Вывод аналитических зависимостей для определения остаточного ресурса элементов машин

Чтобы определить остаточный ресурс конкретного элемента, необходимо знать исходное (номинальное) значение параметра, его значение в момент контроля, наработку от начала эксплуатации до момента контроля (использованный ресурс), закономерность изменения значений контролируемого параметра и его предельное (выбраковочное) значение.

Предельные значения параметров определяют по следующим критериям: техническому (например, по началу форсированного изнашивания), экономическому, обусловливающему резкое увеличение затрат средств на единицу наработки, или технологическому (ухудшению качества выполненных работ).

Исходные (номинальные) значения параметров также являются конкретными величинами. Они характеризуют состояние элементов новой или отремонтированной машины после ее обкатки и приработки.

Для получения этих данных необходимо проведение специальных экспериментов по установлению значений параметров, характеризующих окончание приработки сопряжений. По многим сопряжениям агрегатов машин такие данные пока отсутствуют. Поэтому для определения остаточного ресурса этих сопряжений пока пользуются первоначальными (расчетными) значениями параметров состояния. Например, в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма за исходные приняты значения зазоров, указанные в чертежах и руководствах по эксплуатации двигателей (тракторов).

Таким образом, для определения остаточного ресурса какого-либо сопряжения по выражению (15) необходимо замерить значение соответствующего параметра и знать наработку к моменту замера. Значения остальных показателей берут из таблиц (данные по тракторам помещены во втором разделе книги).

По данным Государственного всесоюзного научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ), значения а для тракторов и сельскохозяйственных машин находятся в пределах 0,8—2,0.

Значения показателя а для различных узлов и механизмов тракторов и сельскохозяйственных машин

Параметр технического состояния детали, узла, сопряжения

Ориентировочное значение а

Мощность двигателя

0,8

Угар картерного масла

2,0

Расход газов, прорывающихся в картер:

до замены поршневых колец

1,3

после замены поршневых колец

1,5

Зазоры в кривошипно-шатунном механизме

1,4

Износ опорных поверхностей тарелки клапана газораспределения

1,6

и посадочного гнезда (утопание клапанов)

Износ кулачков распределительного вала по высоте

1,1

Износ плунжерных пар

1,1

Радиальный зазор в подшипниках качения

1,5

Износ посадочных гнезд корпусных деталей

1,0

Износ зубьев шестерен по толщиье

1,5

Износ шлицевых валов

1,0

Износ валиков, пальцев и осей

1,4

Износ гусеничных цепей

1,0

Выше рассмотрен случай, когда изменение величины параметра состояния в функции наработки происходит плавно. Это возможно, если объект контроля не подвергается воздействию случайных факторов, вызывающих значительные отклонения интенсивности изменения значений контролируемого параметра от полученной закономерности.

Ошибка прогнозирования технического состояния элементов машин обычно подчиняется нормальному закону распределения, т. е. отклонения этой ошибки от истинных значений искомых величин в сторону увеличения и в сторону уменьшения равновозможны. Это означает, что при прогнозировании в 50 случаях из 100 может быть недоиспользование ресурса (например, при хороших условиях эксплуатации машин), а в 50 случаях — возможны отказы (например, при работе машин в тяжелых условиях). В обоих случаях резко возрастают издержки на техническое обслуживание и ремонт машин: в первом — за счет неоправданных остановок машины, а во втором — за счет устранения отказов, удорожания ремонта или снижения экономичности машинно-тракторных агрегатов.

Чтобы избежать отмеченных недостатков, при определении остаточного ресурса задаются так называемой доверительной вероятностью * — показателем, характеризующим долю одноименных элементов из совокупности, которые проработают определенный заданный ресурс. Например, при доверительной вероятности 0,90 количество отказов будет лишь в 10 случаях из 100.

Коэффициент вариации ошибки прогнозирования получают опытным путем на основании статистических исследований.

Доверительную вероятность в каждом конкретном случае устанавливают, исходя из издержек, вызванных отказом элемента, а также из условия обеспечения безопасности выполнения работ и др. Чем больше издержек наблюдается при отказе, тем больше должна быть доверительная вероятность. При учете безопасности движения доверительная вероятность приравнивается безотказности объекта контроля.

Чтобы определить остаточный ресурс с учетом ошибки прогнозирования и доверительной вероятности, необходимо располагать данными соответствующих статистических исследований. В настоящее время такие исследования ведутся.