Теория долговечности

Долговечность машин

Теория долговечности. В стадии формирования находится теория долговечности, предметом которой является:

  • определение технически и экономически целесообразных лимитов долговечности;
  • разработка методов изучения эксплуатации машин (статистическая обработка эксплуатационной информации), изучение эксплуатационных режимов и их влияния на долговечность машин, типизация средств эксплуатационных режимов;
  • определение степени использования машин в эксплуатации и соотношения между долговечностью и сроком службы машин; диагностика причин разрушения; выявление деталей, лимитирующих долговечность, изучение влияния долговечности деталей на долговечность машин в целом;
  • разработка методов стендовых и полевых испытаний машин, узлов и деталей на долговечность, прогноз эксплуатационной долговечности машины на основании стендовых испытаний;
  • разработка объективных показателей долговечности выпускаемых машин.

Многочисленность и разнородность факторов, влияющих на долговечность (технический уровень эксплуатации, колебания эксплуатационных режимов, качество изготовления и т. д.), неопределенность многих факторов (рассеивание характеристик прочности материалов, влияние региональных и климатических условий и т. п.) заставляют при определении долговечности прибегать к методам теории вероятности и математической статистики.

Вследствие этого теория не дает однозначного ответа на вопрос об ожидаемой долговечности, ограничиваясь установлением функциональных зависимостей вероятности разрушения от продолжительности и режимов эксплуатации (рис. 4).

График вероятной долговечности

Теория может только установить, что вероятная продолжительность работы машины на данном режиме будет равна, скажем, 8, 12 и 18 тыс. часов при вероятности неразрушения соответственно 90, 80 и 60%, или установить вероятное число остающихся в эксплуатации машин после определенных периодов работы.

Должны быть еще учтены вид и объем разрушений, т. е. установлено с известной степенью достоверности, подвергаются ли разрушению жизненно важные или второстепенные детали и узлы, сохраняется ли ремонтопригодность машин, каковы вероятный объем и стоимость ремонтов? С этих позиций долговечность можно определить как вероятную продолжительность работы машины на регламентированном режиме, при которой возможный выход машины из строя не больше заданного условного предела (например, 10%) при сохранении ремонтопригодности и вероятной стоимости ремонта, не превышающей определенного значения, выраженного, допустим, в процентах от стоимости машины.

Разработка нормативов долговечности представляет сложную задачу и требует сбора и обработки большого объема информации.

В качестве общею замечания укажем, что изучение долговечности машин было бы легче, если их в виде обязательной меры оборудовать работомерами, т. е. суммарными счетчиками отработанных часов или числа проделанных операций (подобно счетчикам километража, устанавливаемым на автомобилях). Эту меру следовало бы сделать обязательной для всех машин новых выпусков.

Выводы, основанные на изучении машин, находящихся в эксплуатации, относятся к машинам выпуска прошлых лет и всегда запаздывают, будучи по существу неприложимы к машинам новых выпусков, подвергаемых конструктивным и технологическим усовершенствованиям. Прогноз долговечности новых машин, являющийся насущной практической задачей, приходится базировать на стендовых испытаниях машин (или вводимых в них новых узлов).

Таким образом, одним из важнейших разделов теории долговечности является разработка методов ускоренных испытаний и корреляция результатов испытаний с эксплуатационными условиями.

Теория долговечности, строящая выводы на статистических данных, в сущности приложима к изделиям массового производства и в гораздо меньшей степени — к изделиям мелкосерийного и тем более единичного выпуска. В описанной выше трактовке теория долговечности исходит из феноменологических позиций, учитывая данные достигнутой долговечности. Гораздо большее значение имеет разработка методов повышения долговечности. Здесь на первый план выдвигается задача изучения физических закономерностей разрушения, износа и повреждения деталей (в зависимости от вида нагружения, свойств материала, состояния поверхностей и т. д.). Задачи эти настолько дифференцированы и специфичны, что уместить их в рамках общей теории долговечности едва ли возможно. Они решаются методами теории прочности, теории износа, а главным образом целенаправленной конструкторской и технологической работой над повышением долговечности.