Исследования отказов и надёжности мобильных машин

Анализ данных, полученных на основании большого количества тензометрических записей при испытаниях мобильных машин агропромышленного комплекса, позволяет установить, что распределение амплитуд напряжений в узлах и деталях описывается нормальным законом при широкополосных спектрах напряжений или логарифмически нормальным законом при узкополосных спектрах.

Достоверность расчётов показателей надёжности в значительной мере зависит от точности определения характеристик сопротивления усталости образцов или деталей. Эти характеристики получают в результате испытания образцов или деталей на специальных или универсальных стендах.

При оценке надёжности определяют соответствие характеристик надежности ГОСТу по результатам испытаний партии машин. Это следующие показатели:

• -    вероятность безотказной работы или вероятность того, что в пределах заданной наработки отказа машины не возникнет;

• -    средняя наработка на отказ, т.е. отношение суммы наработки изделий до отказа к числу наблюдаемых машин за время t ;

• -    параметр потока отказов или отношение среднего числа отказов к числу наблюдаемых машин;

• -    гамма-процентный и средний ресурс;

• -    коэффициент готовности как вероятность того, что машина остаётся в работоспособном состоянии;

• -    коэффициент технического использования, как отношение среднего времени пребывания машины в работоспособном состоянии к времени ремонта и обслуживания.

Испытания проводили на полях Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краёв, специалистами ООО «Ростсельмаш», Волгоградского СХМ, Ростовской инженерной академии и ДГТУ [1]. Проводились наблюдения за работой 180 комбайнов семейства "Дон" в течение четырёх уборочных сезонов, которые показали, что корпусные узлы машин имеют наработку на отказ t = 33,38 ч, узлы молотильного аппарата t = 1241,8 ч, ходовой части t = 140,3 ч, двигателя t = 1174 ч.

В результате сравнительных испытаний, проведённых НАТИ и КУБНИИТИМ, было выявлено, что отечественные образцы имеют коэффициент технического использования К ТИ = 0,61, т.е. ниже зарубежных аналогов, где К ТИ = 0,71-0,76. Следует отметить, что показатели надёжности имеют значительное рассеивание, поэтому результаты стендовых усталостных испытаний были представлены в виде вероятностных диаграмм, которые отражают зависимости между действующими напряжениями σ , числом циклов до разрушения N_p и вероятностью разрушения при числе циклов N <  N p . Вероятностные диаграммы представлены в виде кривых распределения ресурса, которые соответствуют различным уровням напряжений.

На рис.1 представлены графики распределения ресурса корпуса бортового редуктора комбайна семейства «Дон», графики построены в логарифмически-вероятностных шкалах и показывают, что функции распределения ресурса выравниваются логарифмически нормальным законом.

Рис.1. Графики распределения ресурса корпуса бортового редуктора зерноуборочных комбайнов семейства «Дон»: 1 – σ max =245 МПа;

2 – σ max =210 МПа; 3 – σ max =175 МПа, 4 – σ max =140 МПа

По представленным графикам (см.рис.1) построены кривые усталости, соответствующие различным вероятностям разрушения P (рис.2).

Рис. 2. Семейство кривых усталости

По кривым усталости определены средние или медианные значения предела выносливости детали σ _{- 1 Д} , показатель наклона левой ветви кривой выносливости m и базовое число циклов N 0 , которые приведены в таблице. Табличные данные могут быть распространены на весь комплекс машин АПК при проведении анализа расчетными методами.

Характеристики сопротивления усталости узлов машин АПК

Из таблицы видно, что для крупногабаритных деталей (узлов) характеристики выносливости мало зависят от применяемого материала, а определяются в основном габаритом конструкции и технологией её изготовления.

Вывод. Приведенный материал позволяет по одному классу машин АПК делать прогноз параметров надежности ещё на этапе эскизного проектирования для всего парка машин сельскохозяйственного назначения, предполагая единый уровень культуры труда данных производств.