орудиях — производительность, надежность, степень автоматизации, в том числе вспомогательных операций;

в металлорежущих станках — производительность, точность обработки, диапазон выполняемых операций;

в приборостроении — чувствительность, точность;

в транспортной технике, авиации — расход энергии топлива, малая масса, высокий кпд двигателя.

Как правило, общими критериями оценки машин являются также и прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость, надежность.

Прочность — важнейший критерий работоспособности деталей машин. Детали машин в процессе работы не должны разрушаться под действием возникающих в них напряжений. Выбрав предварительно материал, следует произвести расчет на прочность. Если результаты расчетов будут неудовлетворительны, то либо увеличивают размеры деталей, либо подбирают более прочные материалы, либо подвергают деталь термической или термохимической обработке.

Жесткость — способность детали сопротивляться изменению формы под действием. нагрузок. Например, недостаточная жесткость нарушает правильную работу зубчатых передач и может привести к разрушению зубьев.

Износостойкость — важный критерий работоспособности трущихся деталей машин, связанный с постепенным уменьшением размеров или изменением формы деталей по поверхности в результате трения. Износ деталей снижается с увеличением твердости и снижением шероховатости трущихся поверхностей и при условии хорошей смазки.

Теплостойкость.Как известно, работа машины сопровождается выделением теплоты, которое вызывается трением; чрезмерное тепловыделение понижает работоспособность деталей и ухудшает качество работы машины. При необходимости производят тепловой расчет так, чтобы выделенная теплота была равна или меньше отводимой.

Виброустойчивость—способность конструкции работать в заданном режиме колебаний. Это особенно важно для современных быстроходных машин. Практическое значение имеют обычно низкочастотные колебания, для выявления которых производят необходимые расчеты или балансировку системы.

Надежность—свойство изделия выполнять в течение заданного времени или заданной наработки на отказ свои функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели. Можно также определить надежность как вероятность безотказной работы в течение заданного срока службы и в определенных условиях. Надежность изделия обусловливается, таким образом, его безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Безотказность — свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданной наработки без вынужденных перерывов.

Долговечность—свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ремонта и технического обслуживания.

Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость—свойство изделия сохранять требуемые эксплуатационные показатели после установленного срокахранения и транспортировки.

Важнейшим показателем является технологичность проектируемой машины. Под технологичностью понимают совокупность признаков, обеспечивающих наиболее экономичное, быстрое и производительное изготовление изделий с применением прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей.

Технологичность зависит от масштаба и типа производства. Штучное и мелкосерийное производство предъявляет к технологичности одни требования, крупносерийное и массовое производство — другие. Признаки технологичности специфичны также для деталей различных методов изготовления.