Provozuschopnost je stav výrobku , ve kterém je schopen plnit danou funkci s parametry stanovenými požadavky technické dokumentace . Selhání je narušení . Vlastnost prvku nebo systému nepřetržitě udržovat provozuschopnost za určitých provozních podmínek (až do první poruchy) se nazývá spolehlivost . Spolehlivost - vlastnost objektu trvale udržovat zdravý stav po určitou dobunebo pracovat .
Pracovní kapacita je také potenciální schopnost jednotlivce vykonávat účelné činnosti na dané úrovni [1] efektivity po určitou dobu . Účinnost závisí na vnějších podmínkách činnosti a psychofyziologických zdrojích jedince .
Pevnost - schopnost součásti odolávat destrukci nebo plastické deformaci při působení působících zatížení . Pevnostje hlavnímkritériemvýkonu, protože křehké části nemohou fungovat.
Obecné metody pevnostních výpočtů uvedené v části 2 "Základy pevnostní spolehlivosti " byly podrobně diskutovány ve vztahu ke konkrétním dílům a jsou ve formě inženýrských výpočtů.
Zničení částí stroje vede nejen k selhání celého mechanického systému, ale také k nehodám . Výpočty pevnosti se provádějí:
Ve většině případů se za porušení pevnosti považuje výskyt v části napětí rovné meze ( s pred ., t pred . ). Pro zajištění dostatečné pevnosti (bezpečnostní hranice) musí být splněny následující podmínky: s £ [ s ]=( s před /[ s ]); t £ [ t ]=( t před /[ s ]); s ³ [ s ].
V závislosti na vlastnostech materiálu a povaze zatížení se jako mezní napětí akceptují: mez kluzu , pevnost v tahu (při výpočtu pro statickou pevnost) nebo mez únosnosti s vhodným cyklem změn napětí (při výpočtu pro únavu síla – vytrvalost). Při navrhování je třeba vzít v úvahu, že odolnost proti únavě je výrazně snížena v přítomnosti koncentrátorů napětí spojených s konstrukčním tvarem dílů ( zaoblení , drážky, otvory atd.) nebo s výrobními vadami (škrábance, praskliny atd. .).
V některých případech části pracují pod zatížením, které způsobuje proměnná kontaktní napětí sn v povrchových vrstvách , což vede k únavovému odlupování kontaktních ploch. Výpočet je v tomto případě proveden z podmínky odolnosti pracovních ploch.
Přípustný součinitel bezpečnosti [ s ] je stanoven na základě diferenciální metody jako součin dílčích součinitelů: [ s ] =s 1 s 2 s 3 , odrážející: s 1 - spolehlivost vzorců a návrhového zatížení; s 2 - jednotnost mechanických vlastností materiálů; s 3 - specifické požadavky na bezpečnost.
Přípustný součinitel bezpečnosti [ s ] ve vztahu k meze kluzu při výpočtu dílů vyrobených z plastových materiálů při působení konstantních napětí je dostatečně přesnými výpočty stanoven na minimum ([ s ] = 1,3 ... 1,5). Součinitel bezpečnosti ve vztahu k pevnosti v tahu při výpočtu dílů vyrobených z křehkých materiálů, a to i při konstantních napětích, je přiřazen poměrně velký ([ s ] ³ 3). To je způsobeno nebezpečím destrukce, i když maximální napětí jednou překročí konečnou pevnost. Bezpečnostní faktor pro mez odolnosti; přiřazeny relativně malé
([ s ] =1,5 ... 2,5), protože jednotlivá přetížení nevedou ke zničení.
U konstrukcí, jejichž zničení je zvláště nebezpečné pro lidský život a životní prostředí (zdvihací mechanismy, parní kotle atd.), jsou bezpečnostní faktory, jakož i metody výpočtu, návrhu a provozu upraveny normami Gosgortekhnadzor .
Tuhost - schopnost dílů odolávat změnám tvaru a velikosti při zatížení. Výpočet tuhosti zajišťuje omezení pružných deformací dílů v mezích přípustných za specifických provozních podmínek (např. kvalita záběru ozubených kolaprovozní podmínkyložisekse zhoršují při velkých průhybech hřídele). Význam výpočtůtuhostinarůstá tím, že ke zdokonalování konstrukčních materiálů dochází především ve směru zvyšování jejich pevnostních charakteristik ( a ), přičemž moduly pružnosti E(charakteristika tuhosti) mírně rostou nebo dokonce zůstávají konstantní. Normy tuhosti jsou stanoveny na základě provozní praxe a výpočtů. Existujípřípady, kdy se rozměry získané z pevnostního stavu ukáží jako nedostatečné z hlediska tuhosti.
Výpočty pro tuhost jsou pracnější než výpočty pro pevnost. Proto se v některých případech omezují pouze na posledně jmenované, ale berou záměrně zvýšené bezpečnostní faktory , aby tak nepřímo zajistily správnou tuhost.
V některých případech je nutné počítat s posuny způsobenými nejen obecnými, ale i kontaktními deformacemi, tzn. provádět výpočty kontaktní tuhosti.
Stabilita – vlastnost produktu udržovat svůj původní tvar rovnováhy. Stabilita je kritériem pro výkon dlouhých a tenkých tyčí pracujících v tlaku, stejně jako tenkých desek vystavených tlaku silami ležícími v jejich rovině a skořepin vystavených vnějšímu tlaku nebo axiální kompresi. Ztráta stability dílů je charakteristická tím, že se při zatížení po dodatečné deformaci malou v mezích pružnosti nevrátí do původního stavu. Ke ztrátě stability dochází, když zatížení F tzv. kritické hodnoty F cr , při které dochází k prudké kvalitativní změně charakteru deformace. Stabilita bude zajištěna, pokud F £ F cr .
Při výpočtu stability se přiřazují zvýšené součinitele bezpečnosti, což je spojeno s konvenčností výpočtů založených na předpokladu středového působení zatížení, a pokud dojde k posunutí bodu působení síly vůči těžišti břemene. řezu, hodnota kritické síly prudce klesá.
Tepelná odolnost - schopnost součásti pracovat při vysokých teplotách. Zahřívání dílů je způsobeno pracovním procesem strojů a třením v kinematických párech a může způsobit škodlivé důsledky: snížení pevnostních charakteristik materiálu a výskyt tečení (zvýšení deformace při zatížení s rostoucí teplotou); změna fyzikálních vlastností třecích ploch; zhoršení přesnosti; snížení ochranné schopnosti olejových filmů a v důsledku toho zvýšení opotřebení dílů; změna mezer ve spojovacích dílech, což může vést k zaseknutí a zadření.
Aby nedocházelo ke škodlivým vlivům přehřívání na provoz strojů, jsou prováděny tepelné výpočty a v případě potřeby odpovídající konstrukční změny, jako je nucené chlazení, zvětšení teplosměnné plochy atd.
Odolnost proti opotřebení - vlastnost dílů odolávat opotřebení, tj. proces postupných změn velikosti a tvaru dílů v důsledkutření. V tomto případě se mezery v kinematických párech zvětšují, což zase vede k narušení přesnosti, vzniku dalších dynamických zatížení, snížení průřezu a v důsledku toho ke snížení pevnosti, ke snížení vúčinnostia zvýšení hluku. Při současné úrovni technologie 85 ... 90 % strojů v důsledku opotřebení, což způsobuje prudký nárůst nákladů na provoz z důvodu nutnosti periodické kontroly jejich stavu a oprav. U mnoha typů strojů náklady na opravy a údržbu v důsledku opotřebení výrazně převyšují náklady na nový stroj.
Výpočet odolnosti dílů proti opotřebení spočívá buď ve stanovení podmínek, které zajišťují kapalinové tření (režim činnosti, kdy jsou stykové plochy odděleny dostatečnou vrstvou maziva), nebo v zajištění jejich dostatečné trvanlivosti přiřazením vhodných přípustných tlaků na tření. povrchy.
Odolnost proti vibracím je schopnost konstrukce pracovat v požadovaném rozsahu režimů bez nepřijatelných vibrací. Účinky způsobené vibracemi byly diskutovány v pododdíle 1.5.
Hlavní oblasti práce, které zajišťují pevnost vibrací a odolnost proti vibracím, jsou: odstranění zdrojů vibrací ( vyvažování rotujících hmot a vyvažovacích mechanismů ); vytvoření konstrukcí takové tuhosti, že nebude hrozit vibrační rezonance, a vývoj účinných prostředků ochrany před vibracemi pro osobu - operátora, který řídí vysokorychlostní vozidla, technologické stroje a stroje vibračního působení, ve kterých rezonance a vibrační efekty umožňují zvýšit produktivitu práce při nižších nákladech.
Spolehlivost jako výkonové kritérium se odhaduje jako pravděpodobnost P(t) udržení provozuschopnosti během dané životnosti (koeficient spolehlivosti): P (t) \u003d 1-n (t) / n, kde n (t) je počet dílů, které selhaly do doby t nebo do konce provozní doby; n je počet testovaných dílů.
Pravděpodobnost bezporuchového provozu složitého výrobku se rovná součinu pravděpodobností bezporuchového provozu jeho součástí.
Spolehlivosti produktu lze dosáhnout splněním řady požadavků ve všech fázích návrhu, výroby a provozu. Patří mezi ně následující: