Operabilitatea este starea produsului , în care acesta este capabil să îndeplinească o anumită funcție cu parametrii stabiliți prin cerințele documentației tehnice . Eșecul este o întrerupere . Proprietatea unui element sau sistem de a menține continuu operabilitatea în anumite condiții de funcționare (până la prima defecțiune) se numește fiabilitate . Fiabilitatea este proprietatea unui obiect de a menține continuu o stare sănătoasă pentru o anumită perioadă de timp sau timp de funcționare .
De asemenea, capacitatea de muncă este capacitatea potențială a unui individ de a efectua activități adecvate la un anumit nivel [1] de eficiență pentru un anumit timp . Eficienţa depinde de condiţiile externe de activitate şi de resursele psihofiziologice ale individului .
Rezistență - capacitatea unei piese de a rezista la distrugere sau deformare plastică sub acțiunea sarcinilor aplicate. Rezistențaeste principalulcriteriu deperformanță, deoarece piesele fragile nu pot funcționa.
Metodele generale de calcul al rezistenței , prezentate în secțiunea 2 „Fundamentul fiabilității rezistenței ”, au fost discutate în detaliu în legătură cu anumite părți și sunt sub formă de calcule inginerești.
Distrugerea pieselor mașinii duce nu numai la defectarea întregului sistem mecanic, ci și la accidente . Se efectuează calcule de rezistență:
În cele mai multe cazuri, o încălcare a rezistenței este considerată apariția în partea unei tensiuni egală cu limita ( s pred ., t pred . ). Pentru a asigura o rezistență suficientă (marja de siguranță), trebuie îndeplinite următoarele condiții: s £ [ s ]=( s înainte de /[ s ]); t £ [ t ]=( t înainte de /[ s ]); s³ [ s ] .
În funcție de proprietățile materialului și de natura încărcăturii, următoarele sunt acceptate ca tensiuni finale: rezistența la curgere , rezistența la tracțiune (când se calculează rezistența statică) sau limita de anduranță cu un ciclu adecvat de modificări ale tensiunii (când se calculează pentru oboseală ). forță – rezistență). La proiectare trebuie avut în vedere faptul că rezistența la oboseală este redusă semnificativ în prezența concentratoarelor de tensiuni asociate cu forma structurală a pieselor ( fileturi , caneluri, găuri etc.) sau cu defecte de fabricație (zgârieturi, fisuri etc.). .).
În unele cazuri, piesele funcționează sub sarcini care provoacă tensiuni variabile de contact s n în straturile de suprafață , ducând la desprinderea prin oboseală a suprafețelor de contact. Calculul în acest caz se face din starea de rezistență a suprafețelor de lucru.
Factorul de siguranță admisibil [ s ] se stabilește pe baza metodei diferențiale ca produs al coeficienților parțiali: [ s ] =s 1 s 2 s 3 , reflectând: s 1 - fiabilitatea formulelor și a sarcinilor de proiectare; s 2 - uniformitatea proprietăților mecanice ale materialelor; s 3 - cerințe specifice de siguranță.
Factorul de siguranță admisibil [ s ] în raport cu limita de curgere la calculul pieselor din materiale plastice sub acțiunea unor solicitări constante este stabilit la minim cu calcule suficient de precise ([ s ] = 1,3 ... 1,5). Factorul de siguranță în raport cu rezistența la tracțiune la calcularea pieselor din materiale fragile, chiar și la solicitări constante, este atribuit destul de mare ([ s ] ³ 3). Acest lucru se datorează pericolului de distrugere, chiar dacă solicitarea maximă depășește o dată rezistența finală. Factorul de siguranță pentru limita de anduranță; atribuit relativ mic
([ s ] =1,5 ... 2,5), deoarece suprasarcinile individuale nu duc la distrugere.
Pentru structurile a căror distrugere este deosebit de periculoasă pentru viața umană și mediul înconjurător (mecanisme de ridicare, cazane de abur etc.), factorii de siguranță, precum și metodele de calcul, proiectare și operare sunt reglementate de standardele Gosgortekhnadzor .
Rigiditate - capacitatea pieselor de a rezista la schimbările de formă și dimensiune sub sarcină. Calculul rigidității prevede limitarea deformațiilor elastice ale pieselor în limitele admise în condiții specifice de funcționare (de exemplu, calitatea angrenării angrenajuluișicondițiile de funcționare alerulmențilorse deteriorează cu deviații mari ale arborelui). Importanța calculelorrigiditatecrește datorită faptului că îmbunătățirea materialelor structurale are loc în principal în direcția creșterii caracteristicilor de rezistență a acestora ( și ), în timp ce modulele elastice E(caracteristica de rigiditate) cresc ușor sau chiar rămân constante. Standardele de rigiditate sunt stabilite pe baza practicii de operare și a calculelor. Existăcazuricând dimensiunile obținute din condiția de rezistență se dovedesc a fi insuficiente din punct de vedere al rigidității.
Calculele pentru rigiditate sunt mai laborioase decât calculele pentru rezistență. Prin urmare, în unele cazuri se limitează doar la acestea din urmă, dar iau factori de siguranță sporiți în mod deliberat pentru a asigura o rigiditate corespunzătoare într-un mod atât de indirect.
În unele cazuri, este necesar să se țină seama de deplasările cauzate nu numai de deformațiile generale, ci și de contact, adică. efectuați calcule de rigiditate de contact.
Stabilitate - proprietatea unui produs de a-și menține forma originală de echilibru. Stabilitatea este un criteriu de performanță a tijelor lungi și subțiri care lucrează în compresie, precum și a plăcilor subțiri supuse compresiunii de forțele aflate în planul lor și a carcaselor care suferă presiune externă sau compresie axială. Pierderea stabilității pieselor se caracterizează prin faptul că acestea, fiind sub sarcină după o deformare suplimentară cu o cantitate mică în limitele elasticității, nu revin la starea inițială. Pierderea stabilității are loc atunci când sarcina F așa-numita valoare critică F cr , la care are loc o schimbare calitativă bruscă a naturii deformației. Stabilitatea va fi asigurată dacă F £ F cr .
La calcularea stabilității, se atribuie factori de siguranță sporiți, care sunt asociați cu convenționalitatea calculelor bazate pe ipoteza acțiunii centrale a sarcinii și dacă există o deplasare a punctului de aplicare a forței în raport cu centrul de greutate al secțiunea, valoarea forței critice scade brusc.
Rezistența la căldură - capacitatea unei piese de a lucra la temperaturi ridicate. Încălzirea pieselor este cauzată de procesul de lucru al mașinilor și frecarea în perechi cinematice și poate provoca consecințe dăunătoare: o scădere a caracteristicilor de rezistență ale materialului și apariția fluajului (creșterea deformației sub sarcină odată cu creșterea temperaturii); modificarea proprietăților fizice ale suprafețelor de frecare; deteriorarea preciziei; o scădere a capacității de protecție a peliculelor de ulei și, în consecință, o creștere a uzurii pieselor; schimbarea golurilor din piesele de împerechere, ceea ce poate duce la blocare și blocare.
Pentru a preveni efectele nocive ale supraîncălzirii asupra funcționării mașinilor, se efectuează calcule termice și, dacă este necesar, se efectuează modificări de proiectare corespunzătoare, precum răcirea forțată, creșterea suprafeței de transfer de căldură etc.
Rezistența la uzură - proprietatea pieselor de a rezista la uzură, adică procesul de modificări treptate ale dimensiunii și formei pieselor ca urmare afrecării. În acest caz, golurile din perechile cinematice cresc, ceea ce, la rândul său, duce la o încălcare a preciziei, apariția unor sarcini dinamice suplimentare, o scădere a secțiunii transversale și, în consecință, la o scădere a rezistenței, la o scădere. îneficiențăși o creștere a zgomotului. Cu nivelul actual de tehnologie, 85 ... 90% dintre mașini eșuează ca urmare a uzurii, ceea ce determină o creștere bruscă a costului de funcționare din cauza necesității de a verifica periodic starea și repararea acestora. Pentru multe tipuri de utilaje, costul reparațiilor și întreținerii datorate uzurii depășește cu mult costul unei mașini noi.
Calculul pieselor pentru rezistența la uzură constă fie în determinarea condițiilor care asigură frecarea fluidului (modul de funcționare când suprafețele de contact sunt separate printr-un strat suficient de lubrifiant), fie în asigurarea durabilității suficiente a acestora prin atribuirea de presiuni admisibile adecvate frecării. suprafete.
Rezistența la vibrații este capacitatea unei structuri de a funcționa în gama dorită de moduri fără vibrații inacceptabile. Efectele cauzate de vibrații au fost discutate în subsecțiunea 1.5.
Principalele domenii de lucru care asigură rezistența la vibrații și rezistența la vibrații sunt: eliminarea surselor de vibrații ( echilibrarea maselor rotative și mecanismele de echilibrare ); crearea unor structuri cu o astfel de rigiditate încât să nu existe pericolul de rezonanță a vibrațiilor și dezvoltarea unor mijloace eficiente de protecție împotriva vibrațiilor pentru o persoană - un operator care controlează vehicule de mare viteză, mașini tehnologice și mașini de acțiune a vibrațiilor, în care rezonanță iar efectele vibrațiilor fac posibilă creșterea productivității muncii la un cost mai mic.
Fiabilitatea , ca criteriu de performanță, este estimată prin probabilitatea P(t) de a menține operabilitatea pe parcursul unei anumite durate de viață (coeficient de fiabilitate): P (t) \u003d 1-n (t) / n, unde n (t) este numărul de piese care s-au defectat până la momentul t sau la sfârșitul timpului de funcționare; n este numărul de piese testate.
Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a unui produs complex este egală cu produsul probabilităților de funcționare fără defecțiuni a componentelor sale.
Fiabilitatea produsului poate fi obținută prin îndeplinirea unui număr de cerințe în toate etapele de proiectare, fabricare și exploatare. Acestea includ următoarele: