Качество и надежность машин

Качество и надежность машин являются свойствами, определяющими их высокую конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке промышленной продукции. Поэтому высокий уровень качества и надежности, соответствующий минимальным затратам на их обеспечение, должен закладываться и выдерживаться на этапах проектирования и производства машин.

  Качество – это совокупность свойств объекта производства, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенным требованиям в соответствии с его назначением.

Качество любого объекта производства характеризуется определенной системой показателей, учитывающих его назначение и регламентируемых различными международными (например, ИСО серии 9000 и 9001), государственными (ГОСТ Р), отраслевыми (ОСТ) стандартами и стандартами предприятий (СТП). При этом степень совершенства, например, машины, выражающаяся ее мощностью, коэффициентом полезного действия (КПД), производительностью и экономичностью, степенью автоматизации и точности работы и некоторыми другими показателями, определяет общий технический уровень машины.

Различают две системы показателей качества.

1. Технические (эксплуатационные) показатели.

2. Производственно-технологические показатели.

Любой показатель качества имеет заданное (Р _зад), действительное (Р _д) или измеренное (Р _изм) значение, соотношение которых показано на рис. 5, а. Заданное значение показателя качества может изменяться в пределах поля допуска (IT _р) от своей минимальной (Р _min) до своей максимальной (Р _max) величины в соответствии с нижним (D_н) или верхним (D_в) допускаемым отклонением (рис. 5, б). Точность изготовления машины (или ее элементов) характеризуется степенью приближения действительных значений показателей качества к заданным, а точность измерения показателя качества определяется степенью приближения измеренного значения к действительному (рис. 5, а). Вообще, точность оценивается допустимым отклонением параметра (D), на которое налагается допустимое ограничение. Фактическая точность для отдельного параметра элемента машины характеризуется фактическим отклонением, а для множества одноименных параметров элементов машины (рис.5, в) – полем рассеяния (w).

Кроме эксплуатационных показателей качество машин характеризуется экономичностью их изготовления, эксплуатации и обслуживания (ремонта).

Рис. 5. Схема соотношений значений и характеристик показателя качества

 

Обеспечение качества изделий и эффективности машиностроительного производства возможно только на основе создания интенсивных оптимизированных компьютерных технологий.

Для общей оценки качества машины большое значение имеет ее работоспособность, под которой понимается такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Надежность технических систем (ТС) – способность ТС (устройств) безотказно (исправно) работать в течение определенного периода времени в заданных условиях эксплуатации.

Надежность машин обусловливается такими свойствами, как безот­казность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость. Показате­ли надежности можно разделить на две категории: единичные, которые характеризуют лишь одно свойство, на­пример, только безотказность или только долговечность; комплексные, характеризующие несколько свойств.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы (элемента), называется отказом.

Поскольку многие явления, влияющие на работоспособность, носят случайный (стохастический) характер, помимо имеющих широкое применение детерминистских методов, используются методы теории вероятностей и математической статистики.

Под детерминированными методами понимаются методы, для которых по данным значениям одних величин однозначно определяются значения других. Если же используются соотношения, которые по данным значениям одних величин определяют другие как случайные величины, то такие методы называются вероятностными (стохастическими).

Состояние технических систем. С точки зрения надежности важна четкая классификация состояния объекта. Каждое состояние характеризуют некоторой совокупностью значений параметров, а также качественных величин. Номенклатуру этих параметров и признаков, пределы их допустимых изменений устанавливают в нормативно-технической или проектно-конструкторской документации.

Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям документации, называют исправным. Если объект не соответствует хотя бы одному из требований документации, то его состояние называют неисправным.

Состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям технической документации, называют работоспособным.

Если значения хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, соответствует указанным требованиям, то состояние называют неработоспособным.

Работоспособный объект, в отличие от исправного, должен удовлетворять лишь тем требованиям документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Однако работоспособный объект может быть неисправным, например, плохая окраска, вмятина корпуса и т.д.

Для простейших объектов различают работоспособное и неработоспособное состояние. В общем случае вводится понятие частично работоспособного состояния.

В международных стандартах по надежности введена более детальная классификация состояний. Так, в работоспособном состоянии рабочее и свободное состояние, при котором объект не используется по назначению. Состояние неготовности подразделяют на внутренне неработоспособное состояние, вызванное отказом или незавершенностью планового технического обслуживания, и состояние неготовности по внешним организационным признакам, связанным с организационными причинами. 

Особое место в классификации состояний занимают предельные состояния. Предельное состояние объекта определяется физической невозможностью его дальнейшей эксплуатации или недопустимым снижением эффективности. Предельное состояние может также определяться отсутствием допуска для ремонтов, например, эксплуатации в удаленных регионах при отсутствии ремонтной базы и запасных частей.

Отказ означает в теории надежности полную или частичную потерю работоспособности ТС (устройства).

Отказ является предельным состоянием. Переход объекта в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращение эксплуатации. При достижении предельного состояния объект должен быть снят с эксплуатации, направлен в средний или капитальный ремонт, списан или уничтожен. Если критерий предельного состояния установлен из соображений безопасности хранения или транспортирования, то при наступлении предельного состояния хранение или транспортирование должно быть прекращено.

Для неремонтируемых объектов различают предельные состояния двух видов. Первый вид соответствует неработоспособному состоянию, второй – обусловлен тем обстоятельством, что дальнейшая эксплуатации еще работоспособного объекта оказывается недопустимой в связи с опасностью или вредностью эксплуатации.

Для ремонтируемых объектов выделяют два или более видов предельных состояний. В одних случаях требуется отправка объекта в средний или капитальный ремонт, в других – предельное состояние влечет окончательное прекращение применения объекта по назначению. Кроме того, длительность эксплуатации обусловлена целесообразностью ремонтов. Может наступить такой момент, когда затраты на ремонт будут очень большие и экономически выгодно заменить объект новым.

 

Вопросы для текущего контроля и зачета

 

1. Сформулируйте понятие функционального модуля детали. Его назначение?

2. Основные признаки конструкторско-технологической классификации деталей машин.

3. Формулировка и основные положения определения «Машина».

4. Структура и назначение основных составляющих машин.

5. Понятие «Автоматическая технологическая машина» (автомат). Структура машины-автомата. Понятие «Полуавтоматическая технологическая машина» (полуавтомат).

6. Эффективность технологической машины. Автоматизация технологических машин – главный способ повышения их производительности.

7. Понятие жизненного цикла изделия. Содержание этапов и фаз ЖЦИ.

8. Экологические требования к изделию на разных этапах ЖЦИ.

9. Понятие качества объектов производства. Чем оно характеризуется?

10. Понятие допуска.

11. Качество проектирования изделия.

 

Лекция 3