1. Надійність машин і критерії працездатності
Надійність - властивість обладнання виконувати безвідмовно роботу протягом визначеного терміну експлуатації.
Надійність є величиною ймовірнісної, тобто оцінюється ймовірністю безвідмовної роботи. Наприклад, ймовірність безвідмовної роботи P деякої партії машин розраховується за формулою:
,
де N0 - загальна кількість машин партії; - кількість машин, що вийшли з ладу.
Нехай N0 дорівнює 100, N - 10, тоді P одно:
В
Найчастіше надійність оцінюється частотою відмов?, тобто числом машин, що вийшли з ладу протягом роботи:
В
де? - Термін експлуатації виробу. br/>В
Рис. 1.1
Значення? змінюється в часі (Мал. I.1), у зв'язку з чим, термін експлуатації виробу можна розділити на 3 періоди, кожному з яких відповідає свій режим роботи. Різке зменшення? в I режимі обумовлено налагодженням і запуском обладнання, II режим визначається значним періодом роботи обладнання з малим числом відмов, різке збільшення? в III режимі пов'язано з великим числом відмов у зв'язку із зносом обладнання.
Надійність роботи визначається рядом критеріїв працездатності, з яких основними є міцність, жорсткість, корозійна стійкість, ерозія, вібростійкість, ремонтопридатності і критерій відповідності обладнання вимогам GMP (Міжнародний Стандарт Культурного Проектування). p> Міцність - властивість деталі працювати без руйнування протягом усього терміну експлуатації. Розрахунок деталі на міцність зазвичай зводиться до виконання умови статичної міцності - дійсні напруги? і? не повинні перевищувати допустимої величини [?] і [?] відповідно:
В
та умови динамічної міцності:,
де n - загальний коефіцієнт запасу міцності.
Жорсткість - властивість деталі чинити опір деформацій. Розрахунок деталі на жорсткість зводиться до виконання умови жорсткості. Для валу такою умовою є співвідношення:
,
де? - Кут повороту вала при крученні. p> Критерій жорсткості пов'язаний з показником стійкості.
Стійкість - здатність деталі зберігати свою вихідну геометричну форму. До зміни вихідної форми, тобто до зминання оболонки, призводить зовнішній тиск, що діє на обладнання (Мал. 1.2). br/>В
Рис. 1.2
У хімічній промисловості необхідною умовою тривалої роботи обладнання є здатність матеріалу протистояти хімічно-агресивних середовищ, яке оцінюється корозійної стійкістю.
Корозійна стійкість - властивість матеріалу деталі працювати тривалий час без руйнування в хімічно-агресивному середовищі.
Розрахунків на довговічність по корозії немає. При конструюванні деталі зазвичай використовують добавку З до товщини стінки, що враховується швидкістю утворення корозії П і часом експлуатації?: br/>В
У зв'язку з цим розглядають кілька груп матеріалів:
стійкі матеріали, які іржавіють, тобто тоншають зі швидкістю близько 0,001 міліметра на рік;
середні групи, де П не перевищує 0,1 мм/рік.
Однак у деяких матеріалів П досягає декількох міліметрів на рік.
Ерозія - деяке зменшення товщини стінки внаслідок гідромеханічного стирання (наприклад, в результаті обертання мішалки перемішують).
Як правило, машини працюють в умовах вібронавантаження, тому важливою умовою міцності є вібростійку. p> Вібростійкість - здатність деталі працювати в умовах динамічного (мінливого в часі) напруги без значних амплітуд вібрацій. p> Вібростійкість продовжується до тих пір, поки не виникає амплітуда, при якій відбувається збіг власної частоти? з критичною частотою? кр, що виникає в процесі роботи. Їх збіг призводить до появи резонансу, що тягне за собою зростання амплітуди. Для обертових валів існує критична кутова швидкість, при якій виникають небезпечні резонансні коливання, тобто амплітуда вібрації залежить від частоти коливань, що є функцією:
,
де Сp - жорсткість конструкції валу; - маса вала, кг.
В
Рис. 1.3
Щоб уникнути небажаних рівнів амплітуд коливань вибирають робочу кутову швидкість з умови виброустойчивости валу (Мал. I. 3):
В
2. Навантаження
Різноманітність тіл з різними габаритними параметрами можна звести до трьох основних типів. Для визначення кожного з таких типів розглянемо тіло (Мал. 2.1). br/>В
Рис. 2.1
Залежно від співвідношень величин розмірів х1, х2 і х3 тіла поділяються на:
балка, у якої х1>> х2, х3;
плита (або пластина), у якої х3, х1>> х2;
масив, де х1 ~ х2 ~ х3.
Всі навантаження (навантаження) - сили, що діють на тіло, розглядаються як зовнішні і внутрішні. Останні, у свою чергу, діляться на активні і реактивні сили, які зумовлені вимогами умови експлуатації. Виникнення внутрішніх силових факторів пов'язан...
