Объект испытания на надежность

Объектом испытаний могут быть:

- образцы, если испытываются свойства материалов, определяющие долговечность изделий (испытания на износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и т. п.);

- детали, сопряжения, кинематические пары – для учета влияния конструктивных и технологических факторов на срок службы данных сопряжений (испытание подшипников, зубчатых колес, направляющих, шарниров и т. п.);

- узлы двигателя, когда учитывается взаимодействие отдельных механизмов и элементов конструкции и их влияние на показатели работоспособности (испытание коробок приводов и редукторов, стартеров, гидроагрегатов, систем управления, отдельных функциональных узлов);

- двигатель в целом, когда учитывается взаимодействие всех механизмов и узлов в двигателе, условия его эксплуатации и режимы работы;

- система двигателей, когда показатели надежности учитывают взаимодействие отдельных двигателей, связанных в единый комплекс (надежность работы самолетов с учетом оборудования аэродромов, машин и агрегатов корабля и т. п.).

Таким образом, объектом испытания могут быть разнообразные изделия от очень простых, обладающих однородными свойствами и одним или несколькими выходными параметрами, до сложных машин и комплексов, а также специально изготовленные модели (изделие или его часть, выполненные в масштабе) или макеты (упрощенное воспроизведение изделия или его части). Методика испытаний на надежность и их объем зависят от сложности изделия и его специфических особенностей.

4. Характеристики, оцениваемые при испытании на надежность. Могут быть две основные группы характеристик изделия, которые являются объектом измерения и оценки при испытании на надежность.

1. Характеристики процессов старения и разрушения и определение соответствующей им степени повреждения изделия. Так при испытании изучается протекание процессов изнашивания, коррозии, деформации, усталостных разрушений, нагарообразования и других, которые являются основной причиной потери изделием работоспособности.

2. Характеристики изменения выходных параметров изделия (точности, КПД, несущей способности и т. д.), выход которых за допустимые пределы, приводит (что может зависеть от нескольких процессов) к отказу. Хотя изменения параметров изделия и являются следствием, с невыявленными функциональными связями, но они, в первую очередь, и должны интересовать практику.

Оценка процессов повреждения или изменения выходных параметров изделия или того и другого вместе зависит от объекта испытания и поставленных задач. В общем виде можно отметить, что чем сложнее объект испытания, тем большая доля общего объема испытаний приходится на оценку выходных параметров.

Рис.1.3. Измерение характеристик объекта при испытании на надежность в зависимости от его сложности.

При испытании материалов исследуются те процессы, которые приводят к его разрушению или изменению свойств. Для деталей и сопряжений кроме процессов повреждения определяются, как правило, и их выходные параметры — точность движения (вращения), изменение взаимного положения (износ сопряжения), коэффициент трения и др.

Для механизмов узлов и тем более двигателей основным объектом измерения являются их выходные параметры. Процессы повреждения уже исследовались и оценивались при испытании отдельных элементов и узлов двигателя. При испытании всего двигателя процессы старения обычно регистрируются лишь для наиболее ответственных элементов, в основном определяющих работоспособность сложного изделия, например, износ опор и уплотнений двигателя.

Задачи испытания и объекты измерения должны быть указаны в разрабатываемых для каждого случая методике и плане испытаний — совокупности правил для осуществления заложенных принципов, устанавливающих порядок проведения испытаний и критерии их прекращения.

5. Испытания опытных и серийных образцов. При проведении испытаний на надежность необходимо распределять их объем между опытным и серийным производством двигателя, установить основные виды испытаний и так спланировать их последовательность, чтобы быстрее получить необходимую информацию и внести соответствующие изменения в конструкцию изделия. Исходя из принципа скорейшего получения информации о надежности, максимум испытаний и исследований должно проводиться в период опытного проектирования и изготовления опытного образца изделия. Однако, как правило, этих испытаний оказывается недостаточно, так как при проведении испытания одного опытного образца изделия можно случайно получить такие результаты по надежности, которые не будут отражать действительной картины. Поэтому исследования проводятся также в процессе подготовки производства и в ходе серийного изготовления двигателя, тем более что технологический процесс изготовления опытного образца двигателя всегда отличается от серийного, что не может не повлиять на показатели качества и надежности изделий. Кроме того, при испытании на надежность серийных образцов должно быть учтено следующее:

1) экспериментально проверены те конструктивные изменения, которые внесены в двигатель в результате отработки на макете, а также изменения и модификации, предложенные конструкторами серийного предприятия;

2) расширены и углублены исследования условий, и режимов работы элементов конструкции в реальных условиях эксплуатации;

3) выявлены причины отказов двигателей, в процессе производственных проверок и при эксплуатации первых экземпляров.

В процессе конструктивной доводки сложных машин обычно вначале проводятся лабораторные испытания на надежность (ресурсные испытания) элементов конструкции и отдельных систем.

В лаборатории прочности и надежности проводятся статические и динамические испытания узлов, деталей, систем, агрегатов и изделий в целом с целью определения общих запасов прочности силовых, элементов; вибрационные и усталостные испытания деталей, узлов, систем, агрегатов с целью определения ресурса; испытания на износ отдельных сопряжений и механизмов; испытания на параметрическую надежность, при которых оценивается точность функционирования, динамические параметры, КПД и другие характеристики работоспособности узлов изделия и их изменение во времени.

Последний вид испытаний является, как правило, наиболее сложным и трудоемким. Это усугубляется тем, что часто необходимо исследовать поведение элементов систем при высоких и низких температурах, повышенной влажности и запыленности, при вибрациях, различных механических и электрических перегрузках и т. д.

После лабораторных испытаний проводятся комплексные испытания надежности (ресурса) систем на натурных стендах, и эксплуатационные испытания двигателя.

Первые промышленные образцы двигателей (одно или несколько изделий) подвергаются эксплуатационным испытаниям на надежность. В процессе этих испытаний определяется технический ресурс и другие показатели надежности изделия, а также его эксплуатационные характеристики. Одновременно ведутся исследования условий и режимов работы всех комплектующих агрегатов и приборов для уточнения их технических условий и разработки методик и программ входного контроля.

Работы по повышению качества и надежности двигателя не заканчиваются с освоением его в серийном производстве и продолжаются в течение всего периода производства и эксплуатации, когда более широко используется информация об отказах изделий, выявленных в процессе эксплуатации.

Следует иметь в виду, что на практике имеют место расхождения в оценке надежности, определенной на основании испытания двигателя, и реальным уровнем надежности, полученным, из сферы эксплуатации. Причины этих расхождений должны быть выявлены. Они связаны либо с испытанием (недостаточность данных, неправильная методика испытаний), либо с методами эксплуатации (нарушаются установленные ТЗ или режимы работы, двигатель эксплуатируется в условиях, для которых не предназначен, не соблюдается система ремонта и ТО). Правильно построенные испытания, могут дать объективную характеристику уровня надежности не только испытываемого двигателя, но и всей совокупности данного типа.