Реферат На тему: ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕСУРС, МОТОРЕСУРС И ИХ СВЯЗЬ С НАДЕЖНОСТЬЮ И БЕЗОТКАЗНОСТЬЮ.

Основные понятия и виды технического ресурса

Поскольку эксплуатационная надежность зависит от сохраняемости физико-механических свойств в заданных пределах в течение определенного промежутка времени, а сохраняемость тех или иных свойств объекта, в свою очередь, зависит от на­работки, объекта, то между техническим ресурсом и надежностью должна существовать определенная взаи­мосвязь. Так было показано, что чем выше абсо­лютное значение надежности, а тем самым и запас физико-механических свойств, обеспечивающих ресурс детали, тем боль­ше продолжительность безотказной работа данного объекта. Следовательно, между техническим ресурсом и надежностью должна существовать пропорциональная зависимость. То есть, чем выше полный технический ресурс объекта и чем ниже ere остаточный ресурс, тем более длительное время объект сможет находиться в работоспособном или безотказном состоя­нии, обеспечиваемом его надежностью.

Однако, для того, чтобы ответить на вопрос, как влияет технический ресурс на надежность объектов, на их моторесурс и, в конечном итоге, на их безотказность, необходимо однозначно определить, что есть такое технический ресурс и мота - ресурс, от чего они зависят и как изменяются во времени.

Итак, что же такое ресурс и моторесурс? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, проведем теоретические исследования по этой проблеме.

Ресурс - это одно из основных понятий, применяемых в ремонте и производстве машин и других изделий.

В настоящее время понятию ресурса в литературе дается следующее определение: Технический ресурс, или ресурс  это наработка объекта от начала эксплуатации или возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

И далее дается пояснение к этому понятию, а именно: технический ресурс представляет собой запас возможной наработки объекта. Так что же такое все-таки технический ресурс, это наработка или запас?

Вместе с тем, в других работах авторы используют такие понятия как: ресурс детали, ресурс эксплуатации, ресурс сборочной единицы, ресурс двигателя, технический ресурс автомобиля в км. пробега, доремонтный и межремонтный технический ресурс, гамма-процентный до ремонтами после ремонта (без единиц измерения), остаточный ресурс, вторичный ресурс, целесообразный ресурс, моторесурс и т. д. При этом при употреблении этих понятий не делается никакого различия между ресурсом, техническим; ресурсом, моторесурсом, а другие понятия введены произвольно без их теоретического обоснования. Все это вносит соответствующую неразбериху в понимание данного вопроса и не позволяет четко и однозначно решать вопросы обеспечениями повышения технического и моторесурса различных машин и механизмов. В связи с этим необходимо дать однозначное и научно-обоснованное определение всем этим понятиям, опираясь на фи­зическую модель теории надежности и качества.

Понятие ресурса (ресурсов) в технической, экономической, социальной и общественно-политической литературе понимается однозначно. Ресурсы - это запас чего-то. Например, энергетические ресурсы - это энергетические запасы. Аналогичным образом определяется понятие водных, материальных, топливных и др. ресурсов. Следовательно, если речь идет об объектах не во множественном, а в единственном числе и если запас свойств (физико-механических и конструктивных) объекта характеризует его техническое состояние, то, видимо, имеет смысл говорить о техническом ресурсе. В тоже время с существующим понятием технического ресурса нельзя согласиться по следующим причинам: Технический ресурс - это не наработка от начала эксплуатации до достижения предельного состояния. Иначе это бы означало, что если объект не работал вообще, например, новый трактор, то он, соответственно, и не обладает техническим ресурсом, поскольку его наработка равна нулю. Наоборот, новый трактор должен обладать наибольшим (100%) техническим ресурсом, поскольку он у него еще не истрачен.

Далее в определении говорится, что ресурс - это наработка, которая может быть после капитального ремонта. А до капитального, то есть текущего ремонта, у объекта не существовало ресурса. А если объект после любого вида ремонта датируется, то что у него и ресурса нет? По существующему определению именно так, раз нет эксплуатации, то нет и ресурса. Следовательно, новый и отремонтированный трактор поэтому определению ресурсом не обладают. На самом деле, это не отвечает действительному положению вещей. Поэтому данное понятие технического ресурса нуждается в уточнении и конкретизации. Итак, что же мы будем понимать под техническим ресурсом?

Технический ресурс - это запас физико-механических и конструктивных свойств, обеспечивающий работоспособность объекта в течение заданного промежутка времени.

Стало быть, если технический ресурс, это запас физико-механических (прочность, твердость, масса, износостойкость и др.) и конструктивных (размеры, конструктивная прочность, механическая и вибрационная устойчивость конструкции и др.) свойств, то такая совокупность свойств может быть выражена как:

Где: Тр - технический ресурс объекта или системы;

Рфм - запас физико-механических свойств;

Ркон - запас конструктивных свойств (показателей).

При этом от величины запаса этих свойств будет зависеть и вид технического ресурса. Так, например, если запас в приделах нормы, определенной нормативно-технической документацией, то в таком случае мы будем иметь нормативный технический ресурс, если запас свойств ниже или выше нормы, то мы будем иметь недостаточный или сверхнормативный технический ресурс, соответственно. Таким образом, под нормативным, сверхнормативным и недостаточным техническим ресурсом мы будем понимать следующее:

Нормативный технический ресурс - это необходимым запас физико-механических и конструктивных свойств, обеспечивающий работоспособность объекта в пределах требований нормативно-технической документации.

При нормативном техническом ресурсе нормы запаса всех необходимых физико-механических свойств должны быть, строго регламентированы технической документацией на изготовление или ремонт и контролироваться в процессе изготовления машин или их ремонтов.

Сверхнормативный технический ресурс - это излишний запас физико-механических и конструктивных свойств, который не будет реализован в процессе эксплуатации объекта.

В свою очередь сверхнормативный запас физико-механических свойств, которые участвуют в обеспечении работоспособности объекта, как правило, экономически и технически не выгоден. С технической точки зрения, это как правило, ведет к увеличению металлоемкости изделия, его громоздкости, а в ряде случаю к гипертрофированному ускоренному износу других деталей. С экономической точки зрения - это излишние затраты материальных, энергетических и трудовых ресурсов, которые не будут реализованы в процессе эксплуатации объекта. Это будет происходить потому, что сверхнормативный запас этих свойств нe будет израсходован при работе ма­шины или системы, которая будет снята с эксплуатации гораздо раньше из-за полного израсходования нормативного ресурса других деталей.

Противоположным по смыслу сверхнормативного технического ресурса является недостаточный или заниженный технический ресурс, под которым мы будем понимать следующее:

Заниженный (недостаточный) технический ресурс - это уменьшенный запас физико-механических и конструктивных свойств (обеспечпииощих работоспособность объекта) по сравнению с требованиями нормативно-технической документации.

При недостаточном (заниженном) техническом ресурсе от­ельных деталей происходит преждевременный выход их из строя. Это, в свою очередь, требует дополнительных материальных затрат на восстановление их работоспособности, а экономически не выгодно. Вместе с тем, новые изделия самым большим, еще не истраченным, (то есть полным ресурсом, под которым мы будем понимать следующее:

Полный технический ресурс - это запас физико-механических и конструктивных свойств, которым обладает новая машина перед началом эксплуатации и который может быть оценен величиной утраченных свойств в период от начала эксплуатации до наступления предельного ее состояния.

В свою очередь частичный послеремонтный технически ресурс может быть гамма-процентным, если точно известно на сколько процентов произошло его возобновление по сравнению с исходным значением ресурса.

В промежутках между ремонтами происходит изнашивание и старение деталей, то есть идет расходование их технического ресурса. Величина расхода технического ресурса у различных деталей одной и той же системы (машины) не одинакова и может быть оценена величиной межремонтного технического ресурса, под которым мы будем понимать следующее:

Межремонтный технический ресурс - это величина физико-механических и конструктивных свойств расходуемых объектом в межремонтный период.

Межремонтный технический ресурс при этом может быть использованным и неиспользованным, расчетным, завышенным или заниженным, средним и т. д. В процессе ремонта в целом ряде случаев те или иные детали могут быть восстановлены полностью, а некоторые вообще не могут быть восстановлены. Следовательно, у таких деталей технический ресурс может быть восстанавливаемый, невосстанавливаемый полностью или частично восстанавливаемый. Тогда под восстанавливаемым техническим ресурсом мы будем понимать:

Восстановленный технический ресурс - это возобновление утраченного запаса физико-механических и кон­структивных свойств объекта при определенной приспособленности его к восстановлению.

Как правило, немногие изношенные детали обладают способностью к полному (100%) восстановлению своих первовоначальных физико-механических свойств. Необратимые процессы, происходящие в металлах и сплавах в процессе их старения или усталости, а также неоднократные повторные термические и механические обработки существенно изменяют структурный и фазовый состав исходных материалов, не позволяет придать восстанавливаемым деталям первоначальные свойства.

Однако в некоторых случаях все же удается вернуть изношенным деталям их утраченные свойства в полном объеме, в таком случае технический ресурс будет восстановлен полностью. Следовательно, под полностью восстановленным техническим ресурсом мы будем понимать следующее:

Полностью восстановленный технический ресурс - это 100% возобновление утраченного запаса физико-механических и конструктивных свойств объекта при полной приспособленности его к восстановлению.

Но все же наиболее распространенным техническим ресурсом является частично восстановленный, под которым мы будем понимать следующее:

Частично-восстановленный технический ресурс - это неполное возобновление утраченного запаса физико- механических или конструктивных свойств объекта из-за частичной приспособленности его к восстановлению.

Частично восстановленный технический ресурс в свою очередь, может быть гамма-процентным, а именно:

Гамма-процентный восстановленный технический ресурс – это гамма-процентное возобновление утраченного запаса физико-механических или конструктивных свойств объект за счет гамма-процентной приспособленности его к восстановлению. В свою очередь технический ресурс (запас свойств) является необходимым для обеспечения работоспособности объекта, то есть основой его моторесурса.

Основные понятия и виды моторесурса

Технический ресурс как запас физико-механических и конструктивных свойств любого объекта является необходимым и достаточным условием для обеспечения работоспособности объекта в течение определенного промежутка времени или наработки, измеряемой моточасами. В таком случае длительная, эксплуатация объекта может быть только за счет обеспеченного запаса работоспособности, который и представляет собой моторесурс данного объекта.

Таким образом, под моторесурсом мы будем понимать следующее:

Моторесурс - это запас работоспособности объекта, оцениваемый величиной его наработки в моточасах.

Следовательно, моторесурс, это количество моточасов, которые объект отработал или сможет отработать, обладая определенным техническим ресурсом. При этом если известна величина технического ресурса и скорость износа или старения, то моторесурс может быть рассчитан следующим обра­зом:

TМp=Ттр/V

Где: Тмр - моторесурс;

Ттр - технический ресурс;

V - скорость износа или старения.

Например, если технический ресурс вала (то есть запас толщины) равен 0,36 мм, а скорость износа равна 9x10-6 мм/час., и не зависит от особенностей конструкции, то ожидаемый или расчетный моторесурс будет равен:

Tмр =0,36мм*3600сек/9*10-6 мм=4*104 час =40000 моточасов

Таким образом, под расчетным моторесурсом мы будем понимать:

Расчетный моторесурс - это ожидаемая величина запаса работоспособности (наработки), определяемая расчетным путем.

В свою очередь расчетный моторесурс может быть средним, минимальным и полным, под которым мы будем понимать следующее:

Полный моторесурс - это запас работоспособности (наработки), необходимый для обеспечения работы объекта от начала его эксплуатации до наступления предельного состояния.

Полный моторесурс может быть установлен как расчетным путем, так и по результатам эксплуатации (до наступления предельного состояния) объекта или его испытаний, полным моторесурсом объекта должен существовать и минимальный или так называемый эталонный моторесурс, под которым мы будем понимать следующее:

Минимальный моторесурс - это запас работоспособности объекта, необходимый для обеспечения его функционирования в течение единичного промежутка времени.

В качестве единичного промежутка времени может быть взята секунда, минута или час. Это будет зависеть от характеристики объекта, его живучести и предназначения, поскольку есть объекты короткоживущие, у которых эксплуатационный цикл исчисляется секундами и долями секунд, а есть объекты "долгожители", у которых долговечность измеряется десятками и сотнями лет. В свою очередь под максимальным моторе­сурсом мы будем понимать:

Максимальный моторесурс - это предельно возмож­ный запас работоспособности объекта на данный момент времени.

При этом могут быть еще две разновидности минимального и максимального моторесурсов. Так, например, при каком - то значении технического ресурса, не являющегося ни минимальным, ни максимальным, а каким-то промежуточным, возможно при оптимальных условиях эксплуатации добиться максимальной наработки при данном запасе физико-механических и конструктивных свойств. В случае же неправильной эксплуатации объекта при том же запасе этих свойств наработка может оказаться минимальной. То есть в таком случае мы будем иметь дело с так называемым максимально и минимально реализованным моторесурсом, под которым мы будем понимать следующее:

Максимально-реализованный моторесурс - это максимально возможная продолжительность работоспособ­ности объекта при существующем значении его технического ресурса.

При этом под минимально-реализованным моторесурсом мы будем понимать:

Минимально-реализованный моторесурс - это минимально возможная продолжительность работоспособности объекта при существующем значении его технического ресурса.

Наряду с вышеуказанными разновидностями моторесурсов отметить также и средний моторесурс, под которым мы будем понимать следующее:

Предел первой суммы равный единице достигается путем компенсации утраченных свойств объектом в процессе его вос­становления. При этом важно, чтобы эта сумма свойств была как можно ближе к единице, то есть на уровне исходного со­стояния. Что же касается первого и второго вычитаемого, то обеспечить их равенство нулю практически невозможно. Мож­но только свести их значения до минимума, за счет точной обработки деталей, тщательной сборки и регулировки узлов и агрегатов. Аналогичным образом для получения максималь­ного послеремонтного моторесурса необходимо стремиться к тому, чтобы в пределе сумма остаточного, восстановленного и ремонтного моторесурсов стремилась к единице, а испыта­тельного и обкаточного к нулю.

То есть следует стремится к тому, чтобы не расходовалась излишняя работоспособность на доведение объекта до его нормального Эксплуатационного состояния. При этом исходя. из соотношения, если низкий остаточный моторесурс может быть компенсирован восстановленным моторес; то их послеремонтный моторесурс будет в значительнс пени еще зависеть от ремонтного моторесурса, то есть от качества сборок и регулировок. Для того, чтобы послеремонтный моторесурс был максимален и стремился к единице, ходимо, чтобы в пределе ремонтный моторесурс также < максимален и стремился к единице.

Таким образом, для обеспечения максимального послеремонтного моторесурса необходимо, чтобы восстановленный и ремонтный моторесурсы объекта стремились к единице при одновременном стремлении к нулю обкаточного и испытательного технического ресурсов.

Взаимосвязь технического ресурса и моторесурса с надежностью и безотказностью

Ранее нами было показано, что для того, чтобы повысить. эксплуатационную надежность, необходимо увеличить верх­ний предел надежности, обеспечиваемый запасом физико-механических свойств объекта., а это ничто иное, как основа технического ресурса. Следовательно, между надежностью объекта и его техническим ресурсом имеется прямая зависимость.

Теперь небезынтересно было бы знать, как может зависеть надежность объекта от технического ресурса во времени, если он будет нормативный, заниженный или завышенный.

Однако, сам по себе большой запас физико-механических еще не гарантирует длительную безотказную работу объекта. В конечном итоге длительная его безотказность оп­ределяется не техническим ресурсом, а моторесурсом, то есть приспособленностью к функционированию. А при одном и том же техническом ресурсе эта способность может быть разной. Рассмотрим это на следующем примере. Если, например, объект имеет оптимальный, нормативный или сверхнорматив­ный технический ресурс, (двукратный или трехкратный), то независимо от этого время его безотказной работы может быть одним и тем же. Это объясняется тем, что при таком запасе физико-механических свойств моторесурс его будет одинаков, поскольку при двухкратном запасе свойств, скорость износа может быть в два раза больше, а при трехкратном - в три раза выше, что и определит один и тот же срок эксплуатации.

Далее может возникнуть такая ситуация, что при норма­тивном техническом ресурсе объект может более длительно функционировать безотказно, а при двукратном техническом ресурсе в два раза меньше, а трехкратном в три раза меньше. Это может возникнуть тогда, когда скорость износа объекта во втором случае в четыре раза, а в третьем в девять раз выше, чем в первом случае. Кроме того, могут иметь мес­то и такие ситуации, когда при двухкратном техническом ре­сурсе продолжительность безотказной его работы в два раза меньше номинального значения, а при трехкратном запасе в два раза больше этого же номинального значения. Далее, например, это соотношение может измениться так, что при двухкратном запасе технического ресурса безотказность объекта возрастет в три раза, а при трехкратном уменьшится в два раза по сравнению с номинальным его значением. Это будет определяться неравномерным увеличением или уменьшением скорости износа объекта по сравнению с исход­ным значением.

Таким образом, надежность и продолжительность безот­казной работы любого объекта, в конечном итоге, определя­ется не столько величиной технического ресурса, как его мо­торесурсом, который зависит не только от последнего, но и условии эксплуатации объекта, в частности, от скорости из­носа или старения. Следовательно, с целью обеспечения дли­тельной безотказной работы любого объекта необходимо стре­миться к тому, чтобы эксплуатационная надежность его нахо­дилась как можно дольше в пределах нижнего порогового зна­чения, что, в конечном итоге, обеспечивается не большим тех­ническим ресурсом, а большим моторесурсом этого объекта. При этом может быть выражена аналитически зависимость, между техническим ресурсом, моторесурсом, надежностью и  безопасностью.

Выводы:

Технический ресурс – это запас физико-механических и конструктивных свойств, обеспечивающий работоспособность объекта в течение заданного промежутка времени.

Моторесурс - это запас работоспособности объекта, оцениваемый величиной его наработки в моточасах.

Надежность и продолжительность безот­казной работы любого объекта, в конечном итоге, определя­ется не столько величиной технического ресурса, как его мо­торесурсом, который зависит не только от последнего, но и условии эксплуатации объекта, в частности, от скорости из­носа или старения. Следовательно, с целью обеспечения дли­тельной безотказной работы любого объекта необходимо стре­миться к тому, чтобы эксплуатационная надежность его нахо­дилась как можно дольше в пределах нижнего порогового зна­чения, что, в конечном итоге, обеспечивается не большим тех­ническим ресурсом, а большим моторесурсом этого объекта.

Список литературы:

1.В. Ван-Желен «Физическая теория надежности».Симферопсль 1998г.

2.Ермолов, Кряшков, Черкун «Основы надежности сельскохозяйственной техники» .