Ускоренными называются испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации в более короткий срок, чем в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации. Ускоренные испытания бывают сокращенными и форсированными.

Сокращенные испытания - ускоренные испытания без интенсификации процессов, вызывающих отказы или повреждения. В сокращенных испытаниях уменьшение сроков получения показателей надежности достигается за счет прогнозирования поведения объекта испытаний на период, больший, чем продолжительность испытаний.

Форсированные испытания - ускоренные испытания, основанные на интенсификации процессов, вызывающих отказы или повреждения. При форсированных испытаниях проводится преднамеренное увеличение скорости утраты работоспособности изделия.

Ускоренные испытания разрабатываются с целью сокращения сроков проведения испытания по сравнению с нормальными испытаниями, т.е. испытаниями, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации в такой же срок, как и в предусмотренных НТД условиях и режимах эксплуатации для данного изделия /23/.

Основной характеристикой ускоренных испытаний является коэффициент ускорения - число, показывающее, во сколько раз продолжительность ускоренных испытаний меньше продолжительности испытаний, проведенных в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации (нормальных испытаний).

Коэффициент ускорения может исчисляться по наработке и по календарному времени. Коэффициент ускорения по наработке - отношение наработки изделия в нормальных испытаниях к наработке в ускоренных испытаниях. Коэффициент ускорения по к а лендарному времени - отношение календарного времени нормальных испытаний к календарному времени ускоренных испытаний.

При разработке ускоренных испытаний для конкретного вида изделий необходимо в первую очередь установить принцип ускоренных испытаний, затем на основании сформулированного принципа выбрать метод и режим ускоренных испытаний /22/. Принцип ускоренных испытаний - совокупность теоретических и экспериментально обоснованных закономерностей или допущений, на использовании которых основано проведение испытаний с сокращением их продолжительности. Метод ускоренных испытаний - совокупность правил применения принципов ускоренных испытаний для получения показателей надежности определенных групп или видов изделий. Режим ускоренных испытаний - режим, предусмотренный применяемым принципом и методом ускоренных испытаний и обеспечивающий сокращение продолжительности испытаний.

Режим ускоренных испытаний может быть нормальным (для сокращенных испытаний), форсированным (для форсированных испытаний), комбинированным при чередовании нормального и форсированного режимов (при форсированных испытаниях).

Нормальный режим - режим, при котором значения его параметров находятся в пределах, установленных в технической документации для нормальной эксплуатации испытуемого изделия. Частным случаем нормального режима является номинальный режим испытания, соответствующий установленным параметрам внешних воздействий, принимаемых обычно за начало отсчета допустимых отклонений.

Форсированный режим - режим испытаний, обеспечивающий увеличение интенсивности процессов утраты работоспособности по сравнению с нормальным режимом. Форсированный режим может достигаться за счет изменения одного или одновременно нескольких форсирующих факторов.

Форсирующим фактором называется составляющая режима испытаний, изменение параметров которой по сравнению с режимом нормальных испытаний приводит к интенсификации процессов, вызывающих отказ или повреждение. В качестве форсирующего фактора используют усилие (момент), скорость (частоту), температуру, влажность среды, абразивность среды, химическую агрессивность среды и т.д.

Показатели надежности, полученные по результатам ускоренных испытаний, можно пересчитать для нормального режима при условии, что физические процессы разрушения при форсированных и ускоренных испытаниях одинаковы. Поэтому режимы ускоренных испытаний и форсирующий фактор могут изменяться при ускорении процесса испытаний только до определенного предела, называемого предельной нагрузкой . Такой нагрузкой является предельно допустимый уровень форсирующего фактора, обеспечивающий максимально возможную степень форсирования испытаний при сохранении идентичности картины разрушения в условиях ускоренных и нормальных испытаний и выполнении предпосылок, положенных в основу выбранного принципа ускоренных испытаний.

Результаты нормальных и ускоренных испытаний будут сопоставимы, если при соблюдении идентичности природы разрушения получаемые значения показателей надежности будут одинаковы, т.е.

где R(t н), R(t y) - показатели надежности при нормальном и ускоренном режимах соответственно.

При экспоненциальном распределении для вероятности безотказной работы условие (7.26) запишется в виде

, (7.27)

где  н,  у - интенсивность отказов в нормальном и ускоренном режимах испытаний соответственно.

Если коэффициент ускорения по наработке
, то из (7.27) получаем, что интенсивность отказов в нормальном режиме должна составлять

. (7.28)

Для распределения Вейбулла с плотностью
условие равной вероятности безотказной работы при нормальном и ускоренном режимах испытаний (7.26) принимаетвид

. (7.29)

Отметим, что в этих выражениях параметр масштаба  (или Т 1 =1/ , см. разд.4.5, формулы (4.33)-(4.35)) не является интенсивностью отказов; интенсивность отказов при распределении Вейбулла является функцией времени (наработки) и описывается формулой (4.35).

Из условия (7.29) следует, что параметр масштаба в нормальном режиме должен составлять

. (7.30)

Если ускоренные испытания проводятся с целью определения средней наработки, которая для распределения Вейбулла

, (7.31)

то из условия
будем иметь

(использовано одно из свойств гамма-функции: Г(x+1)=xГ(x)).

Отсюда параметр масштаба в нормальном режиме при испытаниях с целью определения средней наработки до отказа (среднего ресурса) в случае распределения Вейбулла должен составлять

. (7.33)

К основным принципам ускоренных испытаний относятся /22/:

Уплотнение рабочих циклов;

Экстраполяция по времени;

Усечение спектра нагрузок;

Учащение рабочих циклов;

Принцип сравнения;

Экстраполяция по нагрузке;

Принцип «доламывания»;

Принцип «запросов».

Уплотнение рабочих циклов применяется при испытании изделий, которые в эксплуатации имеют большие перерывы в работе. На сокращении этих перерывов основано ускорение испытаний. Примером использования принципа уплотнения рабочих циклов могут служить испытания машин с сезонной загрузкой. В этом случае, сокращая или совсем ликвидируя известные перерывы в эксплуатации, связанные с ночным временем, нерабочими климатическими периодами и т.п., можно добиться значительного коэффициента ускорения по календарному времени.

Экстраполяция по времени основана на гипотезе о возможности достаточно достоверной оценки закономерностей процесса накопления повреждений по начальным этапам процесса. При этом испытания в нормальном режиме проводятся лишь на некотором начальном участке работы изделия, включающем выход в стационарный режим повреждения, измеряется параметр, определяющий накопленное повреждение, а затем эти результаты экстраполируются до перехода в неработоспособное (предельное) состояние. Экстраполяция проводится графически или аналитически.

Практически при всяком детерминированном изменении накопленного повреждения  (например, величины износа) во времени t путем соответствующего преобразования координат стационарный процесс его накопления можно отобразить в линеаризованном виде.

Выравнивание методом наименьших квадратов в этом случае сводится к отысканию коэффициентов а и b уравнения линейной регрессии

. (7.34)

Значение этих коэффициентов определяется на основе результатов испытаний по значениям повреждения  i (величины накопленного износа), соответствующим определенным моментам времени t i .

При этом искомые коэффициенты уравнения (7.34) могут быть определены по формулам:

;

, (7.35)

где m - число парных значений t i и  i .

Для каждого момента времени t i вычисляется статистическая оценка дисперсии
по формуле

. (7.36)

где m i - число экспериментальных точек, полученных в момент времени t i , (число реализации процесса); j - порядковый номер экспериментальных точек, полученных в момент времени t i (1 < j ≤ m i);
- оценка математического ожидания (среднее арифметическое) процесса(t), определяемая по всем реализациям процесса, наблюдаемым в момент t i , т.е.

.

Для стационарного процесса повреждения (изнашивания) результаты испытаний по дисперсии выравниваются квадратической зависимостью вида

.

Если величина a 2 t 2 в пределах изучаемого интервала времени оказывается незначительной по сравнению с a 1 t, то последним слагаемым можно пренебречь. Если a 1 t << a 2 t 2 , то считают, что процесс характеризуется доминирующим влиянием начального качества образцов. Экстраполяция для такого процесса может быть осуществлена на основе испытаний как минимум нескольких образцов.

Для эргодического процесса оценка ресурса может быть получена испытаниями даже одного образца, но достаточно большой продолжительности.

Практически можно считать, что экстраполяция по времени дает удовлетворительную оценку долговечности при продолжительности испытаний не менее 40…70% ресурса изделия. Этот принцип может применяться для изделий, процессы исчерпания ресурса которых достаточно хорошо изучены. Вообще, проблема экстраполяции по времени требует решения в каждом конкретном случае трех основных задач /22/:

1) выбора уравнения состояния, достаточно надежно описывающего экспериментальные результаты в области изменения параметров испытаний;

2) исследования поведения выбранного уравнения вне области эксперимента, что сводится к определению оценки точности прогнозирования;

3) выбора объема экспериментальных данных, обеспечивающих надежный прогноз на заданный срок службы.

Так, в результате многочисленных исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, для прогнозирования длительной прочности конструкционного металла на сроки службы более 100 тыс. час. рекомендована температурно-временная зависимость типа

,

где a, n, b, c - параметры-константы, отражающие индивидуальные особенности материала; Т - абсолютная температура;  - напряжение.

Усечение спектра нагрузок заключается в отбрасывании определенной части нагрузок, не оказывающих заметного повреждающего воздействия на объект испытаний. Большинство реальных машин и их элементов подвержены в условиях эксплуатации воздействию определенного спектра случайных или периодически повторяющихся нагрузок. Точное воспроизведение этого спектра нагрузок представляет значительные технические трудности, поэтому в большинстве случаев проводят статистический анализ повторяемости нагрузок различных уровней в эксплуатационном спектре нагружения объекта и составляют программный блок нагрузок, имитирующий с той же степенью приближения спектр эксплуатационных нагрузок.

При испытаниях изделия многократно воспроизводят программный блок нагрузок, а ресурс, полученный в результате программных испытаний, считают оценкой ресурса изделия в эксплуатационных условиях. Недостаток такого подхода - большая длительность испытаний для изделий высокой надежности. С целью сокращения длительности программных испытаний в определенных случаях может быть использован принцип усечения спектра нагрузок.

Частным случаем усечения спектра нагрузок является использование из всего рабочего цикла, состоящего из пуска, установившегося движения и останова, только двух элементов - пуска и останова. Целесообразность применения этого принципа основана на свойствах некоторых механизмов сохранять высокую износостойкость при установившемся движении, которое характеризуется гидродинамическим трением. Во время пуска или останова наблюдается граничное или даже сухое трение, приводящее к значительному износу рабочих поверхностей.

Исходя из предположения, что установившееся движение не приводит к существенному износу, в испытаниях воспроизводят режим пусков и остановов. Ресурс при этом пересчитывают по следующей формуле, пренебрегая временем пусков и остановов:

,

где N - число пусков-остановов; - средняя продолжительность интервала между пусками, определяемая по данным эксплуатации или расчетным методом с учетом функционального назначения испытываемого объекта.

Испытания по этому принципу дают несколько завышенную оценку ресурса, но в большинстве случаев вполне приемлемую для практического использования.

Форсирование пусками-остановами применяется при ускоренных испытаниях коробок передач, муфт сцепления, электродвигателей и других механизмов и агрегатов, работающих в циклических режимах эксплуатации.

Принцип учащения рабочих циклов основан на увеличении частоты циклического нагружения или скорости движения под нагрузкой испытуемого элемента изделия. Предполагается, что долговечность изделия, выраженная в количестве циклов до предельного состояния, не зависит от частоты приложения нагрузки. При этом коэффициент ускорения определяется заранее из выражения

,

где f y , f н - частота приложения нагрузки соответственно при ускоренных и нормальных испытаниях.

Принцип учащения рабочих циклов используется при стендовых испытаниях изделий и их элементов. Коэффициент ускорения ограничивается скоростными возможностями испытательного оборудования, а иногда и возникновением сопутствующих процессов (например, повышением температуры), искажающих прямой переход к нормальным условиям по частотам.

Модификацией принципа учащения рабочих циклов является проведение испытаний подвижных сопряжений деталей машин на изнашивание при повышенных скоростях скольжения v.

Выражая ресурс по износу в виде накопленного пути трения L и считая в первом приближении, что L y = L н (это условие может быть корректно применено к процессу изнашивания лишь в очень ограниченном диапазоне изменения скоростей скольжения), можно определить коэффициент ускорения: k y = V y /V н.

Для практической реализации этого принципа необходимо сохранение параметров, определяющих физические условия трения, в тех же пределах, что и при нормальных испытаниях. Так, для поддержания заданного температурного режима необходимо в ускоренных испытаниях использовать охлаждение поверхностей трения. Кроме того, увеличение частоты вращения, например, для подшипников скольжения может замедлить процесс изнашивания благодаря переходу от граничного к гидродинамическому трению.

Вообще, применение принципа учащения рабочих циклов требует экспериментального обоснования режимов ускоренных испытаний во избежание получения несопоставимых результатов.

Принцип сравнения основан на проведении испытаний изделия в форсированном режиме и пересчете полученных результатов с помощью известных данных по эксплуатации аналогичных изделий.

В зависимости от имеющейся информации оценка надежности изделий производится тремя способами:

1) сравнением долговечности двух изделий по результатам только форсированных испытаний;

2) сравнением долговечности изделий, испытываемых в форсированном режиме, с результатами испытаний в этом режиме изделия-аналога и данными его эксплуатации;

3) пересчетом результатов испытаний изделий в форсированном режиме применительно к нормальному режиму по имеющейся зависимости ресурса от уровня нагрузки.

Первый способ применяется в чисто сравнительных испытаниях двух изделий при выявлении более долговечного из них. При этом считается, что изделие, проработавшее больше в форсированном режиме, имеет больший ресурс и в нормальных условиях. Это правомерно при условии, что зависимости ресурса от уровня форсирующего фактора для сравниваемых изделий не пересекутся в интервале от номинального до форсированного уровней форсирующего фактора.

Второй способ предполагает наличие информации о долговечности изделия-аналога в форсированном и нормальном режимах. Определяемый из этой информации коэффициент ускорения для аналога умножается на значение наработки до предельного состояния, полученной при испытании нового изделия в форсированном режиме. Такая оценка производится в предположении, что физические свойства, определяющие зависимость ресурса от уровня форсирующего фактора, у нового изделия и изделия-аналога близки. Этот способ наиболее приемлем для испытания новых изделий массового производства, по которым имеется обширная информация о надежности предыдущих модификаций.

Третий способ основан на пересчете результатов форсированных испытаний посредством имеющейся зависимости ресурса изделия от нагрузки.

Принцип «доламывания» является достаточно универсальным принципом ускорения испытаний, который применяется при ресурсных испытаниях элементов машин и конструкций на усталость, изнашивание и длительную прочность.

Для пояснения этого принципа в применении к задачам ускоренной оценки ресурса изделия при некотором эксплуатационном режиме нагружения представим себе, что мы имеем несколько однотипных изделий с различными наработками при эксплуатационном режиме нагружения. В общем случае эти изделия в результате различной продолжительности эксплуатации получают различную степень повреждения в зависимости от той доли, которую составляет их эксплуатационная наработка от всего ресурса при том же эксплуатационном режиме нагружения. Однако, не зная ресурса изделия при эксплуатационном нагружении, невозможно оценить эту долю в предположении о линейном суммировании повреждений, когда доля вносимого в единицу времени повреждения постоянна и не зависит от начала отсчета по шкале времени.

Принцип «доламывания» предполагает для оценки степени повреждения объекта испытаний за время эксплуатационной наработки подвергнуть объект испытаний воздействию форсированного режима нагружения и на этом режиме довести объект до предельного состояния («доломать» его).

В результате «доламывания» объекта оценивается его остаточный ресурс на форсированном режиме. Путем сравнения полученного остаточного ресурса объекта с полным ресурсом нового (без предварительной эксплуатационной наработки) объекта того же типа на форсированном режиме нагружения оценивается степень повреждения (степень исчерпания ресурса) объекта за время его эксплуатационной наработки. Если полный ресурс объектов испытаний на форсированном режиме нагружения не известен, необходимо несколько новых объектов из той же партии испытать на этом режиме до предельного состояния и оценить таким образом средний ресурс объектов при форсированной нагрузке, что не займет много времени при правильном выборе коэффициента форсирования нагрузки.

Принцип «запросов» применяется при ускоренных испытаниях изделий машиностроения, отказ которых обусловливается постепенным накоплением износных повреждений, проявляющихся в монотонном изменении уровня контролируемого выходного параметра (износа лимитирующего элемента, производительности, расхода энергии и др.).

Ускоренные ресурсные испытания по принципу запросов предназначены для ориентировочной оценки ресурса испытываемого образца изделия до достижения заданного предельного износа или оценки износа, соответствующего заданной наработке изделия в нормальном режиме. Под износом здесь понимается изменение любого параметра, характеризующего степень постепенной утраты испытуемым изделием ресурса. Износ отсчитывается от начала испытаний.

Принцип «запросов» применим для объектов со стационарным и нестационарным изнашиванием в нормальном режиме. Наиболее эффективно использование данного метода для нестационарного изнашивания, когда интенсивность изнашивания (или скорость размерного износа) зависит от величины накопленного износа. При наличии информации о стационарности изнашивания объекта в эксплуатации целесообразнее использование методов сокращенных испытаний (ускоренных испытаний, не связанных с форсированием режимов).

Испытания по принципу «запросов» проводятся при последовательном ступенчатом чередовании нормального и форсированного режимов в процессе испытаний каждого образца. В процессе испытаний устанавливается зависимость интенсивности изнашивания в нормальном режиме от уровня накопленного изделием износа при условии, что эта зависимость, полученная по результатам ступенчатых испытаний, справедлива для процесса изнашивания в нормальном режиме в интервале от момента окончания приработки до накопления предельного износа. Ускоренное получение всего необходимого ряда уровней накопленного износа обеспечивается испытаниями на ступенях с форсированным режимом (форсированных ступенях).

Достоверность результатов испытаний кроме прочих факторов (погрешности измерений и т.п.) определяется правильностью выбора вида функции изменения интенсивности изнашивания от уровня накопленного изделием износа (или соответствующей функции накопления износа от времени). В процессе обработки результатов испытаний возможна корректировка с целью выбора функции, отличной от предварительно выбранной и приводящей к меньшей по сравнению с ней погрешностью результатов.

При испытаниях по данному методу в качестве нормального режима на соответствующих ступенях применяют любой режим, по отношению к которому оценивается ресурс изделия: постоянный режим, режим с циклическим или стационарным случайным изменением уровня внешних нагрузочных воздействий и др. Параметры нормального режима должны задаваться нормативно-технической документацией, отражающей требования к надежности изделия. При отсутствии таких требований параметры нормального режима назначают в соответствии с требованиями работы изделия в эксплуатации по общим правилам выбора режимов нормальных ресурсных испытаний.

Форсированный режим должен быть выбран таким, чтобы скорость изнашивания на каждой ступени с нормальным режимом (нормальной ступени) при данном значении износа (или в данном диапазоне износа) не зависела от того, при каком режиме был накоплен этот износ - форсированном или нормальном.

К возможным причинам невыполнения этого требования относятся следующие:

а) форсированный режим обладает свойством избирательности по отношению к отдельным элементам изделия, что приводит к изменению относительного распределения износа:

Между отдельными деталями и узлами изделия;

Между поверхностями трения сопряжения;

По отдельным участкам одной и той же поверхности трения и т.п.;

б) форсированный режим приводит к значительным изменениям физико-химического состояния поверхностей трения по отношению к условиям работы в нормальном режиме или изменениям, совершенно не свойственным таким условиям, например, пластическому деформированию поверхностных слоев, шаржированию абразивных частиц на поверхности трения, образованию дополнительных вторичных структур и др.

Отсутствие последействия режима в отношении скорости изнашивания на последующей нормальной ступени можно подтвердить непосредственно в процессе испытаний нескольких образцов изделия по настоящему методу. С этой целью испытания двух образцов строятся так, что износ, накопленный в одном из.образцов в нормальном режиме после первой форсированной ступени, достигается другим образцом путем испытаний только в нормальном режиме. При этом скорость изнашивания в нормальном режиме после форсированной ступени для одного образца сопоставляется с аналогичной скоростью изнашивания для второго образца.

Испытания каждого испытуемого образца методом запросов начинают с приработочной ступени, проводимой в режиме, установленном для приработки данного изделия. После окончания ступени производят измерение приработочного износа.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ. УСКОРЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

РД 50-424-83

Москва

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ

В.Ф. Курочкин, А.И. Кубарев, Е.И. Бурдасов, И.З. Аронов, Ж.Н. Буденная, К.А. Криштоф, Н.А. Сачкова, Т.Н. Дельнова, А.И. Кусков, Р.В. Кугель, В.П. Важдаев, К.И. Кузьмин, Л.Я. Подольский, Л.П. Лозицкий, А.Н. Ветров, В.Ф. Лопшов, В.Н. Любушкина, В.К. Медвежникова

ВНЕСЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 октября 1983 г. № 4903

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

Утверждены Постановлением Госстандарта от 10 октября 1983 г. № 4903, срок введения установлен с 1 января 1985 г.

Настоящие методические указания распространяются на изделия машиностроения и приборостроения и устанавливают основные принципы ускорения испытаний на надежность, которые рекомендуется применять при разработке нормативно-методической (программы и методики) и технической (испытательное оборудование) основ системы государственных испытаний продукции по ГОСТ 25051.0-81.

Основные понятия в области ускоренных испытаний на надежность и их определения приведены в справочном приложении.

. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

где CN,N и - срок службы N -гo объекта в выборке объема N , упорядоченной по возрастанию, при нормальных и ускоренных испытаниях, соответственно;

М - оператор математического ожидания.

Коэффициент пересчета показателей надежности, выраженных через календарную продолжительность, определяют по методу равных вероятностей (черт. 1), который заключается в следующем. На стадии предварительных исследований берут две случайные выборки из одной и той же партии изделий. Одна из них испытывается в нормальных условиях, другая - в режиме ускоренных испытаний. В процессе испытаний фиксируются моменты отказа изделий. По полученным экспериментальным данным находится функция K 1,p (см. черт. ) как геометрическое место точек, соответствующих равным квантилям р. Чтобы убедиться, что функция K 1,p, будет инвариантом производства, необходимо повторить эксперимент на нескольких партиях. При наличии функции K 1,p результаты ускоренных испытаний любой другой выборки приводятся к нормальным условиям.

Если же показатель надежности подсчитывают по наработке, то коэффициент пересчета равен единице.

Пересчет показателей надежности по методу равных вероятностей

С и С* - срок службы при нормальных и ускоренных испытаниях, соответственно; Р - вероятность недостижения предельного состояния; K 1,p - функция пересчета

где αi , αj - доли наработки в i -м нормальном и j -м форсированном режимах, соответственно;

Kji = 1 / Kij - коэффициент пересчета от j -го форсированного режима к i -му нормальному;

Ki - коэффициент пересчета от комплексного форсированного режима к i -му нормальному;

Kj - коэффициент пересчета от j -го форсированного к комплексному нормальному.

ГЛАВА X. ОБЩИЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Вопросы оптимизации ходовых систем мобильных машин.

1.2. Вопросы надежности ходовой системы.

1.3. Анализ отказов ходовых систем мобильных машин.

1.4. Определение потребности проектирования новых систем.

1.5. Выбор цели проектирования.

1.6. Обзор методов исследования динамики движения мобильных машин и прогнозирование создания их конструкции.

1.7. Цель и задачи работы.

1.8. Методологические основы решения проблемы.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

МОБИЛЬНЫХ МАШИН АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА.

2.1. Скоростные, силовые и энергетические характеристики современных энергонасыщенных машин агропромышленного комплекса.*.

2.2. Тяговые характеристики пневматических ходовых колес.

2.3. Характеристика гидромеханического привода ходовой системы комбайна.

2.4. Тяговые характеристики дизельных двигателей уборочных комбайнов.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОТКАЗОВ

ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ.

ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ.

4.1. Динамическая модель ходовой системы мобильной машины в транспортном режиме работы.

4.2. Динамическая модель ходовой системы мобильной машины в рабочем режиме.

4.3. Модель гидромеханического привода ходовой системы.

4.3.1. Разгон машины с гидромеханическим приводом ходовой системы.

4.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАБОТЕ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ КОМБАЙНА В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ.

5.1. Методические вопросы проведения экспериментов.

5.2. Анализ результатов экспериментального исследования.

5.2.1. Результаты экспериментальных исследований механической части привода ходовой системы.

5.2.2. Результаты экспериментальных исследований гидравлической части привода ходовой системы.

5.2.3. Исследование погрешностей динамических расчетов ходовой системы.

5.2.4. Оценка достоверности принятых моделей при исследовании динамики ходовой системы.

5.3. Мероприятия по повышению надежности бортового редуктора зерноуборочного комбайна «Дон-1500».

ГЛАВА 6. ОПТИМИЗАЦИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ.

ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОВЕДЕННЫХ В РАБОТЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Рекомендованный список диссертаций

• Разработка методики повышения работоспособности ходовой системы зерноуборочного комбайна за счет улучшения ее динамических свойств 2012 год, кандидат технических наук Партко, Светлана Анатольевна

• Научное обоснование рациональных структуры и параметров объемного гидромеханического привода сельскохозяйственных машин с целью повышения эффективности их функционирования 2003 год, доктор технических наук Дьяченко, Анатолий Дмитриевич

• Исследоввание, разработка и обоснование рациональных технических решений по созданию подземных гидрофицированных погрузчиков 1999 год, кандидат технических наук Тулупов, Виктор Павлович

• Динамика, нагруженность и пути совершенствования механических узлов трансмиссии самоходного комбайна с гидрообъемной передачей 1984 год, кандидат технических наук Михайлов, Валерий Валерианович

• Динамика и нагруженность рабочих органов зерноуборочных комбайнов 1998 год, кандидат технических наук Далальянц, Армэн Ашотович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование метода расчета ходовых систем мобильных машин»

Похожие диссертационные работы по специальности «Машиноведение, системы приводов и детали машин», 05.02.02 шифр ВАК

• Прогнозирование вибронагруженности дотрансформаторной зоны трансмиссий транспортных машин и синтез гасителей крутильных колебаний 2003 год, кандидат технических наук Тараторкин, Игорь Александрович

• Разработка методов и средств улучшения условий функционирования рабочих органов зерноуборочного комбайна оптимизацией динамических свойств пневматических шин 2001 год, кандидат технических наук Меликов, Иззет Мелукович

• Обеспечение динамического качества силовых приводов машинных агрегатов на стадии проектирования 2000 год, кандидат технических наук Мержеевский, Андрей Викторович

• Обеспечение эффективности функционирования зерноуборочных комбайнов за счет рационального конструирования несущих систем на стадии проектирования 2006 год, кандидат технических наук Ковалева, Анастасия Валерьевна

• Оптимизация параметров конструкции энергосиловой установки транспортной машины 2001 год, доктор технических наук Филькин, Николай Михайлович

Заключение диссертации по теме «Машиноведение, системы приводов и детали машин», Партко, Светлана Анатольевна

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Партко, Светлана Анатольевна, 2010 год

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

240 руб. | 75 грн. | 3,75 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Трушин Евгений Иванович. Исследование и разработка методов и средств ускоренных испытаний трансмиссий угледобывающих машин: ил РГБ ОД 61:85-5/333

Введение

Глава I. Состояние вопроса. задачи и методология исследований

1.1. Долговечность трансмиссий режущих частей очистных комбайнов и методі ее определения 9

1.2. Опыт проведения стендовых ресурсных ускоренных испытаний зубчатых трансмиссий в других отраслях машиностроения 4S

1.3. Анализ конструкций стендов для ресурсных испытаний трансмиссий

1.4. Испытания трансмиссий режущих частей очистных комбайнов 50

1.5. Задачи исследования 57

1.6. Общая методология исследований 58

Глава 2. Совдание методики стендовых ресурсных ускоренных испытаний трансшссий режущих частей очистных комбайнов

2.1. Область применения и задачи ускоренных испытаний Q4

2.2, Расчет режимов нагружения при стендовых ресурсных испытаниях ^

2.3, Обоснование и разработка критериев предельного состояния объекта испытаний 54

2.4. Виды повреждений и методика дефектировки зубчатых передач трансмиссий очистных комбайнов $5

2.5. Определение эксплуатационного ресурса по результатам стендовых испытаний

2.6. Точность оценки эксплуатационного ресурса по результатам стендовых ускоренных испытаний 65

Глава 3. Универсального нагрузочного стенда для ускоренных ресурсных испытаний трансмиссий резщих частей очистных комбайнов

3.1. Конструктивные особенности очистных комбайнов, обуславливающие компоновочные решения стенда 72

3.2. Принципиальные схемы стендов для ресурсных испытаний трансмиссий режущих частей очистных комбайнов 76

3.3. Основные технические требования к универсальному нагрузочному стенду /

3.4. Разработка и создание универсального нагрузочного стенда

Глава 4. Экспериментальные исследования и ускоренные ресурсные испытания трансшссий рещих частей очистного комбайна

4.1. Методика экспериментальных исследований. 90

4.2. 97

4.3. Определение экспериментального коэффициента перехода от ресурса при стендовых испытаниях к эксплуатационному ресурсу 40$

Выводы №

Глава 5. Анализ результатов экспериментальных исследований

5.1. Развитие усталостного выкрашивания зубьев шестерен в процессе исчерпания ими ресурса МО

5.2. Сопоставление результатов расчета зубчатых колес комбайна IKI0I на контактную выносливость с их фактической долговечностью. /2о

5.3. Дальнейшее совершенствование конструкции испытательного стенда /30

5.4. Перспективы развития работ по ускоренным стендовым ресурсным испытаниям /32

5.5. Народнохозяйственный эффект от внедрения методики и средств для ускоренных ресурсных испытаний трансмиссий режущих частей очистных комбайнов. 435

Выводы /37

Общие выводы по работе /39

Литература

Введение к работе

В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 г. намечено "ускорить разработку и освоение серийного производства высокопроизводительных комплексов оборудования для выемки угля в сложных горно-геологических условиях и проведения подготови -тельных выработок...Увеличить производственные мощности угольного машиностроения, с тем чтобы полностью удовлетворять потребности народного хозяйства в высокопроизводительном надеж -ном горно-шахтном оборудовании...".

Прогресс современного угольного машиностроения, предполагающий дальнейшее совершенствование технических параметров машин, невозможен без обеспечения их высокой долговечности, одним из основных показателей которой является технический ресурс

Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что долговеч -ность горных машин еще не соответствует требуемому уровню. Так, средний межремонтный срок службы основных серийных очистных комбайнов IKIOI, 2К52, ІГШ68 составляет 12 месяцев (1500 часов машинного времени, что значительно меньше их расчетной долговечности 5000 ч.) .

Долговечность очистного комбайна в значительной степени определяется ресурсом трансмиссии привода его исполнительного органа (режущей части); машина выдается в капитальный ремонт практически только после достижения трансмиссией предельного состояния. Это объясняется тем, что корпусные детали редукторов являются основным несущим элементом всей конструкции комбайна, а трудоемкость ремонта трансмиссии в лаве весьма велика.На простои режущих частей комбайна ІКІ0І приходится 19,1$, 2К52 -21,7^, НШЗМ - 9,9$ простоев комбайнов в целом, трудоемкость устране - ния отказов по трансмиссиям составляет соответственно 26,2$, 33,5$ и 12,7$ от общей трудоемкости (данные ИГД им.А.А.Скочин-ского)

В процессе создания новых и производства серийных машин, а также при проведении капитальных ремонтов, показатели долговечности машин должны проверяться экспериментальным путем. Получение данных о долговечности изделий угольного машиностроения базируется до настоящего времени на результатах наблюдений за их эксплуатацией. Из-за сложных условий эксплуатации для получения количественных характеристик долговечности с требуемой точностью требуется время, исчисляемое годами. Вследствие этого в серийное производство запускаются машины, долговечность которых определена практически только расчетным путем, т.к. наработка за время приемочных испытаний опытного образца составляет всего 5-10$ от заданного ресурса. Мероприятия по повышению качества серийной продукции, осуществляемые без достаточно представительной экспериментальной проверки, оказываются не всегда эффективными. Таким образом, одной из причин недостаточной долговечности трансмиссий очистных комбайнов является от -сутствие оперативного контроля качества их изготовления и ремонта.

В последние два десятилетия широкое применение для оценки ресурса деталей, сборочных единиц и машин в сборе получили стендовые ускоренные ресурсные испытания вероятностные методы расчета деталей машин на усталость позволили обосновать выбор запасов прочности и допускаемых напряжений на основе вероятностных аспектов о разрушении и надежности в условиях эксплуатации.

Применительно к горным машинам расчетные методы прямой или косвенной оценки долговечности наиболее полно представлены в работах А.В.Докукина, В.Н.Гетопанова, Ю.Д.Красникова, Е.З. Позина, П.В.Семенчи, В.И.Солода, Г.И.Солода, А.Г.Фролова, В.Н. Хорина, В.А.Дейниченко, Г.С.Рахутина, В.В.Солодухина, З.Я.Хур-гина и др. .

Так, в работах на основании обширных исследований режимов работы горных машин доказано, что действующие в трансмиссиях нагрузки носят стохастический характер, обусловленный свойствами процессов разрушения, погрузки и перемещения горной массы. Изучение и определение нагрузок в элементах горных машин базируется на вероятностных методах, в част -ности, на теории случайных функций. Следует отметить, что расчеты важнейших элементов горных машин (зубчатых и цепных передач валов, осей и др.) доведены до уровня отраслевых стандартов .

Метод статистического (вероятностного) моделирования заключается в разработке и исследовании функционирования математической модели динамической системы

Оценку долговечности машин можно производить в лабораторных условиях методом стендовых ресурсных испытаний, роль которых в современном машиностроении определяется ростом требований и надежности оборудования, вопросами стандартизации, растущей потребностью ускорения темпов проверки и реализации новых конструкций.

Особую остроту решение этих вопросов приобретает применительно к очистному оборудованию. Высокая стоимость простоев лавы предъявляет повышенные требования к надежности трансмиссий режущих частей очистных комбайнов. Стендовые испытания дают возможность в сопоставимых условиях и с меньшими затратами определять уровень качества изделия, установленный соответствующими стандартами.

Возможность определения ресурса при стендовых испытаниях в весьма короткие сроки позволяет значительно уменьшить расходы, связанные с отказами изделий при эксплуатационной проверке.

Ускорение испытаний осуществляется за счет исключения технологических пауз, неизбежных в эксплуатации, т.е. за счет непрерывности испытательного процесса, а также за счет интенсификации различными способами процессов утраты ресурса изделиями.

Несмотря на то, что финальной проверкой всех свойств изделия является эксплуатация, на основании которой выносится окончательное суждение о его долговечности, стендовые ускоренные ресурсные испытания являются в настоящее время одним из наиболее перспективных средств оперативного контроля уровня долговечности; они применяются как для ускорения отработки опытных конструкций, обеспечивая им заданную долговечность на стадии освоения, так и для контроля качества серийной продукции в процессе изготовления, ремонта и после модернизации конструкции или внедрения более совершенных технологических процессов ее производства.

Анализ различных методов оценки долговечности машин позволяет сделать выводы:

I.Аналитический метод и метод статистического моделирования заключаются в совместном анализе действующих нагрузок и прочностных характеристик деталей, и дают косвенную оценку долговечности машин через коэффициенты запасов прочности их деталей и должны проверяться исследованиями работы машин в эксплуатационных или близких к ним условиях.

2.Статистически достоверная информация о долговечности машин может быть получена только по результатам промышленной эксплуатации изделий, однако большая длительность процесса снижает ценность этой информации,

3.Стендовые ускоренные ресурсные испытания позволяют получать информацию о долговечности машин в значительно более короткие сроки, чем по результатам эксплуатационных испытаний или наблюдений за эксплуатацией изделий.

1,2. Опыт проведения стендовых ускоренных ресурсных испытаний зубчатых трансмиссий в других отраслях машиностроения

Ускоренными испытаниями называются испытания продукции, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации в более короткий срок, чем в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации .

Разработка общих положений, принципов и рекомендаций по методикам ускоренных испытаний в машиностроении нашла свое отражение в трудах Р.В.Кугеля, С.С.Дмитриченко, Г.И.Скундина, И.Н.Величнина, О.Ф.Трофимова, В.В.Гольда, А.Д.Левитануса, Х.И.Хазанова. Е.Гасснера, и других авторов

В процессе доводки ресурсным испытаниям подвергаются отдельные детали, сборочные единицы, а также машины в сборе.

Режимы и методы испытаний выбираются таким образом, чтобы были обеспечены минимальные продолжительность и стоимость испытаний. Наиболее распространенными способами ускорения испытаний являются: уплотнение рабочих циклов; учащение рабочих циклов; экстраполяция по времени; усечение спектра нагрузок; форсирование по нагрузке.

Уплотнение рабочих циклов осуществляется за счет исключения неизбежных в эксплуатации технологических пауз при непрерывном ведении испытаний и позволяет достигать высоких значений коэффициента ускорения по календарному времени Ку.

Принцип учащения рабочих циклов основан на увеличении скорости приложения действующих нагрузок и предполагает независимость (в определенных пределах) долговечности изделия от частоты приложения нагрузки. Коэффициент ускорения при этом пропорционален отношению частот приложения нагрузок при ускоренных и нормальных испытаниях fy и fn "

Экстраполяция по времени позволяет ускоренно оценивать долговечность по начальным результатам испытаний изделий,для которых достаточно хорошо изучены закономерности процессов исчерпания ресурса.

Усечение спектра нагрузок заключается в воспроизведении при испытаниях части эксплуатационных нагрузок, оказывающих наиболее повреждающее воздействие.

В тех случаях, когда запасы прочности деталей объектов испытаний достаточно велики, для ускорения испытания проводятся при увеличенных (форсированных) по сравнению с максимальными эксплуатационными,нагрузках.

В основе выбора того или иного способа лежит необходимость обеспечения тождественности видов и характера повреждений на стенде и в эксплуатации. Это достигается учетом сложности и многообразия, процессов разрушения деталей, каждый из которых имеет свою критическую область. При переходе этой области происходят его качественные изменения . Режимы испытаний выбираются так, чтобы эта критическая область не была достигнута и, следовательно, осталась неизменной качественная сторона процесса разрушения.

Различные изделия машиностроения как правило состоят в своей основе из нескольких групп наиболее широко применяемых элементов, выполняющих одинаковые функции, таких как валы, подшипники, зубчатые передачи, уплотнения и т.д. Несмотря на многообразие конструктивных решений, применяемых материалов и условий эксплуатации машин различного назначения в методическом подходе к ресурсным испытаниям этих элементов много общего.

Зубчатые передачи являются наиболее ответственными элементами конструкций ряда машин, определяющими их технические показатели и в первую очередь ресурс. Организацией и проведением стендовых ресурсных ускоренных испытаний зубчатых передач занимается ряд научно-исследовательских организаций и машиностроительных заводов: ЩИИТмаш, ШИИетройдормаш, НАТИ, ЗИЛ, ХТЗ и др., а в последние годы для горных машин -Гипроуглемаш и ИГД им.А.А.Скочинского /г

Большой опыт проведения стендовых ресурсных ускоренных испытаний трансмиссий накоплен в автомобильной промышленности. Чаще всего при испытаниях агрегатов на долговечность применяется постоянный либо по скорости, либо по нагрузке режим. Нагрузка выбирается по возможности близкой к максимально возможной, равной например, максимальному крутящему моменту двигателя. Коробку передач испытывают таким образом на всех ступенях передач, регистрируя число циклов до разрушения. При испытаниях по такой методике, в силу различия между испытательным режимом и эксплуатационным, нет строгого соответствия между долговечностью агрегата в стендовых условиях и в эксплуатации.

Пересчет долговечности в этом случае осуществляется путем сопоставления результатов испытаний с данными эксплуатации тех же моделей. Кроме того, при таком методе действи -тельная долговечность шестерен не выявляется, так как их долговечность в эксплуатации зависит от чередования нагрузочных режимов.

Несоответствие нагрузок модет влиять также на характер повреждений вследствие изменения деформаций конструкции.Иными словами, методика испытаний на долговечность должна учитывать весь диапазон эксплуатационных нагрузок. Это достигается программированием режимов испытаний. Реальные процессы нагружения элементов автомобильных трансмиссий весьма сложны и представляют собой в большинстве случаев нестационарные случайные процессы, воспроизведение которых в стендовых условиях весьма сложно. Кроме того, такие испытания, лишь воспроизводящие реальные нагрузки, не дают существенного сокращения продолжительности испытаний. Поэтому в практике ис- питаний идут по пути создания условного схематизированного процесса, эквивалентного по повреждающему воздействию реальному. Случайный характер чередования в эксплуатации нагрузок различной величины с достаточной точностью может быть заменен эквивалентным по повреждающему воздействию воспроизведением циклов напряжений, входящих в состав случайного процесса.

В основе программирования лежит гипотеза суммирования повреждений ["99] , записываемая в общем виде: ^- Mi ~ а > где Ґіі -число циклов действия напряжений данного уровня; /|/2 -число циклов до разрушения при напряжениях этого уровня; CL -величина, характеризующая сопротивляемость детали действующим нагрузкам в зависимости от ее материала, размеров, а также условий нагружения. При программных испытаниях может быть получена уточненная оценка интенсивности накопления усталостных повреждений для конкретного спектра нагрузок, присущего данной конструкции, а также объективно учтено влияние как высоких уровней нагружения, так и напряжений ниже предела выносливости.

Составление программ испытаний производится на основании результатов статистической обработки записей нагрузок в эксплуатации.

При последовательном воспроизведении нагрузочных блоков трансмиссию доводят до разрушения. Эксплуатационная долговечность определяется по формуле: где ^ -количество нагрузочных блоков; \ -временной эквивалент одного программного блока.

Проведением ускоренных ресурсных испытаний тракторных коробок передач, бортовых передач, ведущих мостов занимаются НАГИ, ХТЗ и другие организации отрасли.

Применяемые методы и режимы испытаний зависят от условий работы и видов повреждений зубчатых колес в эксплуатации. Ускорение испытаний достигается путем форсирования режимов нагру-жения.

Нагружение испытуемых колес осуществляется в тех же корпусах, что и в эксплуатации. При этом достигается воспроизведение основных эксплуатационных условий работы (смазочный и температурный режимы, влияние жесткости корпусов и валов и т.д.). Для испытания новых узлов, для которых не накоплен опыт эксплуатации, нагружающий момент задается обычно равным 1,3 от расчетного.

На ХТЗ выполнены исследования по определению предельно-допустимого нагрузочного режима при ускоренных испытаниях зубчатых передач. В качестве ограничительного критерия была принята температура масла в зоне контакта зубьев. На основании исследований была предложена зависимость, позволяющая определить величину максимально допустимого по заеданию нагружающего момента в зависимости от геометрии зацепления и скоростей скольжения.

На ХТЗ проводят также испытания зубчатых колес на контактную выносливость по методике, разработанной НАТИ. Испытаниям подвергаются три комплекта колес, которые перед обкаткой проходят контроль на соответствие требованиям чертежей. Обкатка испытуемых колес производится при следующих режимах нагружения: без нагрузки - 7 часов; с нагрузкой - 25$ - 7 часов; г* с нагрузкой 50$ - 7 часов.

За 100$ нагрузки принимается заданный методикой испытаний максимальный момент г/ц. Испытания проводят в течение 500 часов при постоянной нагрузке, при этом для увеличения удельной контактной нагрузки колеса смещены вдоль оси на половину ширины зуба. Температура масла во время испытаний с помощью охлаждающего устройства поддерживается в пределах 70-80С.

При определении изгибной выносливости зубьев испытуемые колеса устанавливаются в своих корпусах, а нагружающий момент составляет 1,3 от наибольшего момента в эксплуатации.

Продолжительность испытаний определяется по формуле: / -ШІ L 60пе? где /?

В случае поломки какого либо вала или шестерни они заменяются новыми и испытания продолжаются. Обычно испытывают параллельно 2-3 коробки передач одного типоразмера в течение 1500 ч. Если за это время не происходит поломок, их долговечность гарантируется в пределах 6000 ч.

Таким образом, ресурсные испытания трансмиссий в автотракторной промышленности являются, как правило, сравнительными.

Институт ВНИИСТРОДЦОРМАШ проводит ускоренные ресурсные испытания трансмиссий бульдозеров, скреперов и других машин . При ресурсных испытаниях отработанных конструкций, при наличии накопленного материала по результатам испытаний аналогичных конструкций или установленной на основании многочисленных наблюдений связи между результатами испытаний и данными эксплуатации, применяется режим испытаний с постоянной нагрузкой.

Для определения показателей долговечности новых или модер низированных конструкций, оценки эффективности мероприятий по увеличению долговечности выпускаемой продукции, при выборе оп- ^ тимального конструктивного варианта трансмиссии, испытания про- \ > водят при программированном режиме. \

Проведению испытаний предшествует: проведение инструментальных замеров нагрузок при типичных условиях эксплуатации; выбор на основании данных эксплуатации типичных условий нагружения; разработка.режима ускоренных испытаний.

В зарубежном автостроении стендовые ускоренные испытания занимают прочное место в технологической цепочке создания новых машин.

Так, фирма И//2: (ГДР) проводит комплексные испытания узлов автомобильных трансмиссий. Программа испытаний составляется на основе статистической обработки результатов дорожных испытаний. Для ускорения испытаний применяется метод увеличения нагрузок эксплуатационного спектра при сохранении распределения частот отдельных нагрузок. іирма "Детройт Дизел Аллисон" (США) перед постановкой на производство любой новой трансмиссии проводит в большом объе-еме ее стендовые испытания. Нормирование испытательного цикла осуществляется с помощью вычислительной машины, в которую вводятся прочностные параметры деталей и факторы их эксплуатационной нагруженности.

Критерии долговечности отдельных зубчатых передач в зависимости от материалов, видов и режимов термообработки, условий смазки, способов коррекции и пр. постоянно являются предметом исследований на специальных стендах в СССР и за рубежом.

В горном машиностроении большой вклад в решение этих вопросов внесли Я.Й.Альшиц, А.И.Петрусевич, П.В.Семенча, Г.И.Солод, Л.А.Молдавский, В.П.Онищенко, Ю.А.Зислин, В.В.Солодухин, М.Б. Блитштейн, В.А.Дейниченко

В ИГД им.А.А.Скочинского накоплен большой опыт проведения усталостных испытаний на прочность и изгибную выносливость зубьев зубчатых колес на гидропульсаторах. Результаты этих исследований изложены в работах П.В.Семенчи и Ю.А.Зислина. На основании проведенных исследований разработан комплекс предложений по повышению прочности, долговечности и совершенствованию методов расчетов зубчатых передач.

Следует отметить, что ресурсные испытания отдельных деталей трансмиссий при всей их важности не могут дать комплексной оценки долговечности редуктора в целом с учетом взаимного влияния деталей друг на друга вследствие различных причин: деформаций валов и корпусных деталей, неточностей изготовления и пр.

Из представленного обзора следует, что ресурсные испытания трансмиссий различных машин проводятся рядом организаций и фирм с целью прогнозирования их долговечности. Ресурсные испытания развиваются в направлении сокращения сроков испытаний, в чем достигнуты значительные успехи. Так коэффициент ускорения по календарному времени . При испытаниях трансмиссий с разветвленными кинематическими схемами (имеющих несколько выходных валов) иногда применяется комбинация упомянутых способов, при которой одни валы нагружаются замкнутым, другие - разомкнутым способами.

На стендах с замкнутым потоком нагружение испытуемых объектов осуществляется за счет внутренних сил сопротивления замкнутого силового контура с циркуляцией мощности. Преимуществом этих стендов является их высокая экономичность, т.к. мощность приводного двигателя определяется только потерями (механическими, электрическими и т.д. в зависимости от способа замыкания) в контуре. Однако наличие дополнительных устройств для замыкания усложняет конструкцию стенда и в известной степени снижает его надежность.

В стендах с разомкнутым потоком нагружение осуществляется с помощью различных тормозных устройств, превращающих в тепло передаваемую им энергию. Разомкнутые стенды не экономичны, но более универсальны и поэтому получили большое распространение.

Конструированием и изготовлением испытательных стендов занимаются различные машиностроительные предприятия, а также проектные и научно-исследовательские организации.

Как было показано в разделе 1.2, стендовые ускоренные ресурсные испытания зубчатых трансмиссий получили широкое распространение в автотракторной промышленности, все больше заменяя при решении ряда технических вопросов дорожные и полигонные испытания.

На рис.1.1 схематично представлен разработанный на ЗИЛе стенд для испытаний коробок передач замкнутым способом22 J

Замкнутый контур образован с помощью замыкающих редукторов 2 и коробки передач 4, аналогичной испытуемой 3. Привод системы осуществляется от электродвигателя б, нагружение - с помощью планетарного нагружателя I. Величина нагрузки в замкнутом контуре контролируется с помощью датчика крутящего момента 5,

Кинематическая схема стенда Минского автозавода для испытаний ведущих мостов автомобиля представлена на рис.1.2 ; очистные комбайны в ходе их производства подвергаются приемо-сдаточным, типовым и периодическим испытаниям на стендах предприятия-изготовителя. Аналогичным испытаниям должны подвергаться комбайны после капитального ремонта на рудоремонтных заводах. Ниже подробно рассмотрены испытания в той или иной степени связанные с проверкой долговечности трансмиссий режущих частей очистных комбайнов.

Стендовые испытания трансмиссий комбайнов проводятся в проектно-конструкторских и научно-исследовательских институтах, а также на машиностроительных предприятиях отрасли. Нагружение испытуемых трансмиссий на стендах производится либо с помощью среды, имитирующей эксплуатационный характер нагружения, либо с помощью специальных устройств. В качестве такой среды при испытаниях гомбайнов применяется углецементный блок. Испытания на углецементном блоке являются (функциональными и ввиду малой продолжительности резания блока, вследствие ограниченности его размеров, обусловленной высокой стоимостью изготовления, не позволяют судить о ресурсе трансмиссий.

Приемо-сдаточные и периодические испытания трансмиссий режущих частей очистных комбайнов проводятся в соответствии с ОСТ 24.070.26-73 . Нагружение испытуемых объектов на этих стендах осуществляется посредством электропорошковых тормозов ТЭП 4500, имеющих независимый от оборотов тормозной момент и не требующих поэтому наличия повышающих редукторов. Соединение выходных валов испытуемых объектов с тормозом производится с помощью карданных валов, упрощающих центровку.

ЛГИ им.Г.В.Плеханова разработал и внедрил на заводе "Красный Октябрь" стенд для испытания после ремонта комбайнов Ш-ІКГ, 2К-52, Ш0І На стенде с помощью нагрузочных машин постоянного тока, подсоединенных к выходным валам испытуемых объектов с помощью мультипликаторов, можно создавать переменные нагрузки и по механическим потерям в трансмиссии проверять качество ремонта приводов исполнительного органа.

Стенд ЛГИ является по своему назначению обкаточным стендом, о чем свидетельствуют проведенные на нем работы для исследования нагруженности зубчатых колес очистных комбайнов, при нагружении только статическим моментом.

В 1969 г. в Гипроуглемаше под руководством автора был разработан стенд CTI7, на котором были проведены ускоренные ресурсные испытания трансмиссии режущей части комбайна "Ш-Старт" к. В этом документе были представлены режимы испытаний, выбор их параметров, даны рекомендации по выбору количества объектов испытаний, организации и порядку их проведения. Составление нагрузочного блока производилось известным методом по накопленной (интегральной) кривой, построенной в соответствии х Научные руководители и исполнители работы -Ю.Д.Краеников. П.В.Семенча, Е7Е.Гольдбухт, Ю.А.Зислин, Э.В.Нулешова, Г.Е. Шевченко, Б.П.Грязнов, А.Н.Вигилев. с нормальным законом распределения действующих нагрузок. Определение параметров режима нагружения предлагалось выполнять в соответствии с математическим ожиданием, дисперсией и корреляционной функцией или спектральной плотностью нагрузок. Однако, как было показано в предыдущем разделе и подтверждено экспериментально в настоящей работе, при испытаниях зубчатых трансмиссий нет необходимости воспроизводить частотный нагрузочный спектр. Основные положения методики не подкреплены опытом, что придает ей несколько умозрительный характер. К числу ее недостатков следу- \ ет отнести также отсутствие конкретных инженерных рекомендаций і по расчету параметров режима нагружения, по выбору количества ] объектов испытаний, по определению продолжительности испытаний, а также по оценке ресурса испытуемого изделия по результатам испытаний.

Для сравнения следует отметить, что в институте Главного угольного управления Великобритании (л/се) имеется уже более чем 15-летний опыт проведения стендовых ускоренных ресурсных испытаний различных редукторов горных машин, включая трансмиссии режущих частей очистных комбайнов fl25J . Опытные комбайны, в том числе выпускаемые частными фирмами, проходят всесторонние исследования на стендах, полигонах, а также на опытных участках в шахте. Для оценки долговечности,в соответствии с принятой методикой,испытания производятся при нагружении выходного вала испытуемой трансмиссии крутящим моментом, соответствующим номинальной мощности приводного двигателя, и радиальной силой, равной половине усилия подачи. Установлено, что редуктору, отработавшему без поломок 1000 ч. гарантирован ресурс в эксплуатации, равный 4000 ч. Такая оценка результатов ресурсных испытаний возможна только при условии стабильности и высокого качества изготовления трансмиссий, а также большого опыта проведения испытаний.

Зарубежные комбайны, закупаемые А/СВ для эксплуатации в угольных бассейнах Великобритании, также проходят стендовые ресурсные испытания в MRDE по приведенной выше методике.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что принятые в производстве испытания трансмиссий режущих частей очистных комбайнов необходимо усовершенствовать как в методическом плане, так и в части создания средствдля проведения ресурсных испытаний»

1,5. Задачи исследования

Приведенный выше анализ методов и средств для испытания различных трансмиссий позволяет сделать следующие выводы: получение данных о долговечности трансмиссий режущих частей очистных комбайнов, базирующееся до настоящего времени на результатах эксплуатационных наблюдений, является весьма длительным процессом, а отсутствие оперативной оценки долговечности приводит к постановке на производство машин с непроверенным ресурсом и затрудняет проведение работ по усовершенствованию конструкций и технологического процесса их производства и ремонта; в СССР и за рубежом во многих отраслях машиностроения получили широкое распространение стендовые ускоренные ресурсные испытания, позволяющие определять ресурс как опытных, так и серийных машин в приемлемые для практики сроки, что в значительной степени определяет их высокий качественный уровень.

Для реализации в отрасли стендовых ускоренных ресурсных испытаний трансмиссий режущих частей очистных комбайнов и в соответствии с целью настоящей работы сформулированы задачи исследования: разработать метод расчета режима нагружения; создать технические средства для проведения ресурсных ускоренных испытаний; установить критерий предельного состояния объектов испытаний и метод оценки степени повреждения зубьев; установить коэффициент перехода для оценки эксплуатационного ресурса по результатам стендовых испытаний; по результатам испытаний разработать рекомендации по повышению долговечности основных элементов трансмиссий.

1.6. Методология исследований

Для решения поставленных задач разработана методология, предусматривающая: обобщение отечественного и зарубежного опыта по исследуемому вопросу в различных отраслях машиностроения; аналитические исследования (методика расчета режимов нагружения, описание результатов испытаний и т.д.); разработку конструкции универсального нагрузочного стенда; экспериментальные исследования (проведение ресурсных испытаний) ; разработку предложений и рекомендаций по повышению долговечности и совершенствованию трансмиссий режущих частей очистных комбайнов, а также по дальнейшему совершенствованию конструкции стенда.

Работа проводилась в Гипроуглемаше и ИГД им. А.А. Скочинско-го в соответствии с Головной темой 01172 отраслевого плана НИР Минуглепрома СССР, а также в рамках соглашения между Минуглепро-мом СССР и Главным угольным управлением Великобритании по теме "Повышение надежности горношахтного оборудования",

В качестве объекта испытаний была выбрана режущая часть серийного комбайна IKI0I, являющейся одной из широко распро- страненных серийных моделей, по которой накоплен большой опыт эксплуатации и различных лабораторных исследований.

Схема методологии исследований представлена на рис.1.4. На основании аналитических исследований условий эксплуатации очистных комбайнов и особенностей конструкций их режущих частей производятся разработки методики проведения стендовых ускоренных ресурсных испытаний и средств для их проведения.

Обработка и анализ результатов проведенных стендовых испытаний режущих частей, количественное и качественное сопоставление видов повреждений деталей трансмиссий на стенде и в эксплуатации дадут возможность: проверить правильность основных положений методики; установить пригодность стендового оборудования и наметить пути его модернизации; определить коэффициент перехода для прогноза эксплуатационного ресурса и дать рекомендации по повышению долговечности испытанных трансмиссий.

Анализ услобий эксплуатации йнапиз конструкта ций комдайноб

Разработка конструкиии стенда

Пробедение ускоренных испытаний

Определение коэффц ииента перехода dm расчета эксплуатационного ресурса

Формиробоние режима ускоренных испытаний

Качественное и mum тбеннре сопоставление оищ повреждений на стенде и б эксплуатации

Обработка и анализ резупьтатоб испытаний

Разработка t предложений по повышению долговечности трансмиссий

Модернизация конструкции стенда І

Рис.1.4. Схема методологии исследований

Опыт проведения стендовых ресурсных ускоренных испытаний зубчатых трансмиссий в других отраслях машиностроения

Главным условием, которое должно выполняться при организации и проведении ускоренных испытаний на ресурс, является воспроизведение на стенде видов и характера повреждений аналогичных эксплуатационным. Наиболее просто это достигается воспроизведением на стенде спектра эксплуатационных нагрузок. Как было показано в разделе 1,2, ввиду технических сложностей на практике пользуются упрощенными способами нагружения. Между режимами стендовых испытаний и эксплуатационными, существует определенная связь, обусловленная необходимостью сравнения количественной и качественной сторон процессов разрушения,

Формирование нагрузок в трансмиссии режущей части очистного комбайна происходит на исполнительном органе машины и определяется сопротивляемостью резанию угля, конструктивными особенностями машины и кинематикой ее перемещения по лаве.

Институтом горного дела им.А.А.Скочинского на основании проведенных исследований разработана экспериментально-статистическая теория резания угля и горных пород. Основные положения этой теории изложены в трудах А.И.Берона, Л.И.Барона, Л.Б. Глатмана, Е.З.Позина .

Случайный характер изменения механических свойств угля, наличие твердых включений и трещин, динамическая структура привода комбайна, неравномерность перемещения комбайна вдоль забоя обуславливают неравномерность нагрузки на исполнительном органе.

Разброс нагрузки вокруг средней (спектр нагруженности) происходит с переменными частотой и амплитудами, которые могут достигать многократных значений от средней величины нагрузки.

Имитация эксплуатационной нагруженности комбайнов в условиях стенда весьма затруднительна. В целях упрощения, пространственная система сил на исполнительном органе может быть заменена осевой и радиальной силами и крутящим моментом, приложенными к выходному валу. Эквивалентная система нагружения выходного вала испытуемой трансмиссии обеспечивает напряженное состояние, а следовательно и деформации деталей аналогичное тому, которое имеет место в эксплуатации.

Основной задачей программирования ресурсных испытаний яв -ляется воспроизведение нагрузочного режима, эквивалентного по повреждающему воздействию спектру эксплуатационных нагрузок, определяемому величиной (амплитудой) действующих нагрузок, их чередованием и длительностью действия.

Проведенными исследованиями установлено, что замена спектра эксплуатационных нагрузок некоторым упорядоченным (нагрузочным блоком) должна производиться с таким расчетом, что бы каждый уровень нагрузок во время испытаний воспроизводился не менее 10-20 раз. Количество ступеней в блоке должно быть не менее 6-8.

Параметры нагрузочного блока - величины нагрузок и продолжительность их действия - определяют параметры приводного электродвигателя и статистические характеристики нагрузок на валу исполнительного органа.

Основными исходными данными для расчета параметров блока являются устойчивые моменты на валах приводного электродвигателя и исполнительного органа Муст и Ми уст, соответствующие эксплуатационному режиму работы и связанные соотношением:

Расчет режимов нагружения при стендовых ресурсных испытаниях

В настоящее время ресурс очистных комбайнов определяется ресурсом их режущих частей, в свою очередь лимитируемым в основном долговечностью зубчатых передач. Более 7($ всех средств, затрачиваемых на приобретение запчастей при капремонтах очистных комбайнов, расходуется на детали трансмиссий, в первую очередь - на зубчатые колеса и валы-шестерни.

Долговечность зубчатых передач, как правило, определяется прежде всего повреждениями их зубьев. Класси(йкация видов повреждений зубьев зубчатых передач в общем и угольном машиностроении приведена в ряде работ , а также с результатами специально организованных наблюдений за эксплуатацией десяти комбайнов

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ

В.Ф. Курочкин, А.И. Кубарев, Е.И. Бурдасов, И.З. Аронов, Ж.Н. Буденная, К.А. Криштоф, Н.А. Сачкова, Т.Н. Дельнова, А.И. Кусков, Р.В. Кугель, В.П. Важдаев, К.И. Кузьмин, Л.Я. Подольский, Л.П. Лозицкий, А.Н. Ветров, В.Ф. Лопшов, В.Н. Любушкина, В.К. Медвежникова

Утверждены Постановлением Госстандарта от 10 октября 1983 г. № 4903, срок введения установлен с 1 января 1985 г.

Настоящие методические указания распространяются на изделия машиностроения и приборостроения и устанавливают основные принципы ускорения испытаний на надежность, которые рекомендуется применять при разработке нормативно-методической (программы и методики) и технической (испытательное оборудование) основ системы государственных испытаний продукции по ГОСТ 25051.0-81.

Основные понятия в области ускоренных испытаний на надежность и их определения приведены в справочном приложении.

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Принцип или сочетание принципов ускорения испытаний на надежность устанавливают в типовых программах и методиках головные организации по государственным испытаниям для закрепленных за ними видов изделий или по их поручению разработчик продукции.

1.2. Установленные по п. 1.1 принципы ускорения должны применяться при разработке методов испытаний на надежность для включения в конструкторские (ПМ, ТУ) и нормативно-технические (стандарты вида ОТУ, ТУ, методов испытаний) документы на конкретные виды изделий.

1.3. Выбор принципа или сочетания принципов ускорения испытаний на надежность должен обеспечить максимальное возможное сокращение продолжительности испытаний с воспроизведением отказов при их наличии в последовательности и номенклатуре, характерных для нормальных условий испытаний.

сокращения перерывов в работе;

исключения холостых ходов;

устранения простоев;

сокращения времени на вспомогательные работы;

исключения нерабочих климатических периодов и т.п.

Коэффициент пересчета показателей надежности, выраженных через календарную продолжительность, определяют по методу равных вероятностей (черт. 1), который заключается в следующем. На стадии предварительных исследований берут две случайные выборки из одной и той же партии изделий. Одна из них испытывается в нормальных условиях, другая - в режиме ускоренных испытаний. В процессе испытаний фиксируются моменты отказа изделий. По полученным экспериментальным данным находится функция K 1,p (см. черт. 1 ) как геометрическое место точек, соответствующих равным квантилям р. Чтобы убедиться, что функция K 1,p , будет инвариантом производства, необходимо повторить эксперимент на нескольких партиях. При наличии функции K 1,p результаты ускоренных испытаний любой другой выборки приводятся к нормальным условиям.

Если же показатель надежности подсчитывают по наработке, то коэффициент пересчета равен единице.

Пересчет показателей надежности по методу равных вероятностей

С и С* - срок службы при нормальных и ускоренных испытаниях, соответственно; Р - вероятность недостижения предельного состояния; K 1,p - функция пересчета

2.2.2. Экстраполяцию по наработке осуществляют на основе модели отказов, параметры которой оценивают по результатам усеченных испытаний.

Различают модели отказов, основанные на изучении закономерности изменения выходных параметров и статистики отказов изделия.

2.2.2.1. Параметрическая модель (вариант) представлена на черт. 2 . Здесь вероятность отказа F (t ) определяется характером изменения выходного параметра X . В начальный момент (t= 0) для выборки изделий объемом N имеет место рассеивание выходного параметра f (X 0) относительно среднего значения X 0 . По мере увеличения наработки выходной параметр изменяется в соответствии с протеканием деградационных процессов. В общем случае существенное изменение параметра X может начаться после некоторой наработки t в и протекать со случайной скоростью, изменяющейся во времени, v x = dx/d t. Измеряя выходной параметр изделий в момент усечения испытаний t y , можно получить плотность распределения значений выходного параметра f (x,t ), которая определяет вероятность выхода параметра X за границу Х max , т.е. вероятность отказа F (t ) = 1 - P (t ).

2.2.2.2. Цензурированная модель основана на регистрации моментов отказов до усечения испытаний, что приводит к получению выборки, представляющей собой наработки всех N объектов испытаний как отказавших, так и оставшихся работоспособными.

Различают цензурирование двух типов:

тип I - прекращение испытаний при заданной наработке;

тип II - при заданном количестве отказов.

Параметрическая модель (вариант)

X - ?(t ) - выходной параметр изделия; Х max - предельное допустимое значение выходного параметра; f (X 0) - плотность распределения выходного параметра в начале испытаний; t в - начало старения, износа и т.д.; f (t ) - плотность распределения наработок до отказа; F (t ) = 1 - P (t ) - вероятность отказа; f (x,t ) - плотность распределения выходного параметра; f (v x) - плотность распределения скорости изменения выходного параметра; t - наработка; t у - момент усечения испытаний

2.2.2.3. Коэффициент ускорения испытаний при экстраполяции по наработке

где C N,N - продолжительность испытаний, соответствующая наработке t N,N - последнего образца в упорядоченной выборке объема N ;

C r,N - то же, для r -го образца;

С у - то же, для момента усечения;

М - оператор математического ожидания.

Коэффициент пересчета показателей надежности, выраженных через наработку, равен единице. Если показатель надежности подсчитывают по календарной продолжительности, то коэффициент пересчета определяют по методу равных вероятностей (см. черт. 1 ).

2.3. Ускорения испытаний в форсированном режиме достигают интенсификацией деградационных процессов. Различают две группы принципов форсирования испытаний, отличающиеся способом пересчета их результатов на нормальные условия;

требующие предварительного определения коэффициента пересчета;

позволяющие оценивать результаты испытаний без предварительного определения коэффициента пересчета.

2.3.1. К группе принципов, требующих предварительного определения коэффициента пересчета, относят:

усечение спектра нагрузок;

повышение скорости приложения нагрузок;

принцип сравнения.

2.3.1.1. Усечение спектра нагрузок заключается в исключении части нагрузок, не оказывающих заметного повреждающего действия (в чем следует предварительно убедиться) на объект испытаний, что приводит к повышению среднего уровня нагрузок и, следовательно, более быстрому исчерпанию ресурса.

Частным случаем усечения спектра нагрузок является исключение установившейся части рабочего цикла (режим «пуск-остановка», «разгон-торможение» и т.п.), т.е. работа в неустановившемся режиме.

2.3.1.2. Повышение скорости приложения нагрузок осуществляется на основе увеличения частоты циклического нагружения или скорости движения под нагрузкой. Предварительно убеждаются, что увеличение частоты нагружения (усталость) или скорости скольжения (износ) не искажают природу отказов.

2.3.1.3. Принцип сравнения основан на использовании данных об аналогичных изделиях. В зависимости от имеющейся информации оценка надежности изделий производится следующими способами:

сравнением показателей надежности двух видов изделий по результатам только форсированных испытаний;

сравнением показателей надежности изделия в форсированном режиме с результатами испытаний в этом и нормальном режимах изделия-аналога;

пересчетом результатов испытаний изделия в форсированном режиме к нормальному режиму по имеющейся зависимости показателей надежности от уровня нагрузки.

2.3.2. К группе принципов, не требующих предварительного определения коэффициента пересчета, относят:

экстраполяцию по нагрузке;

принцип «доламывания»;

принцип запросов.

2.3.2.1. Примерами принципа экстраполяции по нагрузке служат методы оценки предела выносливости (методы Шварева, Штромейера, Муратова, Про, Нэдэшана и т.д.). При использовании методов экстраполяции необходимо уделять серьезное внимание достоверности определения параметров зависимостей, правомерности выбора их вида, оценке допустимых пределов экстраполяции и выбору интервала варьирования переменных в эксперименте.

2.3.2.2. Принцип «доламывания» заключается в следующем. Изделия, имеющие различную наработку в нормальном режиме, доводят до отказа (предельного состояния) в форсированном режиме. В форсированном же режиме определяют показатели надежности новых изделий (не имеющих наработки в нормальном режиме). На основании этих сведений определяют показатели надежности в нормальном режиме, используя подходящую теорию накопления повреждений. Возможна и другая последовательность нагружения - сначала в форсированном, затем - в нормальном режимах.

2.3.2.3. Принцип запросов применяется в случаях, когда возможно измерение выходного параметра, выход которого за допустимые пределы означает отказ. В ходе испытаний нормальные и форсированные режимы нагружения чередуются.

2.3.3. Коэффициент ускорения испытаний подсчитывается по формуле (1 ), где C N,N * означает продолжительность форсированных испытании.

Коэффициенты пересчета показателей надежности определяют по методу равных вероятностей.

Для элементов изделия, испытываемого в нескольких различных нормальных и форсированных режимах (например, для обеспечения «синхронности» накопления повреждений), коэффициент пересчета показателей надежности (типа «средний») определяется по формуле

(3)

где? i , ? j - доли наработки в i -м нормальном и j -м форсированном режимах, соответственно;

K ji = 1 / K ij - коэффициент пересчета от j -го форсированного режима к i -му нормальному;

K i - коэффициент пересчета от комплексного форсированного режима к i -му нормальному;

K j - коэффициент пересчета от j -го форсированного к комплексному нормальному.

Из (3 ) вытекают два часто применяемых частных случая:

когда нормальный режим один, а форсированных несколько, и

,

когда нормальных режимов несколько, а форсированный только один.

2.4. Перечисленные принципы ускорения испытаний могут быть использованы как индивидуально, так и в любом сочетании. Если взаимное влияние принципов отсутствует, то коэффициент ускорения при их совместном применении

где K q - коэффициент ускорения испытаний при использовании q- го принципа;

Количество использованных принципов.

3 . ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСКОРЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Контрольные испытания, целью которых является подтверждение нормированных показателей надежности, осуществляют по методам:

доверительных интервалов (одно- или двусторонних);

сравнения тотечных оценок и дисперсий показателей надежности;

статистического приемочного контроля.

3.2. Для двух первых методов используют принципы ускорения и коэффициенты ускорения и пересчета, изложенные в разд. 2 .

3.3. При статистическом приемочном контроле используют принципы ускорения, изложенные в разд. 2 . Коэффициент ускорения испытаний

где С н - продолжительность нормальных испытаний;

С у - продолжительность ускоренных испытаний.

4 . ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Ускорение испытаний, как правило, основано на использовании априорных сведений о надежности объекта испытаний. Для получения этих сведений необходимо провести предварительные исследования, включающие в общем случае следующие этапы:

исследование условий работы изделия;

исследование эксплуатационной нагруженности изделия;

исследование надежности в эксплуатации;

изучение характера и причин отказов;

выбор принципа ускорения, условий и режимов испытаний;

выбор, а при необходимости, разработка и создание испытательного оборудования;

проведение ускоренных испытаний на надежность;

анализ результатов предварительных исследований, установление их адекватности, сопоставление с результатами эксплуатационных наблюдений, разработка модели отказов и определение функции пересчета на нормальные условия.

4.2. Исследование условий работы изделия заключается в рассмотрении существующих вариантов использования изделия с целью выбора типичных условий его эксплуатации и установления их статистических характеристик.

4.3. Исследование эксплуатационной нагруженности элементов изделия следует проводить как в типичных, так и экстремальных условиях эксплуатации по ГОСТ 23603-79, ГОСТ 23604-79 и ГОСТ 23605-79.

4.4. Результаты исследования надежности в эксплуатации должны быть увязаны с результатами работ по пп. 4.2 и 4.3 общностью условий эксплуатации.

4.5. На основании совместного анализа нагруженности элементов изделия, характера и причин их отказов выбирается один или сочетание нескольких принципов ускорения испытаний.

4.6. Объектами предварительных исследований выбирают изделия серийного производства, а результатом разработки является методика, распространяющаяся на группу однородных изделий, в которую входят упомянутые серийные изделия. Приемлемость методики для изделий других типов, в том числе и новых, должна быть подтверждена анализом различий объектов или условий их эксплуатации. При этом возможна корректировка ранее разработанной методики.

4.7. Количество объектов для предварительных исследований должно быть выбрано из условия получения коэффициента пересчета на нормальные условия, обеспечивающего выполнение требований п. 1.4 .

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЯХ, И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ускоренные испытания изделий машиностроения на надежность. Вып. 2. - М: Изд-во стандартов, 1969.

Проников А.С., Дунин-Барковский И.В. Классификация методов испытаний машин на надежность. - Надежность и контроль качества, 1969, № 1, с 10 - 24.

Перроте А.И., Карташов Г.Д., Цветаев К.Н. Основы ускоренных испытаний радиоэлементов на надежность. - М.: Советское радио, 1968.

Методические вопросы исследований прочности деталей тракторов и других самоходных машин. / Труды НАТИ, вып. 195. М., НАТИ 1968.

Ускоренные испытания на надежность. Стендовые испытания траншейных экскаваторов / Труды ВНИИНМАШ, вып. 10. - М.: Изд-во стандартов, 1974.

Бурдасов Е.И., Кисиль В.В. Метод оценки эксплуатационной долговечности амортизаторов подвески силового агрегата автомобиля. - Каучук и резина. 1974. № 7, с. 29 - 31.

Яценко Н.Н., Шалдыкин В.П. Оптимальное планирование испытаний на автополигоне. - Автомобильная промышленность, 1974, № 7, с. 14 - 17.

Анилович В.Я., Сычев И.П. К определению коэффициента перехода от результатов стендовых испытаний к результатам испытаний в эксплуатационных условиях. - Вестник машиностроения, 1969, № 6, с. 28 - 30.

Величкин И.Н., Кугель Р.В., Дмитриченко С.С., Дьяков И.Я. Ускоренные испытания надежности, тракторов, их агрегатов и узлов. - Тракторы и сельхозмашины, 1975, № 11, с. 31 - 33.

Майоров А.В., Потюков Н.П. Планирование и проведение ускоренных испытаний на надежность устройств электронной автоматики. - М.: Радио и связь, 1982.

Выбор методов и средств сравнительных испытаний на надежность изделий машиностроения при аттестации. Методы ускоренных испытаний. MP 37-82. - М., ВНИИНМАШ, 1982.