Методы обеспечения надежности изделий машиностроения
..pdfудалить. Подготовив изделие к техническому обслуживанию, выполняют следующие работы. Проводят внешний осмотр изде лия, узлов, механизмов, аппаратов, и в случае появления кор розии на поверхности ее требуется удалить. Внешнему осмотру подвергают всю аппаратуру, размещенную на изделии, — про веряют целостность стекол контрольно-измерительных приборов, ламп, транспарантов, отсутствие повреждений антикоррозион ных покрытий, изломов, порезов, потертостей и надрывов ка белей. Сборочные единицы и детали не должны иметь повреж дений. Болты и гайки должны быть затянуты и надежно засто порены. В местах соединения трубопроводов через уплотнения штуцеров и редукторов гидросистемы не должно быть утечки рабочей жидкости. При обнаружении утечки выяснить ее причину и устранить течь.
Проверить уровень масла в гидравлической системе и в слу чае его уменьшения долить до необходимого уровня, опреде лить целостность и состояние резиновых уплотнений. Резиновые детали не должны иметь повреждений, а на их поверхностях не должно быть случайно попавшей смазки. Резиновые детали, пораженные плесенью и микроорганизмами, протереть и промыть теплой водой, затем продезинфицировать 1—2%-ным раствором формалина.
Проверить состояние и надежность крепления всего обору дования изделия визуально и опробованием отдельных узлов крепления, при этом следует обратить внимание на замки фик саторов, которые должны открываться без заедания и фикси роваться в закрытом положении; болты и гайки должны быть затянуты, стопорные шайбы не должны иметь следов проворачи вания болтов (гаек); крепежные кронштейны (лапки) прибо ров, корпусов, отдельных сборочных единиц, панелей, щитов не должны иметь трещин и остаточных деформаций; винты с по тайными головками должны иметь кернение в шлиц; отогнутые части стопорных шайб должны плотно прилегать к граням гаек; а отогнутый ус — входить в отверстие; шплинты не должны иметь повреждений, а концы их должны быть разведены; крепежная проволока не должна иметь порывов и слабины, а поломанные стопорные шайбы, штифты, шплинты, фиксаторы и другие кре пежные детали должны быть заменены.
Провести осмотр состояния и надежности крепления кабель ных коммуникаций по всему изделию в доступных местах без демонтажа коммуникаций, механизмов и кожухов. Кабели не должны иметь потертостей и других механических повреждений. Штепсельные разъемы должны быть соединены, закреплены и застопорены проволокой, а отдельные наиболее ответствен ные опломбированы.
Промыть фильтроэлементы гидравлической системы, про дуть сжатым воздухом под давлением, просушить и установить
211
их на штатное место, заменить смазку в подшипниках электро двигателей, если это требуется по документации.
Удалить коррозию с наружных поверхностей изделия, его сборочных единиц и деталей. При обнаружении следов корро зи и на наружных поверхностях очистить пораженную поверх ность и нанести смазку, нерабочие поверхности со следами кор розии слегка обработать металлическими щетками и зачистить шлифовальной шкуркой. После очистки протереть бензином и сухой ветошью с выдержкой на воздухе в течение 10—15 мин
и подкрасить.
После заправки рабочих жидкостей выполнить проверку на функционирование узлов, механизмов и систем. Проверить наработку комплектующих изделий, указанных в формуляре, с ограниченным сроком службы, подлежащих обязательной за мене, и в случае необходимости заменить их. Годовой регламент проводят в соответствии с инструкцией по регламенту.
Трехгодовой регламент полностью включает все работы, перечисленные в годовом регламенте, и, кроме того, добавля ются следующие проверки. Осуществляют демонтаж отдельных узлов, механизмов и систем и подвергают их всесторонней про верке на фактическое техническое состояние по контролируе мым параметрам. Проверяют износ трущихся поверхностей, пополняют смазочные рабочие жидкости, измеряют регулируе мые зазоры и в случае их отклонения от нормы проводят их под регулирование. Так, например, при регламенте стартер-генера тора необходимо заменить смазку в подшипниковых узлах, ос мотреть щеточно-коллекторный узел, проверить износ щеток, легкость их перемещения в гнездах щеткодержателей, проверить наличие зазора. В случае износа щеток последние заменить.
При трехгодовом регламенте в обязательном порядке заме няют или очищают от грязи все фильтрующие элементы в гид равлической системе, пополняют смазку в домкратах. При на личии на изделиях нагревательно-холодильных установок про веряют плотность подсоединения манометров галогенным течеискателем, а также плотность разъемных соединений всасываю щего и нагнетательного вентилей и плотность хладоновых разъем ных и паяных соединений. При обнаружении утечек по сварным и паяным соединениям их устраняют методом ремонта или за меной установки. В случае обнаружения утечки в разъемных соединениях и вентилях заменить прокладки, сальники или, по •возможности, устранить подтяжкой накидных гаек. После устра нения неисправностей проверить на функционирование все си стемы и в случае необходимости выполнить подрегулирование. После проведения проверок демонтированных узлов, механизмов и систем приступают к монтажу .их на изделие. Затем в составе изделия вновь проводят проверку узлов, механизмов и систем на функционирование. Проверить наработку комплектующих эле
2 1 2
ментов, указанных в формуляре, с ограниченным сроком служ бы, подлежащих обязательной замене или переосвидетельство ванию, и при необходимости выполнить замену. Весь комплекс перечисленных работ должен быть отражен в эксплуатационной документации и строго выполняться эксплуатирующей организа цией.
Проверка технического состояния изделия в процессе про ведения регламентов позволяет выявить и устранить все неис правности и тем самым обеспечить работоспособное состояние изделия.
8.3. ВЛИЯНИЕ ВСТРОЕННЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ НА НАДЕЖНОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
С целью обеспечения надежности изделия в процессе эксплуатации в ее конструкции предусматриваются встроенные средства контроля проверки работоспособности отдельных узлов, механизмов, систем, блоков и т. п. Одновременно необходимо при проектировании помнить о том, что встроенные диагности ческие средства, с одной стороны, помогают быстро выявить причину неисправности или неисправный узел, а с другой сто роны, сами встроенные средства являются источниками отказов. Поэтому при проектировании необходимо определить оптималь ное число диагностических средств. Прежде всего их целесооб разно применять в сложных системах, блоках, внутренняя струк тура которых представляет собой соединение в виде отдельных каналов, разъемных плат и т. д,, которые сравнительно легко восстанавливаются их заменой.
Диагностические средства контроля позволяют проводить опросный контроль исправности основных систем и узлов изде лия. О состоянии проверяемых узлов, блоков, систем, каналов, плат и других элементов изделия информация поступает в виде кодов или высвечивается транспарант на пульте. По шифру кода можно определить неисправность с точностью до отдель ного узла, блока, канала или детали. Кроме узлов, блоков, си стем, подвергающихся периодическому опросу, на изделии пре дусматривается также непрерывный контроль параметров, вли яющих на безопасность работы. Непрерывный контроль пара метров обеспечивает надежность изделия и предотвращает ава рийную ситуацию своевременной заменой отказавших блоков, узлов, каналов, плат, элементов.
О работоспособности непрерывно контролируемых парамет ров информация выдается в виде высвечивающихся транспаран тов на пульте оператора либо в виде указателя (стрелки) с под светкой на шкале прибора. Так, например, ведется непрерывный контроль температурного режима, давления масла любого двига теля внутреннего сгорания и т. п. Непрерывный контроль па-
213
8.1. Оценка классификационных признаков составных частей изделия для выбора номенклатуры ЗИПа
К л а с с и ф и к а ц и о н н ы й п р и з н а к с о с т а в н о й ч а с т и
Н о м е р |
|
и з д е л и я |
р а з р я д а |
|
|
|
|
|
к л а с с и |
|
|
ф и к а ц и |
|
Х а р а к т е р и с т и к а п р и з н а к а |
о н н о г о |
П р и з н а к |
|
п р и з н а к а |
|
|
Оц е н к а
пр и з н а к а
1 Возможность контроля
2Возможность отказа за время эксплуатации
3Влияние отказов на рабо тоспособность изделия
4Целесообразность устра нения отказа
Контролируемая |
|
|
|
1 |
|
Неконтролируемая |
|
|
|
0 |
|
Отказы возможны |
|
|
|
1 |
|
t Отказы |
практически |
невоз |
0 |
||
можны |
|
|
|
|
|
Отказ |
составной части |
при |
1 |
||
водит к отказу изделия |
|
|
|
||
Отказ |
составной |
части |
не |
0 |
|
ухудшает |
выполнение |
основ |
|
||
ных функций изделия |
|
|
|
|
|
Отказ |
целесообразно |
устра |
1 |
||
нить заменой составной |
части |
|
|||
Отказ |
целесообразно |
устра |
0 |
||
нить при |
очередном |
обслужи |
|
вании изделия
Методика расчета номенклатуры ЗИПа состоит в следующем: определяют математическое ожидание числа замен составных
частей за время эксплуатации по формуле
аэ = NnXT3, |
(8.1) |
где N — число изделий, на которое рассчитывают ЗИП, п — число составных частей данного типа на одном изделии; к — интен сивность отказов составных частей этого типа; Тэ — время эксплу атации, на которое рассчитывают ЗИП;
вычисляют затраты, связанные с заменой составных частей:
|
|
С = |
(8.2) |
|
|
N |
|
где |
Соб |
стоимость дополнительного оборудования |
необхо |
“- « |
ж |
S T " |
|
216
Находят математическое ожидание времени восстановления одного изделия в часах за время Эксплуатации в результате замены составных частей:
где U — время восстановления изделия путем замены составной части.
По результатам расчета сравнивают величины Съ и Тв, после чего принимают решение о включении составной части в номен клатуру ЗИПа.
8.5. ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ЧИСЛЕННОГО СОСТАВА ЗИПа
Число запасных частей имеет большое значение для обеспечения работоспособности изделия. Научный подход к опре делению численного состава ЗИПа позволяет обеспечить надеж ность изделия в процессе эксплуатации. Если в состав ЗИПа по документации заложено мало запасных частей, а в них есть потребность, то это приводит к невыполнению изделием постав ленной задачи. С другой стороны, если в документации зало жено слишком большое число запасных частей, то это приводит к излишним затратам, к залеживанию дефицитных материалов на складах в течение длительного времени.
Наиболее простой способ определения потребности в запас ных частях — это деление заданного срока службы на нара ботку на отказ, что позволяет найти требуемое среднее число запасных частей. Однако само по себе среднее значение не всегда оказывается правильным, поскольку существует опреде ленная вероятность того, что в течение какого-то конкретного периода времени может потребоваться больше запасных частей, чем рассчитанное среднее число запасных частей, поэтому не обходимо пользоваться более точными методами расчета.
Один из таких математических методов — метод, основан ный на использовании доверительных интервалов. Приближен ная формула расчета числа запасных частей
|
m = XT -f- Uy'yj'kT, |
(8.4) |
где А, — интенсивность |
отказов; Т — заданное время |
работы |
изделия; иу — квантиль |
нормального распределения при дове |
рительной вероятности у, которая обычно принимается в преде лах 0,9—0,99.
Пример 8.1. В состав изделия входит пять блоков защиты и десять микропереключателей одинакового типа. Из справоч ных данных известно, что блок защиты имеет интенсивность отказов Л.1 = 1,5• 10—3 ч_ | , интенсивность отказов микропереклю
217
чателя — Л = 1,2-10“ 4 |
ч-1 |
Изделие |
в течение каждых суток |
|||
|
,2 |
|
|
|
|
|
работает 15 ч, а всего в неделю — 5 сут. |
|
|||||
Определить число запасных частей |
(блоков защиты и микро |
|||||
переключателей) |
на период |
работы |
изделия |
в течение одного |
||
года |
при доверительной вероятности |
у = 0,90. |
Определить теку |
|||
щий |
запас резервных |
блоков защиты и микропереключателей |
||||
на один месяц работы |
изделия. |
изделия за один год со |
||||
Р е ше н и е . Общее |
время работы |
|||||
ставляет: 7'э=15-5*52 |
недели/год = 3900 ч. |
|
||||
Среднее число отказов: |
|
|
|
|||
блоков защиты |
|
|
|
|
||
|
a, = X J 9 = 1,5-10-3 -3900 = 5,85; |
|||||
микропереключателей |
|
|
|
|
||
|
02 |
= ^Г э = |
1,2-10"4-3900 = 0,468. |
Используя (8.4) для доверительной вероятности у = 0,9 и квантили иу= 1,28, получим
т{ = \ Тэ + иул!кТэ = 5,85 + 1,28л/5,85 = 8,9 шт.
Таким образом, для одного блока необходимо предусмот реть запас в 9 шт. и, соответственно, для пяти блоков----- 45 шт.
Аналогично для микропереключателей получим
т2 = ^Тэ + иу~Ф^Тэ = 0,468 + 1,28лД),468 = 1,3 Шт.
Следовательно, запас для каждого микропереключателя со ставляет 1 шт.,* но так как на изделии установлено десять микро переключателей, то запасных микропереключателей предусмат ривают 10 шт.
Текущие резервы определяют подобным же образом. В этом случае для 22-х рабочих дней общее время работы изделия со
ставит Т = 22 -15 = 330 ч; |
|
|
а\ = k j = |
1,5* 10“ 3. 330 = 0,495; |
|
4 |
= ^ Г = |
1,2-10"4-330 = 0,0396; |
m', = X, Т + |
uy- j k j |
= 0,495 + 1,28л/0,495 = 1,40 шт. |
Это означает, что для каждого блока защиты следует пред усмотреть в качестве резерва по 1,4 шт. на один месяц или всего 5-1,4 = 7 шт.;
т2 = ЪТ + иул/)^Т = 0,0396 + 1,2870,0396 = 0,3.
218
Общее число текущего резерва микропереключателей на один месяц составит 10-0,3 = 3 шт.
Приближенное уравнение (8.4) позволяет достаточно точно провести расчет для большинства практических случаев.
8.6. УТОЧНЕННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ЧИСЛЕННОГО СОСТАВА ЗИПа
Этот метод основывается на определении математи ческого ожидания числа запасных частей с учетом заданной вероятности, а также с учетом текущего расхода и несжимае мого запаса. Определим численный состав запасных частей для трех видов ЗИПа: одиночного, группового и ремонтного. Для сложных изделий каждый простой в процессе эксплуатации приводит к значительным материальным затратам, поэтому не обходимо своевременно восстановить изделие, чтобы существен но сократить затраты на его ремонт. С этой целью определяют не только среднее число запасных частей на заданный период эксплуатации, но и норму неснижаемого запаса. В этом случае число запасных частей для группового и ремонтного ЗИПов определяют как сумму нормы текущего расхода и нормы несни жаемого запаса по выражениям вида
т г = |
т т.р + |
т н.з.г |
(8.5) |
"ip = |
mT.p + |
mH?p, |
(8.6) |
где mT.p — математическое ожидание текущего расхода; |
т н.3.г и |
||
т„.3.р — математическое ожидание |
неснижаемого запаса |
соот |
|
ветственно для группового и ремонтного ЗИПов. |
|
||
Значение т тр определяют по |
математическому ожиданию |
расхода запасных частей за время, на которое рассчитан их запас, а норма неснижаемого запаса т нз — по математическому ожиданию расхода за время /сз удовлетворения срочного заказа на пополнение ЗИПа.
Математическое ожидание замены запасных частей для оди ночного, группового и ремонтного ЗИПов определяют по фор
мулам: |
а = лМТ, |
(8.7) |
|||
если |
XT ^ |
||||
0,2; |
- е~хт), |
(8.8) |
|||
|
XT > |
а = nN(\ |
|||
если |
0,2. |
|
|
||
При расчете одиночного ЗИП-О, определяя математическое |
|||||
ожидание, используют формулу |
|
|
|||
|
|
азип-о = |
я^зип-о» |
(8-9) |
где п — число элементов на одном изделии; X — интенсивность отказов элемента; Гзип_0 — время, на которое рассчитывается одиночный ЗИП.
219
Математическое ожидание для расчета группового ЗИП-Г определяют по формуле
Я з и п - г = |
п ^ з и п - г ^ з и п - г » |
( 8 . 1 0 ) |
где /Узип г — число изделий, на которые рассчитывается ЗИП-Г;
^зип-г — время, на которое рассчитывается ЗИП-Г Математическое ожидание замены запасных частей для за
мены ремонтного ЗИП-P находят из выражения
аЗИП-Р = Я^ЗИП-Р ^ГЗИП-Р> |
(8 11) |
где Л^зип р — число изделий, на которые рассчитывают ЗИП-Р; Т'зип-Р — время, на которое рассчитывается ремонтный ЗИП-Р.
При расчете математического ожидания численного состава ЗИПа в формулах (8.9) — (8.11) необходимо выполнить следую щие преобразования:
а = nN (\ tp + |
^тр/тр + |
Ххр/хр), |
|
(8.12) |
где /р + *тр + /хр = ГзИП; |
|
|
|
|
кр— интенсивность отказа элемента при работе; |
транспор |
|||
Кр — интенсивность отказа |
элемента |
в процессе |
||
тирования; кХр — интенсивность |
отказа |
элемента при |
хране |
|
нии; tp— время работы элемента в составе изделия |
за |
период |
Тзип» *тР— время транспортирования элемента в составе изделия за период Гзип; tx? — время хранения элемента в составе изделия
за период Гзип.
Математическое ожидание неснижаемого запаса для груп пового и ремонтного комплексов ЗИПов определяют из соот
ношений: |
|
|
ан.з.г = |
П^ЗИП-Г МСЗ Г\ |
(8.13) |
ан.з.г = |
Я^ЗИП-Р ^с.з.р» |
(8.14) |
где /с.з.г, ^с.з.р — время, в течение которого удовлетворяется сроч ная заявка на пополнение комплекта группового или ремонт ного ЗИПа.
С учетом достоверности обеспечения работоспособности изделия математическое ожидание числа запасных частей для текущего расхода вычисляют по формуле
т тр = а + иул[а, |
(8.15) |
где иу — квантиль нормального распределения берется из табл. 1 приложения; у — доверительная вероятность; азип_г, азип-р) — математическое ожидание числа запасных частей соот ветствующих ЗИПов.
220
Аналогичные формулы используются при определении мате матического ожидания числа запасных частей для несжимае мого запаса с заданной доверительной вероятностью
(8.16)
где ан.3(ан.з.г, Ян.з.р) — математическое ожидание неснижаемого запаса соответственно для группового и ремонтного ЗИПов.
Пример 8.2. Определить число диодов типа 2Д106, которое необходимо предусмотреть в ЗИП-О, ЗИП-Г, ЗИП-P при сле дующих исходных данных: Мзипг = 20 — число приборов в груп
повом ЗИПе; |
Мзип р = 50 — число приборов в ремонтном ЗИПе; |
|||||||||
п —5 — число диодов, установленных в одном приборе. |
|
|||||||||
Прибор эксплуатируется в стационарных условиях, т. е. |
||||||||||
транспортированию не подвергается. |
недели |
составляет |
||||||||
Время работы |
диода |
в |
течение одной |
|||||||
/р = 80 ч. Время срочности пополнения заказа |
/сз= 30 сут. |
|
||||||||
\ |
= |
2,0-КГ5 ч~‘, |
= 2,0-10-8 ч - 1; |
|
|
|||||
|
|
|
^зип-о = |
1 г = |
8760 ч; |
|
|
|
|
|
Тзии.г = |
3 г = 26 280 ч; Тзип.р = 2 г |
= 1 7 520 ч. |
|
|||||||
Р е ш е н и е |
|
1. Определим математическое |
ожидание |
числа |
||||||
запасных диодов в одиночном ЗИПе: |
|
|
|
|
||||||
^ „ п.0 = |
nr,,,™ (К + |
Ч ) = |
5 [52.80-2.10"5 + |
|
||||||
|
|
+ |
(8760 - |
52-80)2.10-8] = |
0,4, |
|
|
|||
где 52 — число недель в году. |
|
|
|
|
|
|||||
Принимаем m3V[n.0= l- |
|
ожидание |
числа |
запасных |
||||||
2. Определим |
математическое |
|||||||||
диодов в групповом ЗИП-Г: |
|
|
|
|
|
|
||||
а з и п - г — п ^ з и п - г |
Т з и п - г |
(^р |
^хр) |
5-20[З-52-80-2 -10 |
-Ь |
+ (8760 - 52-80)3-2-10-8] = 25.
Найдем число запасных диодов для срочного пополнения ЗИП-Г
где 4 — число недель в месяце.
3. Определим математическое ожидание числа запасных диодов для ремонтного ЗИП-Р:
221
азип-р — я^зип-р ^"з и п - р (\> “Ь ^хр) — 5*50 [2-52-80-2-10 +
+ (8760 — 52-80)2-2-10~8] = 41,5.
Найдем число запасных диодов для срочного пополнения ЗИП-Р:
а„,.Р= «А^зип.р (К + К Р) = 5-50[4-80-2-10"5 +
+ (720 - 4-80)2.10~8] = 1,6.
Суммарное число запасных частей с учетом срочности попол нения равно
т зип-г = |
азип-г + |
а н.з.г = |
25 + 0,64 « |
26; |
|
т зип-р = |
азип-р + |
а н .з.р = |
41,5 + |
« |
43. |
8.7. ОБЕСПЕЧЕН НЕНАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ С ПОМОЩЬЮ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ ЖИДКИХ КОНСЕРВАЦИОННЫХ СМАЗОК. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ
Консервационные смазки предназначены для защиты деталей и сборочных единиц, находящихся в комплектах ЗИПов, а также для изделий, находящихся на временном хранении. Состав жидких консервационных смазок очень сложен. Трудность выяснения механизма действия этих смазок объясняется не только большим числом входящих в них компонентов, но и ря дом явлений, оказывающих большое влияние на механизм дейст вия смазки (например, адгезия и др.).
Для консервации широко применяют смазку К-17, которая обладает хорошими защитными свойствами. Ее применяют для защиты изделий, изготовленных из различных металлов и пласт масс. Высокие защитные свойства этой смазки объясняются прочностью гидрофобной пленки, создаваемой на поверхности металла, которая служит механическим барьером, препятствую щим проникновению коррозионно-активных агентов на поверх ность металла. Главную роль в создании прочной гидрофоб ной пленки играют поверхностно-активные вещества (например, окисленный петролатум), входящие в состав смазки. Свойство окисленного петролатума, имеющего в своем составе эфиры и кислоты, позволяет повысить способность смазок адсорбиро ваться по отношению к металлу и тем самым улучшить их за щитные качества.
Окисленный петролатум — продукт окисления отходов, полу ченных при депарафинизации остаточных масел. Наличие окис ленного петролатума в жидкой смазке обеспечивает защиту от коррозии чугуна и нелегированных сталей, а присадки ЦИАТИМ-339, ПМС-Я более эффективны для защиты цветных металлов. Защитные пленки на поверхности стальных деталей
2 2 2