Надежность конструкций машин при эксплуатационных режимах работы

• Автор: Кучерявый, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 369 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1Л Состояние практики технической эксплуатации и надежности машин
1.2 Критика современной теории надежности, основанной на сборе статистических материалов
1.3 Задачи исследования
2.УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
2.1 Природные условия эксплуатации
2.2 Производственные условия эксплуатации
2.3 Количественный учет природных условий эксплуатации
2.4 Влияние природных условий эксплуатации на потребности в машинах, запасных частях и ремонтах
2.5 Выводы
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ УЗЛОВ
КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
3.1 Основные положения теоретических расчетов нагрузочных режимов
3.2 Прогнозирование нагрузочных режимов трансмиссии трелевочных тракторов
3.3 Прогнозирование режимов изнашивания ходовой части трелевочных тракторов
3.4 Прогнозирование режимов изнашивания деталей двигателей
3.5 Прогнозирование нагрузочных режимов трансмиссии лесовозных автомобилей
3.6 Расчет динамической составляющей сопротивления движению автолесовоза методами статистической динамики
3.7 Вероятностный расчет нагрузочных режимов сучкорезных машин
3.8 Выводы
4. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
4.1 Детерминированный расчет ресурсов деталей подверженных усталости и износу в смешанных условиях эксплуатации
4.2 Статистическое моделирование ресурса деталей трелевочных тракторов
4.3 Статистическое моделирование ресурса деталей лесовозных автомобилей
4.4 Статистическое моделирование ресурса деталей сучкорезных машин
4.5 Статистическое моделирование живучести элементов металлоконструкций
4.6 Выводы
5. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ В ЗАПАСНЫХ ЧАСТЯХ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
5.1 Основные принципы научного обоснования потребности в запасных частях
5.2 Расчет требуемого числа запасных частей методами теории восстановления
5.3 Сравнительный анализ методов расчета потребности в запасных частях
5.4 Расчет потребностей в запасных частях для деталей, связанных с безопасностью работы
5.5 Применение теории управления запасами к распределению запасных частей по складам различного уровня
5.6 Расчет потребного количества оборотных и обменных агрегатов
5.7 Выводы
6. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПОТРЕБНОСТЕЙ В ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
6.1 Теоретические основы планирования профилактических работ на основе теории управления полумарковскими случайными процессами
6.2 Научное обоснование системы планово- предупредительных ремонтов
6.3 Обоснование потребностей в капитальных ремонтах и новых машинах при оптимальной стратегии управления эксплуатацией парка машин
6.4 Расчет потребности в капремонтах и новых машинах при различных стратегиях управления процессом эксплуатации парка машин смешанного возрастного состава
6.5 Выводы
7. ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И МАШИН
НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
7.1 Общий план постановки задачи
7.2 Выбор оптимального значения вероятности безотказной работы для машины в начальный период эксплуатации
7.3 Оптимизация значений вероятностей безотказной работы для узлов машин
7.4 Способ расчета требуемых вероятностей безотказной работы деталей
7.5 Связь между коэффициентом запаса и требуемым значением вероятности безотказной работы
7.6 Моделирование вероятностных характеристик коэффициента запаса
7.7 Моделирование вероятности неразрушения при дискретных и комбинированных случайных воздействиях
7.8 Ресурсное проектирование элементов по критерию усталости
методом Монте-Карло
7.9 Статистическое моделирование нагрузок на элементы в виде
случайных функций
7.10 Вероятностное проектирование элементов при переменном изгибе с кручением
и пульсирующем кручении
7.11 Расчет элементов требуемой надежности при случайном пульсирующем кручении
7.12 Вероятностное проектирование элементов при смешанных режимах нагружения
7.13 Расчет элементов требуемой надежности по жесткости
7.14 Расчет элементов требуемой надежности при нагрузках в виде случайных функций
7.15 Выводы
8. РАСЧЕТ СТРУКТУРЫ РЕМОНТНЫХ ЦИКЛОВ УЗЛОВ МАШИНЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
8.1 Обобщенное представление режимов работы узлов машин
8.2 Расчет поузловой структуры ремонтных циклов
8.3 Выводы
9. АДЕКВАТНОСТЬ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
9.1 Адекватность математических моделей
9.2 Оценка сходимости теоретических и экспериментальных законов сопротивления сил сопротивления движению
9.3 Сопоставление теоретических и статистических данных о ресурсах деталей машин
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Развитие лесной промышленности на современном этапе характеризуется высокомеханизированным производством на базе широкого использования большого числа различных машин (трелевочных тракторов, сучкорезных машин, лесовозных автомобилей, валочных и валочно-пакетирующих машин и т.д.) Эти машины работают на огромной территории России в различных климатических, географических, почвенных и лесоэксплуатационных условиях. Практика работы предприятий показывает, что, несмотря на внедрение новой техники, эффективность производства растет очень медленно. Причины заключаются как в недостаточной надежности машин, так и в неудовлетворительном использовании парка работающих машин. Машины простаивают в ремонте или в ожидании до 30% рабочего времени. Это весьма большой резерв повышения производительности машин. В эту проблему входят вопросы уточнения и снижения потребностей в запасных частях и ремонтах. Для решения этих вопросов надо четко вьмснить возможности, существующие в настоящее время как на стадии проектирования (проработка конструкции на оптимальную надежность в целях снижения потребности в запасных частях и ремонтах), так и на стадии эксплуатации (существенное расширение расчетно-прогностической документации в виде руководства по эксплуатации с указанием нормативов на запчасти, ремонты и техническое обслуживание). В настоящее время существует весьма значительный пробел в теоретических основах технической эксплуатации машин, а именно отсутствуют математические модели для практических расчетов сроков и объемов текущих ремонтов и технического обслуживания на физико-технических (а не статических) основах.
Для решения почти всех задач технической эксплуатации машин широко применяется статистический подход, который имеет принципиально непреодолимые недостатки: многолетний период сбора данных об отказах, невозможность в равной мере использовать полученные в определенных природных условиях данные об отказах в других природных условиях, существенно отличающихся от первых. Кроме того, при

работоспособностью машин путем удовлетворения потребностей в ТО, ТР, КР, 34, зафиксированных в положении о техническом обслуживании.
Теория технической эксплуатации машин в целом базируется на статистической в своей основе теории надежности. Отсутствуют расчетные методики, созданные на физико-технических основах (износ, усталость материала, коррозия, старение, условия эксплуатации, закономерности нагрузок, скоростей и т.д.).
Многие десятилетия складывается разрыв между исследованиями нагруженности узлов машин (теоретические и экспериментальные исследования нагруженности трансмиссии трелевочных тракторов и лесовозных автомобилей, деталей стрелы валочно-пакетирующих машин и т.п.) и исследованиями по потребностям в запасных частях на основе статистических данных об отказах, т.е. без использования результатов испытаний по нагруженности. В работе [22] указано, что “несмотря на обширность общетеоретического материала, практического применения расчетные методы назначения норм надежности в нормативно-технической документации пока не нашли”. Если при проектировании машин используется большое число наук, то при расчете процессов технической эксплуатации применяется, главным образом, математическая статистика, теория вероятностей и математическая теория надежности. В то же время комплекс современных наук позволяет обнаружить связи и найти переходы от теории специальных машин (например теория трактора и т.д.) и условий эксплуатации к прогнозированию ожидаемых нагрузочных режимов и далее к расчету технических ресурсов деталей машин и потребностям в ТО, ТР, КР, 34, т.е. к управлению процессами технической эксплуатации машин в зависимости от условий эксплуатации. Однако эта задача является весьма сложной и многогранной, требующей для своего решения привлечения большого числа наук и комплексного подхода.
На стадии разработки технического проекта должны быть сформулированы требования к обеспечению запасными частями [22]. При этом в состав рабочей