При рациональном выборе мероприятий для обеспечения надежности строительных машин и оборудования (СМиО) большая роль принадлежит количественным методам исследований, применение которых позволяет: научно обосновать требования к вновь создаваемым образцам строительной техники; выбрать пути снижения экономических затрат и сокращения времени на разработку техники, повышения качества производства машин, получения объективной оценки технического состояния СМиО в период их эксплуатации. <...> Особенностью проблемы надежности СМиО, а также их механизмов является связь со всеми этапами проектирования, производства и эксплуатации техники. <...> Следовательно, основные решения по надежности, принятые на стадии проектирования или изготовления СМиО, непосредственно сказываются на их эксплуатационных и экономических показателях. <...> Основные понятия, определения и свойства надежности рассматриваются в главе 2 учебника. <...> Математические методы теории надежности получили широкое развитие, они предоставляют большие возможности для решения практиче4 ских задач [2; 7]. <...> Отказ любого элемента влечет за собой существенные затраты на восстановление техники при ее эксплуатации. <...> Современные возможности науки, накопленный опыт разработки, внедрения и эксплуатации качественных и надежных технических систем позволили определить основные направления развития теории и практики обеспечения надежности СМиО и их механизмов на разных стадиях: создание математических и физических моделей надежности и технологии их использования при проектировании, производстве и эксплуатации; создание методов определения дефектов, отказов, неисправностей и методов аварийных ситуаций, их диагностирования на всех стадиях жизни машин и оборудования; нормирование показателей надежности; прогнозирование надежности и ресурса; развитие методов и средств технической диагностики; оптимизация и внедрение сертификации и лизинга основных <...>
Надежность_машин_и_механизмов.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ
НАДЕЖНОСТЬ МАШИН
И МЕХАНИЗМОВ
Под редакцией кандидата технических наук Б.А. Кайтукова
и кандидата технических наук В.И. Скеля
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ
по образованию в области строительства в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по программе бакалавриата
по направлению подготовки 08.03.01 Строительство
(профиль «Механизация и автоматизация строительства»)
(01.06.2015 г., № 102-15/891)
Москва 2015
Стр.1
УДК 621.8+69.002.5
ББК 34.42
Н17
Рецензенты:
доктор технических наук, проф. В.А. Уваров,
заведующий кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции
Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова;
кандидат технических наук, академик Межрегиональной общественной организации
«Академия проблем качества» РФ Ю.И. Гудков,
директор Государственного конструкторско-технологического института
по механизации монтажных и специальных строительных работ;
доктор технических наук А.П. Горносько,
директор по развитию ЗАО «ПАТРИОТ-Инжиниринг»
Авторы:
В.А. Черкасов, Б.А. Кайтуков, П.Д. Капырин,
В.И. Скель, М.А. Степанов
Н17
Надежность машин и механизмов : учебник / В.А. Черкасов
и [др.] , под ред. Б.А. Кайтукова и В.И. Скеля ; М-во образования
и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит.
ун-т. Москва : НИУ МГСУ, 2015. 272 с.
ISBN 978-5-7264-1184-2
Изложен курс дисциплины «Надежность машин и механизмов». Показано,
как с помощью методов теории надежности можно решать вопросы
обеспечения надежности строительных машин, оборудования и
механизмов на разных этапах (проектирования, производства и эксплуатации)
жизненного цикла машин и механизмов; раскрыты математические,
инженерные, организационные и управленческие аспекты
надежности машин. В необходимых случаях приведены примеры решения
задач.
Для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению
подготовки 08.03.01 Строительство (профиль «Механизация и
автоматизация строительства»). Может быть полезен студентам, изучающим
дисциплину «Надежность механического оборудования и комплексов»
по направлению подготовки 08.03.01 Строительство (профиль
«Механическое оборудование и технологические комплексы строительных
материалов, изделий и конструкций») и дисциплину «Надежность
машин и оборудования» по направлению подготовки 23.03.02 Наземные
транспортно-технологические комплексы (профиль «Подъемно-транспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование»). Представляет
интерес для конструкторов, производственников и специалистов,
эксплуатирующих строительную технику.
УДК 621.8+69.002.5
ББК 34.42
ISBN 978-5-7264-1184-2
© НИУ МГСУ, 2015
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..........................................................................................3
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ..............................................7
1.1. Основные понятия и показатели качества продукции ...........7
1.2. Методы управления качеством строительной техники ..........9
1.3. Нормирование и обеспечение надежности строительной
техники ....................................................................................13
1.4. Понятия и определения теории надежности технических
систем ......................................................................................14
Глава 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ .............................................................................17
2.1. Понятия и определения теории надежности .........................17
2.1.1. Состояния технического объекта ................................17
2.1.2. Классификация и критерии отказов технических
объектов ........................................................................19
2.2. Основные свойства надежности ............................................21
2.2.1. Основные понятия надежности ...................................21
2.2.2. Классификация машин и оборудования
по надежности ..............................................................23
2.3. Показатели свойств надежности ............................................24
2.3.1. Временные понятия .....................................................24
2.3.2. Показатели свойств надежности .................................25
2.4. Надежность невосстанавливаемых и восстанавливаемых
объектов ..................................................................................28
2.4.1. Системы эксплуатации объектов .................................28
2.4.2. Надежность невосстанавливаемых объектов ..............30
2.4.3. Надежность восстанавливаемых объектов ..................35
2.4.4. Процесс эксплуатации восстанавливаемого
объекта ..........................................................................40
2.4.5. Показатели долговечности восстанавливаемых
объектов ........................................................................45
Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ ...................................................53
3.1. Основные методы теории надежности ..................................53
3.2. Краткие сведения о понятиях теории надежности ...............54
266
Стр.266
3.2.1. Основные понятия теории надежности ......................54
3.2.2. Характеристики случайных величин ...........................57
3.3. Законы распределения показателей надежности ..................61
3.3.1. Экспоненциальное распределение ..............................61
3.3.2. Нормальное и логарифмически нормальное
распределения ..............................................................62
3.3.3. Распределение Вейбулла ..............................................64
3.3.4. Распределение Пуассона ..............................................66
3.3.5. Проверка гипотезы о законе распределения
и определение числа наблюдаемых объектов ..............66
Глава 4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ............................................76
4.1. Выбор критериев отказа элементов строительных машин
и оборудования .......................................................................76
4.2. Надежность систем. Структурные схемы ее определения ....80
4.3. Расчет надежности систем методом блок-схем .....................82
4.3.1. Система с основным соединением элементов ............82
4.3.2. Надежность систем с резервным соединением
элементов ......................................................................84
4.3.3. Общее постоянное резервирование с целой
кратностью (параллельное соединение) .....................85
4.3.4. Система со смешанным соединением элементов .......86
4.4. Методы составления и анализа структурных схем ................89
4.4.1. Методы составления структурных схем ......................89
4.4.2. Системные методы анализа безотказности .................92
Глава 5. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕОРИИ
НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ ...........................................................105
5.1. Методы прогнозирования надежности и ресурса
строительных машин и оборудования .................................105
5.1.1. Строительные машины и оборудование
как механические системы ........................................105
5.1.2. Вероятностные модели в расчетах строительных
машин и оборудования ..............................................106
5.2. Основные факторы, определяющие надежность
строительных машин и оборудования .................................109
5.2.1. Нагрузки на строительные машины, оборудование
и их элементы .............................................................109
5.2.2. Схематизация нагруженности ...................................110
267
Стр.267
5.3. Отказы и дефекты строительных машин
и оборудования .....................................................................115
5.3.1. Основные виды отказов строительных машин,
оборудования и их элементов ....................................115
5.3.2. Общие сведения о дефектах строительных машин
и оборудования ...........................................................119
5.4. Виды испытаний на надежность строительных машин
и оборудования .....................................................................121
5.4.1. Цели и виды испытаний технических систем ...........121
5.4.2. Оценка надежности машин и оборудования
по данным стендовых испытаний и эксплуатации ...122
5.5. Прогнозирование показателей надежности машин
и оборудования по критерию усталости ..............................125
5.5.1. Несущая способность элементов машин
и оборудования ...........................................................125
5.5.2. Определение безотказности и долговечности
элементов строительных машин и оборудования .....129
5.6. Прогнозирование показателей надежности строительных
машин и оборудования по износу ........................................136
5.6.1. Трение и изнашивание элементов машин
и оборудования ...........................................................136
5.6.2. Прогнозирование показателей надежности
строительных машин и оборудования по износу ......144
Глава 6. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ..............152
6.1. Управление надежностью строительных машин
и оборудования .....................................................................152
6.1.1. Система обеспечения надежности.............................152
6.1.2. Прогнозирование и нормирование показателей
надежности строительных машин и оборудования .....153
6.2. Обеспечение надежности строительных машин
и оборудования при проектировании ..................................157
6.2.1. Методы распределения норм надежности ................157
6.2.2. Основные принципы обеспечения надежности
строительных машин и оборудования
при проектировании ..................................................159
6.3. Обеспечение надежности строительных машин
и оборудования при производстве .......................................164
6.3.1. Роль технологии в обеспечении надежности ............164
268
Стр.268
6.3.2. Обеспечение надежности строительных машин
и оборудования при производстве .............................169
6.4. Обеспечение надежности строительных машин
и оборудования при эксплуатации ......................................175
6.4.1. Инженерные методы и организационно-технические
мероприятия для поддержания машин
и оборудования в исправном состоянии ...................175
6.4.2. Определение ремонтно-обслуживающих
воздействий на эксплуатируемые машины
и оборудование ...........................................................180
Глава 7. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЗАПАСНЫХ
ЧАСТЕЙ, ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА,
СЕРТИФИКАЦИЯ И ЛИЗИНГ СТРОИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ ...........................................................................187
7.1. Планирование числа запасных частей .................................187
7.1.1. Определение расхода запасных частей
невосстанавливаемых объектов .................................187
7.1.2. Определение расхода запасных частей по сроку
службы ........................................................................189
7.1.3. Определение расхода запасных частей
восстанавливаемых элементов ...................................190
7.2. Диагностика надежности строительных машин
и оборудования .....................................................................193
7.2.1. Основные понятия и задачи технического
диагностирования надежности ..................................193
7.2.2. Методы технического диагностирования .................196
7.2.3. Методика и порядок технического
7.2.4. Основные средства технического
диагностирования ......................................................200
диагностирования ......................................................204
7.2.5. Организационные формы технического
диагностирования ......................................................206
7.3. Сертификация и надежность строительных машин
и оборудования .....................................................................208
7.3.1. Система сертификации надежности .........................208
7.3.2. Схемы и процедуры сертификации ...........................210
7.4. Лизинг строительной техники .............................................214
7.4.1. Предмет и виды лизинга ............................................214
7.4.2. Аренда строительной техники ...................................217
269
Стр.269
Глава 8. НАДЕЖНОСТЬ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ......221
8.1. Экономический анализ показателей свойств надежности
строительных машин и оборудования .................................221
8.2. Методы определения эффективности показателей
надежности ...........................................................................224
8.2.1. Методы определения эффективности
по экономическим условиям .....................................224
8.2.2. Экономия от повышения безотказности ..................226
8.2.3. Экономия от повышения надежности новой
строительной техники ................................................227
8.3. Маркетинг и менеджмент строительной техники ...............228
8.3.1. Основные принципы маркетинга строительной
техники .......................................................................228
8.3.2. Основные принципы менеджмента строительной
техники .......................................................................230
8.4. Пути повышения эффективности работы парка
строительной техники ..........................................................231
8.5. Стратегия увеличения объемов продаж продукции
строительно-дорожного машиностроения ..........................233
Глава 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ .........237
9.1. Определение показателей надежности
бетоносмесителей .................................................................237
9.1.1. Определение ресурса и коэффициента технического
использования бетоносмесителей .............................237
9.1.2. Определение ресурса и коэффициента технического
использования бетоносмесителя объемом 1500 л .....239
9.2. Определение показателей надежности
технологических линий по производству
строительных материалов и изделий ...................................244
9.3. Определение показателей надежности лифтов ...................252
Библиографический список .............................................................258
ПРИЛОЖЕНИЕ ................................................................................261
Стр.270