Лекции - Взаимозаменяемость

Подождите немного. Документ загружается.

Средняя наработка на отказ Т

– отношение наработки

восстанавливаемого объекта (машины) к математическому ожиданию

числа его отказов в течение этой наработки:





, (42)

где N – число испытуемых элементов или число испытаний;

, – число отказов i-го элемента (число отказов в i-м испытании);

– наработка i-го элемента (наработка в i-м испытании).

Интенсивность отказов λ(t) – показатель надежности

невосстанавливаемых изделий, равный отношению числа отказавших

элементов в единицу времени к числу объектов, оставшихся

работоспособными. Этот показатель более чувствителен, чем

вероятность безотказной работы, особенно для изделий высокой

надежности и определяется по формулам:

–Sв статистической трактовке





 )(

; (43)

–Sв вероятностной трактовке

)(

t 

, (44)

где Δп –Sприращение числа объектов за время Δt;

f(t) –Sфункция плотности распределения.

Функция плотности распределения f(t) наработки до отказа

характеризует распределение отказов во времени и определяется по

формулам:

–Sв статистической трактовке





)(

; (45)

–Sв вероятностной трактовке

tdQ

)(

)( 

, (46)

где dQ(t) – приращение вероятности отказов за время dt.

Параметр потока отказов λ(t) – показатель надежности

восстанавливаемых изделий, равный отношению среднего числа

отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его

наработку к значению этой наработки.

Используя выражения (39), (43) и (45), можно записать основное

уравнение теории надежности машин:

.)(exp)(

















dtttP

(47)

Долговечность – свойство машины длительно сохранять

работоспособность до предельного состояния при установленной

системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное

состояние машины характеризуется невозможностью дальнейшей

эксплуатации ее, снижением эффективности и безопасности.

Долговечность характеризуется следующими показателями:

–Sтехнический ресурс Т

– наработка объекта от начала его

эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до

предельного состояния.

–Sсрок службы Т

сл

– календарная наработка объекта до

предельного состояния.

–Sгамма-процентный ресурс Т

рγ

. и гамма-процентный срок

службы Т

сл.γ

, т.е. такие ресурс и срок службы, при выработке которых

объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью

γ, выраженной в процентах. Очевидно, что

)(100 tP

. (48)

Ремонтопригодность – это приспособленность изделия к

предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов,

повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособности

его путем технического обслуживания и ремонта. Основным

показателем ремонтопригодности изделия является среднее время

восстановления Т

работоспособного состояния, представляющее

собой математическое ожидание времени восстановления

работоспособного состояния объекта:









, (49)

где τ

– суммарное время простоев 1-го объекта;

– количество отказов i-го объекта.

Сохраняемость – это свойство объекта сохранять значение

показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности

после хранения и транспортирования. Показателями сохраняемости

объекта являются средний срок сохраняемости и гамма-

процентный срок сохраняемости, которые определяются

аналогично показателям долговечности.

Надежность автоматических линий, металлорежущих станков с

ЧПУ и других сложных систем характеризуется следующими

комплексными показателями:

–Sкоэффициентом технического использования К

т.и.

называется отношение математического ожидания времени

работоспособного состояния за некоторый период эксплуатации Т

, к

сумме математических ожиданий времен работоспособного

состояния Т

и всех простоев во время ремонтов Т

пр

и технического

обслуживания Т

обс

)(

обспрр

ит

ТТТт

Тт





; (50)

–Sкоэффициентом готовности К

называется вероятность того,

что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный

момент времени, кроме периодов, в которых эксплуатация его не

предусматривается:

ТТ





. (51)

Жесткая конкуренция в условиях рыночных отношений

вынуждает создавать изделия, обладающие не только высокими

эксплуатационными свойствами, надежностью, но и обеспечивающие

минимальные затраты на обслуживание, энергопотребление и

экологию. В результате введен в практику производственной

деятельности предприятий машино- и приборостроения

интегральный показатель качества созданного изделия, по которому

можно судить о конкурентоспособности последнего. В него

включаются следующие параметры:

1) параметр эффективности функционирования,

представляющий, например, объем выпускаемой или

контролируемой продукции Q;

2) эксплуатационные расходы, включающие, например, годовые

затраты на оплату труда производственного персонала Зр, затраты на

реновацию оборудования М, здания С, затраты на энергопотребление

Э;

3) экономические затраты на обеспечение надежной работы

изделия Н.

В общем виде интегральный показатель качества надежности

изделия Кj определяется по формуле

НЭСМЗр





. (52)

Полученное значение интегрального показателя качества Кj,

учитывающего надежность изделия, обычно сравнивается с

интегральным показателем качества Кj*, не учитывающим

надежность изделия и определяемым по формуле

ЭСМЗр

j*K





. (53)

Отношение Кj / Кj* показывает, насколько выпускаемая

продукция отвечает требованиям конкурентоспособности: чем ближе

это отношение к 1, тем более конкурентоспособнее изделие по

показателям надежности, тем выше его коэффициент

взаимозаменяемости К

и тем меньше затраты на восстановление его

работоспособности после устранения отказа.

Лекция 15. Метрологическое обеспечение

взаимозаменяемости

Вопросы метрологического обеспечения взаимозаменяемости

при сборке изделий и успешного проведения мероприятий в системе

планово-предупредительных ремонтов тесно связаны с

квалиметрией – разделом метрологии, изучающим вопросы

измерения качества выпускаемой продукции. В квалиметрии

используются те же законы и правила, что и в области измерения

физических величин, но с учетом особенностей, которые наглядно

проявляются в сравнении. Рассмотрение их следует начинать с

сопоставления измеряемых величин.

1. Многообразие нашего мира определяется свойствами

различных его сторон. Это свойства живой и неживой материи,

свойства физических объектов и явлений, свойства происходящих в

мире социальных и исторических процессов и многие, многие другие.

Определенная группа свойств относится к такому обобщенному

понятию, как качество (труда, промышленной продукции,

произведений искусства, принимаемых решений, организационной

деятельности и т.п.).

2. Любое свойство может быть выражено в большей или

меньшей степени, т.е. имеет количественную характеристику. В то же

время всякое свойство может проявляться по-разному. Одним из

проявлений инертности тел, например, является сила, с которой они

притягиваются к Земле (вес). Долгое время она использовалась в

качестве количественной характеристики инертности. Но в

невесомости эта сила равна нулю, а свойство инертности остается и

проявляется в другом. Таким образом, количественных

характеристик у каждого свойства может быть несколько. Наиболее

удачная из них выбирается по соглашению и называется мерой.

Мерами физических свойств являются физические величины: масса,

время, давление, скорость и другие. Мерами свойств, определяющих

качество, служат показатели качества. Понятно, что любые формы

сотрудничества в области взаимозаменяемости возможны только в

случае, если его участники будут пользоваться одинаковыми мерами.

3. Установлено 12 областей измерений физических величин:

– измерения геометрических величин;

– измерения механических величин;

– измерений давления и вакуума;

– теплофизические и температурные измерения;

– измерения времени и частоты;

– измерения электрических и магнитных величин;

– измерения акустических величин и др.

Показатели качества в квалиметрии группируются в областях,

установленных специальными нормативными документами

(например, РД 50 – 64 – 84):

– показатели назначения;

– показатели надежности (безотказности, долговечности,

ремонтопригодности, сохраняемости);

– показатели экономного использования сырья, материалов,

топлива, энергии и трудовых ресурсов;

– эргономические показатели;

– эстетические показатели;

– показатели технологичности;

– показатели стандартизации и унификации.

4. Каждая из перечисленных областей измерений объединяет

несколько физических величин или показателей качества. Например,

к геометрическим величинам относятся длина, площадь, плоский и

телесные углы и др.; к механическим – масса, скорость, ускорение и

др. Важнейшими электрическими и магнитными величинами

являются сила электрического тока, электрическое напряжение,

электрическое сопротивление, электрическая емкость, магнитный

поток, магнитная индукция, индуктивность и некоторые другие. К

показателям технологичности продукции, тесно связанной с

взаимозаменяемостью, относят: удельную трудоемкость

изготовления, удельную материалоемкость изделий, удельную

энергоемкость и среднюю разовую оперативную трудоемкость

технического обслуживания (ремонта) данного вида. Экономические

показатели, характеризующие затраты на разработку, изготовление,

эксплуатацию или потребление продукции, включают:

– затраты на изготовление и испытания опытных образцов;

– себестоимость изготовления продукции;

– затраты на расходные материалы при эксплуатации

технических объектов и др.

5. Физические величины используются для описания свойств, в

совокупности определяющих качество изделия, но понятия

«физическая величина» и «показатель качества» не тождественны.

Физические величины отражают объективные свойства природы, а

показатели качества – общественную потребность в конкретных

условиях. Так, например, масса – физическая величина, а масса

изделия – показатель его транспортабельности; скорость –

физическая величина, а эксплуатационная скорость автобуса –

показатель его назначения; освещенность – физическая величина, а

освещенность на рабочем месте – эргономический показатель.

6. Как и физические величины, показатели качества имеют

размерность или могут быть безразмерными. На них в полной мере

распространяются все положения теории размерностей.

7. Количественной характеристикой показателей качества, как и

физических величин, является их размер, который нужно отличать от

значения – выражения размера в определенных единицах. Размер и

значение от выбора единиц не зависят. Например, трудоемкость

изготовления и (или) эксплуатация продукции определяются

количеством времени, затраченного на изготовление и (или)

эксплуатацию единицы продукции, и выражаются для

промышленных изделий в нормо-часах. Ясно, что трудоемкость

изготовления конкретного узла или агрегата (показатель

технологичности продукции) не изменится, если ее выразить,

например, в человеко-днях. Не изменяются и экономические

показатели производства, такие, например, как себестоимость или

цена изделия от того, что они будут выражены не в рублях, а в

копейках.

Отвлеченное число, входящее в значение показателя качества

(равно, как и в значение физической величины), называется числовым

значением. Понятно, что оно-то как раз и зависит от выбора единиц.

Метролическое обеспечение взаимозаменяемости невозможно

без четкой работы метрологических служб. Структурно-

метрологическая служба Российской Федерации состоит из

государственных и ведомственных метрологических служб,

подчиненных Госстандарту. Деятельность сети государственных

метрологических органов направлена на обеспечение единства

измерений в стране. Она включает государственный стандарт,

центральные государственные метрологические службы (НИИ),

центры государственных эталонов, региональные центры

стандартизации и метрологии. Центры стандартизации, включая

специализированные государственные заводы, издательства

стандартов, магазины стандартов.

В Ростовской области имеются центры стандартизации и

сертификации, в подчинении которых находятся 23

специализированных органа сертификации и стандартизации и 20

аккредитированных лабораторий по испытаниям промышленной

продукции.

Приказом Государственного стандарта РФ №44 создан

Таганрогский центр стандартизации, метрологии и сертификации, в

функции которого входит надзор за исполнением требований

государственных стандартов и обеспечение единства измерений во

всех отраслях промышленности независимо от форм собственности.

Для научно-методического руководства и корректирования

работ по методическому обеспечению разработок, испытания,

производства и эксплуатации продукции в отраслях промышленности

созданы головные организации по стандартизации и сертификации.

На предприятиях также создаются метрологические службы в лице

главного метролога, в подчинении которого могут находиться

соответствующие отделы и лаборатории (ЦЗЛ). Именно работникам

ЦЗЛ поручается проводить контроль метрологических показателей

средств измерения на конкретном предприятии. Такими основными

показателями являются следующие:

Деление шкалы прибора – промежуток между двумя

соседними отметками шкалы.

Длина (интервал) деления шкалы – расстояние между осями

двух соседних отметок шкалы.

Цена деления шкалы – разность значений величин,

соответствующих 2-м соседним отметкам шкалы; например, 0,002 мм

при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм.

Диапазон показателей (измерений по шкале) – область

значений шкалы, ограниченная ее начальными и конечными

значениями; например, диапазон показаний оптиметра ИКВ-3 ± 0,1

мм.

Диапазон измерений – область значений измеряемой

величины, в пределах которой нормированы допустимые

погрешности средства измерений; например, диапазон измерения

длин на проекционном вертикальном оптиметре ИКВ-3 составляет 0

– 200 мм.

Предел измерений – наибольшее или наименьшее значение

диапазона измерений. Для ИКВ-3 предусмотрено 3 предела: нижний

предел 0, средний – 100 мм, верхний – 200 мм.

Измерительная сила – сила воздействия измерительного

наконечника на измеряемую деталь в зоне контакта.

Предел допустимой погрешности средства измерения –

наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при

которой оно должно быть признано годным и допущено к

применению; например, пределы допустимой погрешности 100 мм

концевой меры длины 1-го класса равен ±0,5 мкм.

Стабильность средства измерения – свойство, отражающее

постоянство во времени его метрологических показателей.

Погрешность измерения – разность между результатом

измерения и истинным значением измеряемой величины.

Точность измерений – характеристика качества измерений,

отражающая близость к нулю погрешность их результатов. При

высокой точности погрешности всех видов измерений минимальны.

Точность средств измерений – близость результатов

измерений одной и той же конкретной величины, выполняемых в

различных условиях в различных местах различными методами и

средствами.

Чувствительность измерительного прибора – отношение

изменения сигнала на выходе измерительного средства к вызвавшего

его изменение измеряемой величины. Например, при перемещении

измерительного наконечника измерительной пружинной головки

ИГП на величину цену деления 0,5 мкм указатель перемещается на

одно деление шкалы, равное 1 мм. Чувствительность этого прибора

равна 1000:0,5 = 2000.

Поправка – величина, которая должна быть алгебраически

прибавлена к показанию измерительного прибора или к

количественному значению меры, чтобы исключить систематические

погрешности и получить значение измеряемой величины или

значение меры, более близкое к их истинным значениям.

Приведенные метрологические показатели средств измерения

должны учитываться при выборе методов взаимозаменяемости для

конкретного типа и вида производства.

Лекция 16. Стандартизация, сертификация, взаимозаменяемость

Широкое использование взаимозаменяемости при

проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий машино- и

приборостроения было бы невозможно без стандартизации на всех

уровнях производства. С целью установления форм, правил, норм и

методов работы в области стандартизации на всех уровнях

управления народным хозяйством в России разработана и

применяется Государственная система стандартизации Российской

Федерации (ГССРФ), которая:

1)Sорганически соединяет в единое целое все звенья и уровни

народного хозяйства;

2)Sувязывает планы работ по стандартизации с перспективными

планами развития производства;

3)Sопределяет основные стороны практической деятельности в

области стандартизации на уровне государства;

4)Sставит на качественно новую основу работы по

стандартизации на всех уровнях народного хозяйства.

Цель ГССРФ – использование стандартов, устанавливающих

основные нормы, показатели и требования к выпускаемой продукции,

соответствующие передовому опыту производства, для достижения

высокого уровня качества выпускаемых изделий во всех отраслях

народного хозяйства.

Стандартизация способствует применению единых норм и

требований к выпускаемой продукции, что приводит к

взаимозаменяемости ее составляющих частей, удешевлению

производства, повышению уровня качества.

Стандартизация заключается в разработке норм, правил и

требований, выраженных в стандартах, обязательных для выполнения

или рекомендуемых при производстве продукции, что обусловливает

единые требования к качеству изделий, охране и условиям труда

работников.

Результаты внедрения стандартов на предприятии:

1)Sповышение степени соответствия выпускаемой продукции ее

функциональному назначению;

2)Sликвидация технических барьеров в международном

товарообмене;

3)Sсодействие научно-техническому прогрессу;

4)Sвозможность сотрудничества различных областей