WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

p n 21 + - a 5 Вероятность безотказной работы сварного шва Pсв определяется по табл. 8 приложения в зависимости от значения квантили нормированного нормального распределения.

Задача 22 Рассчитать вероятность безотказной работы сварного шва заданными конфигурацией и характеристиками, если среднее значение действующих напряжений составляет a, МПа; среднее значение предела выносливости гладкого образца, МПа;

-расчетное сечение основного металла расположено вдали от сварного шва; коэффициент вариации нагрузки а = 0,1.

Исходные данные для расчета представлены в табл. 34 приложения.

Надежность резьбовых соединений Вопрос о надежности резьбовых соединений возникает в основном в связи с рассеянием нагрузок, предела выносливости болтов, разбросом их ударной прочности при низких температурах и с недостаточной надежностью многих применяемых средств стопорения.

Ниже рассматривается надежность болтов по критерию прочности при статических и переменных нагрузках.

Специфика расчета резьбовых соединений на надежность может быть сведена к учету рассеяния начальной затяжки и к уточненному учету рассеяния концентрации напряжений. В расчете принимаем случайными величинами внешнюю нагрузку, силу начальной затяжки, предел выносливости материала и эффективный коэффициент концентрации напряжений в связи с разбросом радиуса выкрутки резьбы.

Сильная затяжка повышает надежность работы резьбового соединения, так как при этом повышается жесткость стыка и существенно понижается доля переменной нагрузки, приходящейся на болт.

Чтобы обеспечить требуемую затяжку болтов, силу затяжки контролируют. Методы контроля основаны на замере: удлинения болта (шпильки), угла поворота гайки, крутящего момента при затяжке гайки. Первый метод наиболее точен, третий – наиболее распространен вследствие простоты и приспособленности для крупносерийного производства. Контроль в этом случае производят с помощью ключа предельного момента или динамометрического ключа.

Считается, что при затяжке динамометрическим ключом разброс силы затяжки составляет ± (25... 30) %, при затяжке на определенный угол поворота гайки – ± 15 %, при контроле затяжки по деформации тарированной упругой шайбы – ± 10 %, при контроле удлинения болта – ± (3... 5) %. Этим значениям разброса соответствуют приблизительно следующие коэффициенты вариации силы затяжки: 0,09; 0,05; 0,04; 0,02.

Вероятностный расчет работоспособности и надежности болтового соединения (рис.

18) сводится к оценке вероятности безотказной работы соединения, в простейшем предположении равной произведению вероятностей безотказной работы по основным критериям: нераскрытию стыка, несдвигаемости стыка, прочности болтов и т.д. Естественно, что количество учитываемых критериев определяется в зависимости от их значимости.

d dp 1.1 Вычисляем среднее значение силы затяжки 0,5tdp Fзат =, где dр – диаметр резьбы, определяемый по табл. 35 приложения в зависимости от диаметра болта d, мм ( dр = d1 ); t – предел текучести материала болта, принимается по табл. 36 приложения в зависимости от класса прочности болта и его диаметра, МПа.

Рис. 18 Расчетная схема бол1.2 Коэффициент запаса нераскрытия стыка по средним нагрузкам тового соединения Fзат n1 =, cF (1- ) где c – коэффициент, учитывающий возможное ослабление затяжки вследствие обмятия стыков, c = 1,1; F – среднее значение силы, Н; (1- ) – множитель, характеризующий долю внешней нагрузки на стык; в рабочем диапазоне внешних нагрузок при достаточных силах затяжки болтов для стальных и чугунных деталей можно принять = 0,2 … 0,3.

1.3 Квантиль нормального распределения n1 -u = -, рn122 + зат f где зат – коэффициент вариации усилия затяжки.

1.4 Вероятность безотказной работы Р1 определяем по табл. 8 приложения в зависимости от квантили нормального распределения u.

p2.1 Среднее значение расчетного напряжения, МПа рас = (1,3Fзат + F).

dp 2.2 Коэффициент запаса прочности по средним напряжениям t n3 =.

рас 2.3 Полагая, что рас = зат, квантиль нормального распределения составит n3 -u = -, р2 n3 t + зат 2.4 Вероятность безотказной работы Р3 определяем по табл. 8 приложения в зависимости от квантили нормального распределения uр3.

3.1 Среднее значение предела выносливости болта (МПа) = уп, -1 -k где – среднее значение предела выносливости гладкого образца, МПа; – коэффициент, для соединения стандартными болтами и -гайками = 1, для соединений типа стяжки = 1,5... 1,6; уп – коэффициент технологического упрочнения, для болтов с нарезной резьбой уп = 1,0, для болтов с накатанной резьбой уп = 1,2... 1,3; – коэффициент влияния абсолютных размеров, примем = 1,0;

k – среднее значение эффективного коэффициента концентрации напряжений, принимают в зависимости от предела прочности материала В по табл. 37 приложения.

Среднее значение предела выносливости гладкого образца определяется по приближенной эмпирической зависимости для случая нагружения с симметричным циклом. Для углеродистой стали при растяжении или сжатии (МПа) = (0,40... 0,46)В.

-3.2 Среднее значение действующих напряжений определяем по формуле a = (Fзат, 0,5F + + 0,5F) dp k где 0,5F – среднее значение амплитуды нагрузки; – коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла, примем = 0,1.

3.3 Коэффициент запаса прочности по средним напряжениям -n4 =.

a 3.4 Коэффициент вариации предела выносливости болта включает коэффициенты вариации предела выносливости детали -одной плавки, среднего предела выносливости по плавкам пл и эффективного коэффициента концентрации напряжений a 2 = + пл + 2.



-1 а Эффективный коэффициент концентрации напряжений приближенно можно принять равным a = 0,023. Коэффициент вариации предела выносливости детали одной плавки приближенно можно принять равным = 0,06 … 0,08; коэффициент вариации среднего предела выносливости по плавкам можно принять пл = 0,08.

3.5 Квантиль нормированного нормального распределения n4 -up4 = -.

n4 21 + - a 3.6 Вероятность безотказной работы по критерию сопротивления усталости P4 определяем по таблице 8 приложения в зависимости от квантили нормального распределения uр4.

4 Вероятность безотказной работы соединения PS = P1P3 P4.

Задача 23 Две стальные детали стянуты болтом заданного класса прочности. Соединение нагружено растягивающей силой, изменяющейся от 0 до F. Среднее значение силы F, Н, коэффициент вариации силы F. Оценить вероятность безотказной работы по основным критериям: нераскрытия стыка, статической прочности и сопротивления усталости болта. Контроль затяжки осуществляется динамометрическим ключом. Прочностные характеристики соединения: коэффициент вариации предела текучести материала болта t ; коэффициент вариации усилия затяжки зат.

Исходные данные для расчета представлены в табл. 38 и 39 приложения.

Надежность зубчатых передач Расчет надежности зубчатых передач (рис. 19) состоит из двух этапов: на первом этапе производится расчет на сопротивление контактной усталости, на втором – расчет на сопротивление усталости при изгибе.

1 Расчет на сопротивление контактной усталости.

Вероятность безотказной работы PH по критерию сопротивления контактной усталости определяется как вероятность того, что контактное напряжение (расчетный параметр) H не превышает предела контактной выносливости (предельного значения расчетного параметра) H lim, т.е. PH = Вер(H < H lim).

1.1 Коэффициенты вариации частных коэффициентов нагрузки.

1.1.1 Коэффициент вариации коэффициента, учитывающего распределение нагрузки по ширине венца KH KH -H =.

9 KH 1.1.2 Коэффициент вариации коэффициента, учитывающего динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении KHV KHV -HV = 0,17.

KHV 1.1.3 Коэффициент вариации H коэффициента, учитывающего распределение нагрузки между зубьями KH, выбирается по табл. 40 приложения.

1.2 Коэффициент вариации коэффициента нагрузки H = 2 + 2 + 2 + 2, A H HV H где A – коэффициент вариации коэффициента внешней нагрузки K.

A 1.3 Коэффициент вариации контактного напряжения H = 0,5H.

1.4 Коэффициент вариации зубчатого колеса H lim = (0 lim ) + 0,05, H где H lim – коэффициент вариации базового образца.

1.5 Коэффициент запаса прочности по средним напряжениям H lim nH =, H где H – среднее значение контактных напряжений, МПа; H lim – среднее значение предела выносливости, МПа.

1 2 5 4 3 4 3 Рис. 19 Конструктивная схема зубчатой передачи:

1 – зубчатые колеса; 2 – входной и выходной валы; 3 – манжетное уплотнение;

4 – подшипниковый узел; 5 – корпус; 6 – втулка 1.6 Квантиль нормированного нормального распределения nH -up = -.

2 nH 2 + H H lim 1.7 По табл. 8 приложения в зависимости от величины квантили нормированного нормального распределения up определяем вероятность безотказной работы по критерию сопротивления контактной усталости PH.

2 Расчет на сопротивление усталости при изгибе. В качестве расчетного параметра принимают напряжение на переходной поверхности зуба F (МПа).

2.1 Среднее значение предела выносливости базового образца F lim вычисляется по формуле F lim = (1,35HB +100), 1+1,F lim где HB – твердость зуба колеса; 0 – коэффициент вариации предела выносливости зубьев базового образца: для нормализованных F lim и улучшенных зубчатых колес 0 = 0,08... 0,10, для зубчатых колес с объемной закалкой ТВЧ 0 = 0,1... 0,14, для азотированF lim F lim ных колес 0 = 0,1... 0,12.

F lim 2.2 Зубчатое колесо можно рассматривать как последовательную систему, состоящую из z элементов – зубьев. Разрушение колеса (системы) отождествляем с разрушением наименее прочного зуба – «слабого звена». Среднее значение и коэффициент вариации предела выносливости наименее прочного зуба меньше, чем аналогичные характеристики предела выносливости зубьев. Это учитывается введением в расчетные зависимости коэффициентов: Kz – при определении среднего значения F lim ; z – при определении коэффициента вариации F lim предела выносливости рассчитываемого колеса.

Значение коэффициентов Kz и z для числа зубьев z = 20... 100 в зависимости от различных значений 0 (меньшие значения F lim Kz и z соответствуют большим числам зубьев) определяются по табл. 41 приложения.

2.3 Среднее значение предела выносливости рассчитываемого зубчатого колеса (МПа) F lim = F lim Kz KFL i, K i=m где KFL – коэффициент долговечности; – произведение корректирующих коэффициентов, учитывающих отличие коэффициенK i i=тов концентрации и шероховатостей поверхностей выкружек базового и рассчитываемого колеса, масштабный фактор, технологию изготовления, назначаемых на основе накопленных ранее результатов исследований.

2.4 Коэффициент вариации предела выносливости рассчитываемого зубчатого колеса F lim = (z 0 ) + 0,142.

F lim 2.5 Коэффициент запаса прочности по средним напряжениям F lim nF =.

F 2.6 Квантиль нормированного нормального распределения nF -u = -.

p 2 nF 2 + F F lim 2.7 По табл. 8 приложения в зависимости от величины квантили нормированного нормального распределения up определяем вероятность безотказной работы по критерию сопротивления усталости зубчатого колеса при изгибе PF.





3 Надежность зубчатых передач в комплексе. Вероятность безотказной работы Р зубчатой передачи определяется как произведение вероятностей безотказной работы по отдельным критериям. Для широкого круга зубчатых передач, у которых наиболее опасны усталостные разрушения, вероятность безотказной работы равна P = PF PH, где PH и PF – вероятности безотказной работы по критерию сопротивления усталости при контакте и изгибе, соответственно.

Задача 24 Для цилиндрической прямозубой передачи рассчитать вероятность безотказной работы. Среднее значение контактных напряжений H, МПа; средние значения частных коэффициентов K, KH, KHV, KH ; коэффициент вариации коэффициента внешA ней нагрузки A. Колеса выполнены из стали, подвергнутой обработке, среднее значение предела выносливости H lim, МПа; твердость зуба колеса HB. Коэффициент долговечности KFL и корректирующие коэффициенты Ki = 1,0. Среднее значение и коэффициент вариации напряжения изгиба в опасном сечении зуба соответственно равны F, МПа, и F.

Исходные данные для расчета представлены в табл. 42 и 43 приложения.

НАДЕЖНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА КАК ЗВЕНА СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ Существует множество систем, взаимосвязанных только благодаря наличию такого основного звена как человек. Однако до недавнего времени внимание уделялось исключительно оборудованию и совсем не учитывалась надежность человека как элемента системы. В то время как согласно статистическим данным до 30 % отказов прямо или косвенно связаны с ошибками человека. По этой причине анализ надежности реальных систем обязательно должен включать и человеческий фактор.

Надежность работы человека определяется как вероятность успешного выполнения им работы или поставленной задачи на заданном этапе функционирования системы в течение заданного промежутка времени при определенных требованиях к продолжительности выполнения работы. При этом ошибка человека определяется как невыполнение поставленной задачи или выполнение запрещенного действия, которое может привести к повреждению оборудования или имущества либо нарушению нормального хода запланированных операций.

Поскольку в реальных условиях в большинстве систем независимо от степени их автоматизации требуется в той или иной мере участие человека, можно утверждать, что там, где работает человек, появляются ошибки. Они возникают независимо от уровня подготовки, квалификации или опыта. Поэтому прогнозирование надежности оборудования без учета надежности работы человека не может дать истинной картины.

Соотношение между качеством работы человека и действующими нагрузками отображено на рис. 20. Оно показывает, что зависимость частоты появления ошибок от действующих нагрузок является нелинейной. При очень низком уровне нагрузок большинство операторов работают неэффективно, так как задание кажется скучным и не вызывает интереса. Качество работы при этом далеко от оптимального. При умеренных нагрузках качество работы оператора оказывается оптимальным, и поэтому умеренную нагрузку можно рассматривать как достаточное Высокая Низкая Невысокая Умеренная Высокая Рис. 20 Гипотетическая зависимость эффективности работы человека от действующей нагрузки условие обеспечения внимательной работы человека-оператора. При дальнейшем увеличении нагрузок качество работы человека начинает ухудшаться, что объясняется главным образом такими видами физического стресса, как страх, беспокойство и т.п. Отсюда следует, что при самом высоком уровне нагрузок надежность работы человека достигает минимального значения. Ошибки по вине человека могут возникнуть в следующих случаях: 1) когда оператор или какое-либо лицо стремится к достижению ошибочной цели; 2) поставленная цель не может быть достигнута из-за неправильных действий оператора; 3) оператор бездействует в тот момент, когда его участие необходимо.

Среди основных причин ошибок человека можно выделить такие, как: 1) неудовлетворительная подготовка или низкая квалификация обслуживающего персонала; 2) следование обслуживающего персонала неудовлетворительным процедурам технического обслуживания или эксплуатации; 3) плохие условия работы, связанные, например, с плохой доступностью оборудования, теснотой рабочего помещения или чрезмерно высокой температурой; 4) неудовлетворительное оснащение необходимой аппаратурой и инструментами; 5) недостаточное стимулирование операторов или специалистов по техническому обслуживанию, не позволяющее достигнуть оптимального уровня качества их работы.

Рассматривать надежность обслуживающего персонала как элемента сложной системы можно в качестве функции надежности работы человека в непрерывной временной области. К этой категории действий, имеющих непрерывный характер, относятся наблюдение, контроль и слежение, в случае которых вероятность безошибочной работы человека можно вычислить по следующему общему выражению t e(t)dt Ph(t)= e, где e(t) – частота появления ошибок по вине человека в момент времени t. Этот показатель аналогичен интенсивности отказов (t) в классической теории надежности.

Таким образом, для расчета вероятности безошибочной работы человека к моменту времени t необходимо знать величину частоты появления ошибок e(t).

1 Частота появления ошибок человека, ч–n(t) e(t)=, Nt где N – среднее количество правильных решений к моменту времени t N = N0 - n(t).

2 Вероятность безошибочной работы человека-оператора Ph(t)= e-e(t)t.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.