Испытания на надежность: объекты, виды и методы испытаний

Основная цель испытаний на надежность - определить уровень надежности изделия и оценить его числовыми показателями.

Знание уровня надежности изделия и его зависимости от основных факторов позволяет решить широкий круг вопросов:

- подтвердить установленные характеристики надежности;

- выявить слабые мест изделия;

- разработать мероприятия по повышению его надежности;

- разработать рациональную систему ремонта и технического обслуживания машины;

- определить эффективность и экономическую целесообразность дальнейшей эксплуатации машины;

- проверка расчетов и прогнозов, выполняемых при проектировании изделия и оценка качества технологического процесса при его изготовлении.

Испытания на надежность любого, а тем более сложного изделия являются весьма трудной задачей, поскольку они связаны со значительными затратами времени и должны учитывать широкий диапазон режимов и условий работы изделия.

Результаты испытания позволяют получить одну из следующих
характеристик (рисунок 8.2).

1). Законы распределения сроков службы (наработки) до отказа для каждого из выходных параметров изделия с учетом условий и режимов его работы. Этот вариант самый лучший, т.к. позволяет определить все необходимые показатели надежности, но очень трудоемкий, а иногда невозможен. Требует большого количества статистических данных, времени, и огромных материальными затратами. Законы распределения могут быть практически получены лишь для простых изделий или образцов.

2). Вариант, когда определены отдельные параметры законов распределения или получены данные, неполно характеризующие эти законы (для ограниченного периода времени или лишь с известной степенью достоверности). Самый распространенный случай результатов испытания на надежность многих объектов.

3). Вариант, когда сложность и продолжительность испытаний не позволяет оценить изменения выходных параметров изделия во времени. В этом случае показателем является запас надежности (коэффициент запаса) по каждому из параметров, который хотя и не связан с временем, но дает определенную информацию о надежности изделия. В сочетании с методами прогнозирования эти результаты испытаний могут быть использованы для определения уровня надежности изделия.

4). Наконец, во многих случаях из-за сложности задачи вообще невозможно оценить уровень надежности изделия в абсолютных значениях, а лишь сравнить его в относительных показателях применительно к прототипу или аналогичным изделиям. Испытание может дать ответ, во сколько раз, например, возрастает безотказность или долговечность нового изделия, работающего в аналогичных условиях, что и прототип, не решая вопроса о действительном уровне надежности изделия. Относительный уровень надежности может и не отражать действительного состояния дел. Например, безотказность изделия повысилась по сравнению с прототипом, однако и этот уровень может не удовлетворять требованиям ТУ.

Рисунок 8.2 - Характеристики, получаемые в результате испытания изделия

на надежность

Таким образом, в результате испытаний на надежность могут быть получены как полные характеристики изделия, позволяющие решить все основные задачи надежности, так и ограниченные данные, которые могут быть использованы лишь в сочетании с методами расчета и прогнозирования.

При планировании и проведении испытаний всегда борются две противоположные тенденции: желанию получить наиболее полную характеристику надежности препятствуют длительность и стоимость испытания. Для высоконадежных изделий часто никакие затраты не могут ускорить получение информации о показателях надежности, и фактор времени является основным критерием при выборе метода и объема испытаний на надежность.

Раздел 2. Физические основы надежности

Лекция 9. Старение и износ. Модель старения. Область существования старения

Старение и износ

Среди причин возникновения отказов большое место занимают старение и износ.

С течением времени материалы, из которых изготовляют узлы машины, претерпевают необратимые изменения, порождения:

- накоплением деформаций;

- межкристаллическими явлениями и другими причинами.

В конечном результате происходит отказ.

Старение - это естественный процесс изменения во времени физико-химических свойств материала, проявляющееся в виде необратимых структурных изменений, распада, окисления и других явлений.

Старение происходит под влиянием окружающей среды (нагрев, охлаждение, влажность), механических воздействий (вибрация, удары), абразивного действия и т. д.

Одной из основных причин старения является остаточные деформации, которые возникают при больших нагрузках, вызывающие кратковременные напряжения в материале выше допустимых.

В условиях эксплуатации возникают кратковременные нагрузки, превышающие предел упругости.

При напряжениях превышающих предел упругости полная деформация e_n состоит из упругой деформации, которая исчезает при снятии нагрузки, и остаточной, остающейся после снятия нагрузки (рисунок 9.1):

, (9.1)

Рисунок 9.1 – Зависимость деформации от напряжения

Вследствие этого при многократном нагружении в материале накапливаются остаточные деформации, которые при достижении определенного уровня могут привести к разрушению (зарождению, образованию и развитию трещин).

Согласно энергетической концепции критическое напряжение, при котором происходит переход развития трещины в неустойчивое состояние:

, (9.2)

где 2 - длина трещины;

Е - модуль упругости;

W_н. - энергия поверхностного натяжения трещины;

W_п – работа, идущая на пластическую деформацию при распространении трещины.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒