Повышением напряжений

Повышение параметрической надежности, т.е. сокращение параметров в допустимых пределах, обеспечивается повышением надежности но критериям, характер-

Тщательный анализ и выявление всех основных видов отказов — предпосылка для успешного решения задач, связанных с повышением надежности изделия.

Во-первых, стандартизация любой продукции—ее конструктивного оформления, свойств, материалов, выходных параметров и т. п. — уменьшает ненужное разнообразие изделий и облегчает использование опыта их эксплуатации, анализ информации о работоспособности, проведение испытаний и другие мероприятия, связанные с повышением надежности. ч

5. Стандартизация допусков на выходные параметры изделий,, Стандартизация решает многие вопросы, связанные с оценкой и повышением надежности изделий и регламентацией методов их производства, эксплуатации и испытания. Особое место с позиций расчета, прогнозирования и достижения необходимого уровня надежности занимают стандарты, которые регламентируют значения выходных параметров материалов, деталей, узлов и машин и устанавливают классы изделий, отличающиеся по показателям качества. Так, установление классов (степеней) точности (квали-тетов) при изготовлении деталей является регламентацией геометрических параметров изделия, классы шероховатости (ГОСТ 2789—73) разделяют все обработанные поверхности на категории по геометрическим параметрам поверхностного слоя. Стандарты и технические условия на различные марки материалов устанавливают предельные значения или допустимый диапазон изменения их механических характеристик — предела прочности, текучести, усталости, относительного удлинения, твердости и др. Стандарты устанавливают также значения для выходных параметров отдельных деталей сопряжений и механизмов (например, запас прочности конструкций, точность вращения подшипников качения), узлов, систем и машин. Так, например, имеются классы точности для металлорежущих станков, регламентированы тяговые усилия и КПД двигателей, уровень вибраций и температур для ряда машин и т. п. Эти нормативы являются необходимым условием для оценки параметрической надежности изделий и определяют исходные данные при прогнозировании поведения машины в различных условиях эксплуатации.

1. Связь параметров технологического процесса с показателями надежности изделия. Технологический процесс изготовления, сборки и контроля изделия должен с наименьшими затратами времени и средств обеспечить требуемый уровень качества продукции, включая и надежность. Однако связь параметров технологического процесса с надежностью готового изделия весьма сложна и, "кроме того, требования надежности, как правило, вступают в противоречие с такими основными требованиями к технологическому процессу, как его производительность и экономичность. * Технологу обычно трудно представить веское обоснование того или иного мероприятия, связанного с повышением надежности изделия, так как его результаты скажутся лишь через длительный промежуток времени и не в сфере деятельности данного предприятия. Вместе с тем вся организация производства данного изделия, применяемые технологические процессы и методы контроля оказывают решающее влияние на показатели надежности.

где Дгиэ — топливная (ИЭ) составляющая в расчете на единицу вырабатываемой энергии за год (годовой производительности оборудования); Агрем — удельная экономия затрат на ремонт в связи с повышением надежности работы нового оборудования; Az3.n — экономия на составляющей себестоимости по заработной плате, которая будет иметь место, если при переходе к новому оборудованию повышается производительность труда; Azn0Tp — экономия, достигаемая у потребителей в связи с повышением качества энергии и надежности энергоснабжения в расчете на единицу производимой продукции; Aznp — экономия на прочих условно-постоянных составляющих себестоимости в связи с увеличением мощности и выработки (производительности), сокращением объемов плановых и аварийных ремонтов в разрезе года; A%on — дополнительные удельные затраты, в том числе на амортизацию и вспомогательные материалы; ^нов — годовая выработка энергии на оборудовании нового типа (производительность нового механизма).

Из всего объема затрат, вкладываемых государством в развитие газовой промышленности, 80 % приходится на транспорт природного газа. В связи с этим необходимо более широкое внедрение энергосберегающей технологии транспорта газа, крторая приведет к решению одной из ключевых задач — повышению пропускной способности газопроводов при минимуме затрат, что обеспечит получение значительного экономического эффекта в масштабах рассматриваемой газотранспортной системы. Его можно достичь следующими путями: глубоким охлаждением транспортируемого газа; повышением надежности и совершенствованием работы газоперекачивающих агрегатов, используемых на КС газопроводов Западной Сибири.

На основании этих расчетов была построена зависимость годового экономического эффекта и срока окупаемости капитальных вложений от повышения надежности газопровода за счет искусственного охлаждения газа (рис. 11). Экономический эффект, связанный с повышением надежности линейной части магистрального газопровода при транспортировке газа, охлажденного до температуры грунта, обусловлен также и другими факторами: снижением ущерба транспортных предприятий от аварий на линейной части магистрального газопровода; увеличением межремонтных циклов и снижением затрат на капитальные ремонты; сокращением аварийного запаса труб; увеличением подачи газа при круглогодичном его охлаждении до температуры грунта; увеличением коэффициентов загрузки газопровода за счет сокращения числа аварий.

Известно, что металлографические исследования, в том числе выполняемые методами тепловой микроскопии, связаны, особенно при количественном микроанализе [6], с большими напряжениями зрительного аппарата экспериментатора, проводящего оценку пространственной структуры или наблюдающего в микроскоп за структурными изменениями, протекающими в материале в процессе проведения опыта. Естественно, что быстрое утомление экспериментатора может быть одним из факторов, вызывающем погрешность при проведении экспериментов. Поэтому повышение информационной мощности и производительности аппаратуры в первую очередь должно быть связано с повышением надежности и достоверности получаемых результатов.

Эти мероприятия охватывают весь круг вопросов, связанных с повышением надежности и качества энергоснабжения народного хозяйства, улучшением топливно-энергетического баланса страны, главным образом за счет опережающих темпов роста производства электроэнергии на АЭС и ГЭС, совершенствованием планирования энергетического производства и капитального строительства, повышением экономической эффективности работы отрасли и предусматривают выполнение ряда разработок нормативного и методического характера. В частности, предусматривается для планирования развития электроэнергетики и оценки ее деятельности с учетом особенностей отрасли устанавливать в пятилетних и годовых планах показатели: по производству электроэнергии и отпуску тепловой энергии, по удельным расходам топлива на отпущенную с щин электроэнергию и с коллекторов тепловую энергию, по общему фонду заработной платы и лимиту численности рабочих и служащих, по общей сумме прибыли.

Каскадные аварии в ЭЭС в большинстве случаев сопровождаются нарушениями устойчивости параллельной работы электростанций или отдельных частей системы по отношению друг к другу, а в ТПСЭ -явлениями гидравлического удара. По мере развития СЭ - расширения охватываемой территории, повышения концентрации мощностей по производству (добыче, получению) и преобразованию (переработке) соответствующей продукции, повышения пропускной способности линий электропередачи и трубопроводов - наряду с общим повышением надежности систем (благодаря улучшению условий взаимопомощи частей системы) повышается вероятность каскадных аварий. С одной стороны, это связано с усложнением структуры и конфигурации СЭ при ухудшении в отдельных случаях параметров оборудования, определяющих его поведение при нестационарных процессах (например, электрических и электромеханических характеристик генерирующего оборудования ЭЭС при повышении его мощности и степени использования электротехнических материалов), повышением напряженности режимов при функционировании СЭ (вследствие ограниченности резервов и запасов различного рода), усложнением структуры и функций средств автоматического и автоматизированного управления СЭ, а с другой стороны, - с усилением режимной взаимозависимости частей системы, которая оказывается тем большей, чем выше пропускная способность линий электропередачи и трубопроводов [39,101 и др.].

Длительная безаварийная эксплуатация является лучшим доказательством того, что напряжения в детали приемлемые (хотя отсюда не вытекает, что эти напряжения не могут быть повышенные). Сохранение геометрического подобия проектируемой детали и прототипа, выбор абсолютных размеров детали из условий одинаковости напряжений от главных действующих нагрузок, а может быть с некоторым повышением напряжений, почти безошибочно приводит к созданию работоспособной детали.

Трапецеидальные зубья с несущими площадками, перпендикулярными к направлению центробежной силы (рис. 416, ж, III) и углом а » 50° (условие одинаковости шагов) равноценны по напряжениям изгиба, среза и смятия треугольным зубьям с а = 60°. Безызгибные зубья с а = 903 (рис. 416, ж, IV) и (3 = 30-7-40° (условие приблизительной одинаковости шагов) равноценны треугольным зубьям с а = 90°. Уменьшение р ниже 30° резко увеличивает шаг [s = htg р + 1/tg p)], что сопровождается повышением напряжений смятия; увеличение р выше 45° резко увеличивает силы, стремящиеся раскрыть щеки обода.

Актуально ускорение усталостных испытаний. Оно возможно повышением частоты, повышением напряжений и исключением тех напряжений в спектре, которые практически не сказываются на процессе усталости. За последние 30 лет скорости машин для испытаний на усталость повысились с 300 до 50000 циклов в минуту, кроме того, имеются уникальные пульсаторы резонансного типа для малых образцов с частотой свыше 50000 Гц. Современные высокочастотные пульсаторы сокращают время испытаний отдельных деталей, например лопаток турбомашин, до десятков минут. Частота нагружении при отсутствии пластических деформаций и повышенного внутреннего трения обычно мало влияет на предел выносливости. Возможно внесение поправок на основе литературных данных или экспериментов. Проведение испытаний при повышенных напряжениях уместно для изделий, у которых зависимость наработки от напряжений (в частности, при контактных нагружени-ях) стабильна и достаточно хорошо изучена. Форсирование нагрузки применяют для узлов, в частности для выявления слабых

Длительная безаварийная эксплуатация является лучшим доказательством того, что напряжения в детали приемлемые (хотя отсюда не вытекает, что эти напряжения не могут быть повышенные). Сохранение геометрического подобия проектируемой детали и прототипа, выбор абсолютных размеров детали из условий одинаковости напряжений от главных действующих нагрузок, а может быть с некоторым повышением напряжений, почти безошибочно приводит к созданию работоспособной детали.

Трапецеидальные зубья с несущими площадками, перпендикулярными к направлению центробежной силы (рис. 416, ж, III) и углом а «50° (условие одинаковости шагов) равноценны по напряжениям изгиба, среза и смятия треугольным зубьям с а = 60°. Безызгибные зубья с а = 90° (рис. 416, ж, IV) и р в 30 4- 40° (условие приблизительной одинаковости шагов) равноценны треугольным зубьям с а = 90°. Уменьшение р ниже 30° резко увеличивает шаг [s — hlg р + 1/tg p)], что сопровождается повышением напряжений смятия; увеличение Р выше 45° резко увеличивает силы, стремящиеся раскрыть теки обода.

Износ деталей обычно бывает неравномерный. Часто большие и тяжелые детали выходят из строя из-за износа небольших поверхностей. Для уменьшения местных повреждений поверхности, выводящих из строя всю деталь, необходимо знать приемы устранения этих повреждений. Факторы, снижающие качество изделий и выводящие их из строя, могут быть следующие: поломка; пластические деформации, вызванные повышением напряжений свыше предела текучести; повреждение поверхностей в результате монтажа, концентрации напряжений; удары; отсутствие жесткости; коррозия; износ абразивный, кавита-ционный, химический, электроэрозионный; потеря точности и др.

напряжений растяжения а. Увеличение о с повышением плотно-

Общие тенденции развития названных отраслей промышленности связаны с усложнением машин и агрегатов, повышением напряжений в деталях, расширением температурного диапазона. Вместе с тем растут требования к надежности и долговечности работы оборудования. Решить все эти задачи можно, только усилив контроль за качеством и, главное, перейдя от выборочного контроля качества материалов и изделий к сплошному. Если выборочный контроль может реализоваться на базе разрушающих испытаний ограниченного количества изделий, то сплошной контроль различных свойств изделий возможен только на основе применения не-разрушающих методов, т. е. методов, не нарушающих пригодности продукции к использованию. Методы неразрушающего контроля предусматривают выявление дефектов без повреждения объектов, а иногда даже без их разборки. Это достигается путем использования физических методов, связанных с воздействием на объект контроля различных веществ, физических полей, или же регистрацией этих полей, имитируемых самим контролируемым объектом. Особенно важное значение методы неразрушающего контроля приобретают при проверке качества объектов в процессе эксплуатации.

Разрушение при усталости происходит в результате развития трещины; при этом с повышением напряжений скорость этого процесса быстро воз-растает. Закон изменения глубины трещины d при-нимают обычно в следующем виде:

При этом усиливается развитие задержанных упругих деформаций. Если материал проявляет высокую эластичность, то возникают высокоэластические деформации. Восходящая ветвь кривых т (у) отклоняется от оси ординат, С повышением напряжений на упругие деформации накладывается течение. Поэтому восходящая ветвь оказывается в большей или меньшей степени вогнутой к оси абсцисс. В рассматриваемых условиях на кривой т (у) проявляется максимум (кривая 2), происхождение которого будет рассмотрено ниже. После максимума нисходящая ветвь плавно переходит в ветвь установившихся режимов течения, которым отвечают равновесные задержанные упругие (или высокоэластические деформации). А. А. Трапезниковым с сотрудниками описаны случаи, когда после более или менее крутого подъема на кривых т (/) наблюдается пологая площадка и только вслед затем достигается максимум. С увеличением скорости деформации эта площадка вырождается.