Toimivuus on tuotteen tila , jossa se pystyy suorittamaan tietyn toiminnon teknisen dokumentaation asettamilla parametreilla . Epäonnistuminen on häiriötä . Elementin tai järjestelmän ominaisuutta ylläpitää jatkuvasti toimintakykyä tietyissä käyttöolosuhteissa (ensimmäiseen vikaan asti) kutsutaan luotettavuudeksi . Luotettavuus on esineen ominaisuus ylläpitää jatkuvasti tervettä tilaa jonkin aikaa tai käyttöaikaa .
Työkyky on myös yksilön potentiaalinen kyky suorittaa tarkoituksenmukaisia toimintoja tietyllä tehokkuustasolla [1] tietyn ajan . Tehokkuus riippuu toiminnan ulkoisista olosuhteista ja yksilön psykofysiologisista resursseista .
Lujuus - osan kykyvastustaa tuhoutumista tai plastista muodonmuutostakohdistettujen kuormien vaikutuksesta . Lujuuson tärkeinkriteeri, koska herkät osat eivät voi toimia.
Yleisiä lujuuslaskennan menetelmiä , jotka on esitetty luvussa 2 "Lujuusluotettavuuden perusteet " , on käsitelty yksityiskohtaisesti tiettyjen osien suhteen ja ne ovat teknisten laskelmien muodossa.
Koneen osien tuhoutuminen ei johda vain koko mekaanisen järjestelmän vikaantumiseen, vaan myös onnettomuuksiin . Lujuuslaskelmat suoritetaan:
Useimmissa tapauksissa lujuusrikkomukseksi katsotaan esiintyminen jännityksen osassa, joka on yhtä suuri kuin raja ( s pred ., t pred . ). Riittävän lujuuden (turvamarginaali) varmistamiseksi seuraavat ehdot on täytettävä: s £ [ s ]=( s ennen /[ s ]); t £ [ t ]=( t ennen /[ s ]); s ³ [ s ].
Materiaalin ominaisuuksista ja kuormituksen luonteesta riippuen hyväksytään murtojännitykseksi myötöraja , vetolujuus (staattista lujuutta laskettaessa) tai kestävyysraja sopivalla jännitysmuutossyklillä (väsymislaskennassa). vahvuus - kestävyys). Suunnittelussa tulee ottaa huomioon, että väsymiskestävyys heikkenee merkittävästi osien rakenteelliseen muotoon ( fileet , urat, reiät jne.) tai valmistusvirheisiin (naarmut, halkeamat jne.) liittyvät jännityskeskittimet. .).
Joissakin tapauksissa osat toimivat kuormituksen alaisena, jotka aiheuttavat vaihtelevia kosketusjännityksiä s n pintakerroksissa , mikä johtaa kosketuspintojen väsymishalkeiluun. Laskelma tässä tapauksessa tehdään työpintojen kestävyyden kunnosta.
Sallittu varmuuskerroin [ s ] asetetaan differentiaalimenetelmän perusteella osakertoimien tulona: [ s ] =s 1 s 2 s 3 heijastaen: s 1 - kaavojen ja mitoituskuormien luotettavuutta; s 2 - materiaalien mekaanisten ominaisuuksien tasaisuus; s 3 - erityiset turvallisuusvaatimukset.
Sallittu varmuuskerroin [ s ] myötörajaan nähden laskettaessa muovista valmistettuja osia vakiojännityksen vaikutuksesta on asetettu minimiin riittävän tarkoilla laskelmilla ([ s ] = 1,3 ... 1,5). Turvakerroin suhteessa vetolujuuteen laskettaessa hauraista materiaaleista valmistettuja osia, myös jatkuvassa jännityksessä, on melko suuri ([ s ] ³ 3). Tämä johtuu tuhoutumisvaarasta, vaikka maksimijännitys ylittäisi murtolujuuden kerran. Kestävyysrajan turvakerroin; osoitettu suhteellisen pieniksi
([ s ] =1,5 ... 2,5), koska yksittäiset ylikuormitukset eivät johda tuhoon.
Rakennuksille, joiden tuhoutuminen on erityisen vaarallista ihmishengelle ja ympäristölle (nostomekanismit, höyrykattilat jne.), turvallisuustekijöitä sekä laskenta-, suunnittelu- ja käyttömenetelmiä säätelevät Gosgortekhnadzor- standardit .
Jäykkyys - osien kyky vastustaa muodon ja koon muutoksia kuormituksen alaisena. Jäykkyyslaskelma mahdollistaa osien elastisten muodonmuutosten rajoittamisen tietyissä käyttöolosuhteissa sallituissa rajoissa (esim. vaihteiston kytkennän laatujalaakerienkäyttöolosuhteethuononevat suurten akselipoikkeamien myötä). Jäykkyyslaskelmienkasvaa johtuen siitä, että rakennemateriaalien parantuminen tapahtuu pääasiassa niiden lujuusominaisuuksien ( ja ) kasvun suuntaan, kun taas kimmomoduuli Ejäykkyysominaisuus) kasvaa hieman tai jopa pysyy vakiona. Jäykkyysstandardit asetetaan käyttökäytännön ja laskelmien perusteella. Ontapauksia, joissa lujuustilasta saadut mitat osoittautuvat jäykkyyden kannalta riittämättömiksi.
Jäykkyyden laskeminen on työläämpää kuin lujuuden laskeminen. Siksi joissakin tapauksissa ne rajoittuvat vain jälkimmäisiin, mutta ne käyttävät tarkoituksella lisättyjä turvatekijöitä varmistaakseen asianmukaisen jäykkyyden sellaisella epäsuoralla tavalla.
Joissakin tapauksissa on tarpeen ottaa huomioon siirtymät, jotka aiheutuvat paitsi yleisistä myös kosketusmuodonmuutoksista, ts. tehdä kosketusjäykkyyslaskelmia.
Vakaus - tuotteen ominaisuus säilyttää alkuperäisen tasapainon muotonsa. Vakaus on kriteeri puristuksessa toimivien pitkien ja ohuiden tankojen sekä niiden tasossa olevien voimien puristukseen joutuvien ohuiden levyjen ja ulkoista painetta tai aksiaalista puristusta kokevien kuorien suorituskyvylle. Osien vakavuuden menetykselle on tunnusomaista se, että ne eivät palaudu alkuperäiseen tilaansa, kun ne ovat kuormitettuina lisämuodonmuutoksen jälkeen pienellä määrällä elastisuuden rajoissa. Stabiilisuuden menetys tapahtuu, kun kuorma F ns. kriittisen arvon F cr , jossa muodonmuutoksen luonteessa tapahtuu jyrkkä laadullinen muutos. Vakaus varmistetaan, jos F £ F cr .
Vakavuutta laskettaessa käytetään korotettuja turvallisuuskertoimia, mikä liittyy laskelmien konventionaalisuuteen, joka perustuu oletukseen kuorman keskivaikutuksesta, ja jos voiman kohdistamispiste siirtyy suhteessa painopisteeseen. poikkileikkauksessa kriittisen voiman arvo laskee jyrkästi.
Lämmönkestävyys - osan kyky toimia korkeissa lämpötiloissa. Osien kuumeneminen johtuu koneiden työprosessista ja kitkasta kinemaattisina pareina ja voi aiheuttaa haitallisia seurauksia: materiaalin lujuusominaisuuksien heikkeneminen ja virumisen ilmaantuminen (muodonmuutosten lisääntyminen kuormituksen alaisena lämpötilan noustessa); hankauspintojen fysikaalisten ominaisuuksien muutos; tarkkuuden heikkeneminen; öljykalvojen suojakyvyn heikkeneminen ja siten osien kulumisen lisääntyminen; liitososien rakojen muuttaminen, mikä voi johtaa jumiutumiseen ja takertumiseen.
Ylikuumenemisen haitallisten koneiden toimintaan kohdistuvien vaikutusten estämiseksi tehdään lämpölaskelmia ja tarvittaessa asianmukaisia suunnittelumuutoksia, kuten pakkojäähdytys, lämmönsiirtopinnan lisäys jne.
Kulutuskestävyys - osien ominaisuus vastustaa kulumista, eli prosessi, jossa osien koko ja muoto muuttuvat asteittainkitkan. Tässä tapauksessa kinemaattisten parien aukot kasvavat, mikä puolestaan johtaa tarkkuuden rikkomiseen, dynaamisten lisäkuormien ilmestymiseen, poikkileikkauksen pienenemiseen ja siten lujuuden laskuun, laskuun. tehokkuudessaja melun kasvussa. Nykyisellä teknologiatasolla 85 ... 90% koneista epäonnistuu kulumisen seurauksena, mikä aiheuttaa jyrkän käyttökustannusten nousun, koska niiden kunto ja korjaus on tarkistettava säännöllisesti. Monissa konetyypeissä kulumisesta johtuvat korjaus- ja ylläpitokustannukset ylittävät huomattavasti uuden koneen kustannukset.
Osien kulutuskestävyyden laskenta koostuu joko nestekitkan varmistavien olosuhteiden määrittämisestä (toimintatapa, kun kosketuspinnat erotetaan riittävällä voiteluainekerroksella) tai niiden riittävän kestävyyden varmistamisesta antamalla hankaukselle sopivat sallitut paineet. pinnat.
Tärinänkestävyys on rakenteen kykyä toimia halutulla moodialueella ilman ei-hyväksyttävää tärinää. Tärinän aiheuttamia vaikutuksia on käsitelty kohdassa 1.5.
Tärkeimmät tärinälujuutta ja tärinänkestävyyttä tarjoavat työalueet ovat: tärinälähteiden eliminointi ( pyörivien massojen ja tasapainotusmekanismien tasapainotus ); sellaisen jäykkyyden rakenteiden luominen, että tärinäresonanssin vaaraa ei ole, ja tehokkaiden tärinänsuojakeinojen kehittäminen henkilölle - käyttäjälle, joka ohjaa nopeita ajoneuvoja, teknisiä koneita ja tärinätoimintakoneita, joissa resonanssi ja tärinävaikutukset mahdollistavat työn tuottavuuden lisäämisen pienemmillä kustannuksilla.
Luotettavuus suorituskykykriteerinä arvioidaan todennäköisyydellä P(t), että toiminta säilyy tietyn käyttöiän aikana (luotettavuuskerroin): P (t) \u003d 1-n (t) / n, missä n (t) on niiden osien lukumäärä, jotka ovat vioittuneet ajanhetkeen t tai käyttöajan loppuun mennessä; n on testattujen osien lukumäärä.
Monimutkaisen tuotteen häiriöttömän toiminnan todennäköisyys on yhtä suuri kuin sen komponenttien häiriöttömän toiminnan todennäköisyyksien tulo.
Tuotteen luotettavuus voidaan saavuttaa täyttämällä useita vaatimuksia suunnittelun, valmistuksen ja käytön kaikissa vaiheissa. Näitä ovat seuraavat: