Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение высших учебных заведений

Республики Беларусь по образованию в области природопользования

и лесного хозяйства

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель Министра образования

Республики Беларусь

А. И. Жук «» _ г.

Регистрационный № ТД - _/тип.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1 – 36 05 01 Машины и оборудование лесного комплекса

СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО

Начальник отдела промышленного Начальник Управления высшего и производства Министерства лесного среднего специального образования хозяйства Республики Беларусь Министерства образования Республики _ Ю. Н. Кривцов Беларусь Ю. И. Миксюк «» _ г.

«» _ г.

Председатель Учебно-методического Ректор Государственного учреждения объединения вузов Республики Бела- образования «Республиканский инстирусь по образованию в области при- тут высшей школы»

родопользования и лесного хозяйства _ И. М. Жарский М.И. Демчук «» _ г. «» _ г.

Эксперт-нормоконтролер «» _ г.

Минск

СОСТАВИТЕЛИ:

В.Н. Лой – декан факультета технологии и техники лесной промышленности учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доцент кафедры лесных машин и технологии лесозаготовок, кандидат технических наук, доцент;

А.Р. Гороновский – проректор по воспитательной работе учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», доцент кафедры лесных машин и технологии лесозаготовок, кандидат технических наук, доцент;

С.П. Мохов – заведующий кафедрой лесных машин и технологии лесозаготовок учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра «Тракторы и автомобили» учреждения образования «Белорусский государственный аграрно-технический университет»;

Ч.И. Жданович – доцент кафедры «Тракторы» Белорусского национального технического университета, кандидат технических наук.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой лесных машин и технологии лесозаготовок учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»

(протокол №9 от 16 апреля 2010 г.);

Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»

(протокол №5 от 29 апреля 2010 г.);

Научно-методическим советом по лесотехническому образованию Учебнометодического объединения вузов Республики Беларусь по образованию в области природопользования и лесного хозяйства (протокол №14 от 05 мая 2010 г.).

Ответственные за выпуск: В.Н. Лой, С.П. Мохов

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка………………………………………………………… Характеристика учебной дисциплины………………………………………… Примерный тематический план………………………………………………... Содержание учебного материала……………………………………………… Информационно-методическая часть…………………………………………. Примерная тематика практических занятий………………………………. Рекомендуемая литература…………………………………………………….. Приложение………………………………………………………………………

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Характеристика учебной дисциплины Типовая учебная программа «Обеспечение надежности машин и оборудования» разработана для вузов Республики Беларусь в соответствии с требованиями образовательного стандарта по специальности 1-36 05 01 «Машины и оборудование лесного комплекса».

Необходимым этапом подготовки инженера-механика по специальности 1-36 05 01 «Машины и оборудование лесного комплекса» является изучение дисциплины «Обеспечение надежности машин и оборудования», которая рассматривает вопросы, связанные с изучением закономерностей изменения показателей работоспособности изделий, а также физической природы отказов и разработкой методов, обеспечивающих необходимую долговечность и безотказность машин.

Основным направлением технического прогресса лесозаготовительного производства является его машинизация. Лесная промышленность в настоящее время оснащена и продолжает оснащаться большим количеством многооперационных гидрофицированных машин, что предъявляет повышенные требования к их техническому уровню, который в значительной степени определяется надежностью, поэтому глубокое изучение теории надежности лесных машин и оборудования является необходимым для студентов высшего технического заведения лесного профиля.

Целью изучения дисциплины является профессиональная подготовка инженеров по специальности «Машины и оборудование лесного комплекса», получение знаний в области закономерностей изменения показателей работоспособности машин и оборудования, изучение природы отказов, а также методов обеспечения необходимой долговечности и безотказности работы машин и оборудования.

Основная задача дисциплины – научить студентов теории надежности машин, получение ими навыков расчета безотказности и долговечности, а также решения практических вопросов повышения надежности лесозаготовительных машин и оборудования, умение обеспечения научного прогноза поведения машин и разработка теории принятия оптимальных решений для получения требуемого уровня надежности.

Связь с другими дисциплинами – программа предусматривает широкое использование знаний, полученных студентами при изучении следующих дисциплин: «Материаловедение и технология конструкционных материалов», «Лесотранспортные машины», «Оборудование лесопромышленных предприятий».

В результате изучения дисциплины студент-выпускник должен – теорию надежности машин;

– основные методики расчета параметров надежности машин;

– основные мероприятия повышения надежности машин и оборудования;

– использовать основы теории надежности машин при решении практических задач обеспечения показателей надежности;

– обеспечить научный прогноз и разработать теорию поведения машины в конкретных природно-производственных условиях;

– принять оптимальное решение для обеспечения требуемого уровня надежности машин и оборудования.

Согласно типовому учебному плану дисциплина рассчитана на 88 часов, из них аудиторных 50 часов, в том числе 34 часа лекций и 16 часов практических занятий. Также рекомендуется сдача зачета.

В процессе преподавания дисциплины должны быть освещены вопросы, связанные с инновационными технологиями в области определения параметров и прогнозирования надежности лесных машин и оборудования.

Комплекс учебных занятий по дисциплине «Обеспечение надежности машин и оборудования» состоит из самостоятельной работы студентов по изучению материала дисциплины, лекций по основным вопросам дисциплины и практических занятий. В процессе усвоения дисциплины необходимо тщательное ознакомление студентов с методиками определения основных показателей надежности, с этой целью программой предусмотрено решение комплексных задач по надежности на практических занятиях.

Изучение рекомендуемой литературы должно производиться с обязательным конспектированием теоретических вопросов и расчетных методик. По окончании изучения главы (раздела) подводится итог по изученному материалу и составляется представление об изученном материале и его практическом и теоретическом значении.

Диагностика компетенции студентов Контроль знаний осуществляется в виде опроса или проведения контрольных работ, выполнения расчетных работ по практическим занятиям, проведения тестирования по основным темам дисциплины. После изучения теоретического курса предусмотрена сдача зачета.

Примеры контрольных вопросов для проведения тестов и контрольных работ по основным темам курса приведены в приложении.

Изучение дисциплины «Обеспечение надежности машин и оборудования» способствует формированию профессиональных компетенций в результате изучения основных понятий и определений теории надежности машин, закреплению интегрированных естественных и технических знаний по оценке и прогнозированию надежности лесных машин и оборудования, по обеспечению научного прогноза поведения машин и разработке теории принятия оптимальных решений для получения требуемого уровня надежности. Для специалиставыпускника технологического профиля важным является формирование и совершенствование культуры мышления в процессе обучения, которая должна способствовать творческому решению производственных задач и развитию способности внедрения инновационных технологий.

Методы и технологии обучения Основными методами обучения для достижения целей изучения дисциплины являются:

- обучение по проблематике вопросов (проблемное изложение материала, исследовательский метод, частично-поисковый);

- проектное обучение (формирование и развитие знаний и навыков решения эксплуатационных задач на основе выполнения расчетно-графических работ и дипломного проектирования);

- учебно-исследовательский принцип (используется при работе со студентами для углубленного изучения по направлениям дисциплины с целью развить способности к нововведениям) - метод интерактивных технологий на основе виртуально-абстрактного получения информации и мультимедийных средств.

Требования по усвоению учебного материала С целью лучшего усвоения учебного материала и литературы рекомендуется ознакомиться с используемыми на машиностроительных предприятиях методиками определения и прогнозирования основных показателей надежности.

Каждым студентом должны быть изучены теоретические основы и практические мероприятия обеспечения надежности лесных машин и оборудования.

Основные понятия, положения и определения Статистическая оценка основных показателей надежности Причины потери работоспособности и Методы расчета машин и оборудования на надежность Методы испытаний машин и оборудования на надежность Основные направления повышения Экономическая эффективность повышения надежности машин 1. Основные понятия, положения и определения Наука о надежности. Роль и место надежности машин и оборудования в решении задач по ускорению технического прогресса в лесной промышленности.

Значение теории надежности при проектировании лесных машин, автомобилей, тракторов и деревообрабатывающего оборудования, а также при эксплуатации и ремонте. Понятия технической системы, изделия (ремонтируемые и неремонтируемые изделия), продукта, качества продукции (производительность, конструктивность, технологичность, эстетичность и эргономика, стандартизация и агрегатирование). Понятие работоспособности, исправности и неисправности изделий. Понятие отказа и классификация отказов. Понятие наработки, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Оценочные показатели надежности машин и оборудования. Понятие технического ресурса и срока службы. Частные и комплексные показатели надежности.

2. Статистическая оценка основных показателей надежности Общие положения. Номенклатура показателей надежности. Классификация методов статистической обработки информации о случайных величинах.

Числовые характеристики распределения случайных величин. Показатели безотказности (вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, интенсивность отказов, среднее число отказов, наработка на отказ, характеристика и параметр потока отказов). Показатели долговечности (ресурс и срок службы). Надежность и законы распределения случайных величин (экспоненциальное распределение, нормальное распределение, логнормальное распределение, распределение Вейбулла).

3. Причины потери работоспособности и физическая сущность надежности машин и оборудования Причины потери работоспособности машин. Типовые отказы автомобилей, тракторов и технологического оборудования. Общие закономерности изнашивания. Общие сведения о трении, характеристики трения. Группы деталей по условиям изнашивания. Классификация видов трения и изнашивания деталей лесных автомобилей и тракторов. Понятие трения покоя и трения движения. Понятие жидкостного, сухого, граничного и полужидкостного трения.

Влияние вида трения на условия взаимодействия микровыступов контактирующих поверхностей деталей лесных машин и оборудования. Понятие износа и изнашивания. Классификация видов изнашивания. Сущность механического, молекулярно-механического и коррозионно-механического изнашивания. Понятие усталости материала. Закономерности изнашивания и его основные характеристики. Методы определения износа, классификация методов. Расчет деталей лесных машин и оборудования на износ. Методы определения износа лесных машин и оборудования. Разрушения и повреждения деталей и оборудования при отсутствии трения (усталостное разрушение, тепловое разрушение, электрокоррозионное разрушение, потеря приданных служебных свойств).

4. Методы расчета машин и оборудования на надежность Нагрузки, возникающие при эксплуатации лесозаготовительных машин и деревообрабатывающего оборудования, методики их определения. Понятие коэффициента эквивалентности режима нагружения. Определение вероятности безотказной работы по заданному критерию. Определение вероятности безотказной работы по критерию прочности. Теория подобия усталостного разрушения. Определение вероятности безотказной работы машины при различных видах соединения ее элементов (последовательное и параллельное соединение элементов системы). Предельные состояния деталей, сопряжений, и узлов машин по износу. Понятие оптимальной долговечности (оптимального срока службы).

5. Методы испытаний машин и оборудования на надежность Классификация методов испытаний лесных машин и оборудования на надежность. Испытания на внезапные отказы. Испытания на износные отказы.

Комплексные испытания на надежность. Планирование объема испытаний на надежность. Классификация методов ускорения испытаний на надежность. Усиление режима работы лесных машин и оборудования. Сокращение простоев и холостых ходов. Использование закономерностей отказов. Техническая диагностика машин и ее сущность.

6. Основные направления повышения надежности машин и оборудования Специфика состояния вопросов надежности лесопромышленного оборудования на примере российских и белорусских производителей лесной техники и оборудования. Общие направления повышения надежности лесных машин и оборудования. Основные мероприятия по обеспечению высокой надежности лесозаготовительной техники. Сущность конструктивных, технологических, эксплуатационных и ремонтных мероприятий по обеспечению высокой надежности лесных машин и оборудования. Сущность программы обеспечения надежности машин и оборудования. Разработка программы обеспечения надежности.

7. Экономическая эффективность повышения надежности машин Экономическая эффективность мероприятий по повышению надежности лесозаготовительных машин и оборудования. Критерии эффективности. Экономический эффект от внедрения новой техники.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

(для специализации 1-36 05 01 01 «Машины и оборудование лесной промышленности») 1. Определение показателей надежности подшипников качения.

2. Определение показателей надежности поршневого пальца ДВС.

3. Определение показателей надежности вала турбины ДВС.

4. Определение надежности резьбового соединения.

5. Определение параметров надежности зубчатых передач.

6. Определение вероятности безотказной работы машины при различных видах соединения ее элементов (последовательное и параллельное соединение элементов системы).

7. Расчет показателей надежности фрикционных накладок сцепления лесовозного сортиментовоза.

8. Расчет надежности карданных шарниров лесовозного автопоезда.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

(для специализации 1-36 05 01 03 «Машины и оборудование деревообрабатывающей промышленности») Законы распределения наработок до отказа.

2. Расчет структурной надежности сложных систем.

3. Расчет показателей надежности неремонтируемых изделий.

4. Расчет показателей надежности ремонтируемых изделий.

5. Расчет показателей надежности резьбовых соединений.

6. Расчет показателей надежности зубчатых передач.

7. Модель технологической долговечности деревообрабатывающего оборудования.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Технологические методы обеспечения надежности деталей машин.

Учебное пособие. // Жарский И.М., Баршай И.Л., Свидунович Н.А., Спиридонов Н.В. Мн.: Вышэйшая школа, 2005. – 299 с.

2. Надежность машин и оборудования. Методические указания. // Лой В.Н., Мохов С.П., Гороновский А.Р. Мн.: БГТУ, 2008. - 35 с.

3. Надежность машин и оборудования. Учебное пособие. // Жуков А.В.

Мн.: БТИ, 1989. - 62 с.

4. Надежность машин и оборудования. Учебное пособие. // Жуков А.В., Турлай И.В., Гороновский А.Р. Мн.: БТИ, 1991. - 63 с.

5. Долговечность деталей шасси автомобиля. // Лукинский В.С., Котиков Ю.Г., Зайцев Е.И. Л.: Машиностроение, 1984. - 231 с.

6. Надежность машин. Учебное пособие. // Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. М.: Высшая школа, 1988 г. - 238 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Примеры контрольных вопросов для проведения тестов и контрольных работ по основным темам курса.

Тема: «Основные понятия, положения и определения».

1. Надежность лесозаготовительных машин и технический прогресс; 2. Наука о надежности ее основные понятия; 3. Понятие отказа, классификация отказов, конструкционные, технологические и эксплуатационные отказы, их физическая сущность; 4. Надежность машин и качество продукции, составляющие его свойства; 5. Показатели качества продукции; 6. Безотказность лесных машин и ее показатели; 6. Долговечность лесных машин и ее показатели; 7. Показатели ремонтопригодности и сохраняемости; 8. Понятие технической системы и ее основные элементы; 9. Показатели ремонтопригодности, сохраняемости и безотказности;

Тема: «Статистическая оценка основных показателей надежности».

1. Значение теории надежности и ее роль в определении показателей надежности лесозаготовительного оборудования; 2. Основные положения статистической оценки основных показателей надежности; 3. Экспоненциальное распределение и определение характеристик надежности; 4. Нормальное распределение и определение характеристик надежности; 5. Логнормальное распределение и определение характеристик надежности; 6. Распределение Вейбулла и определение характеристик надежности;

Тема: «Причины потери работоспособности и методы испытаний машин и оборудования на надежность».

1. Классификация видов изнашивания лесозаготовительного оборудования; 2. Физическая сущность изнашивания; 3. Причины отказов лесозаготовительного оборудования, их физическая сущность; 4. Причины потери работоспособности машин и оборудования; 5.

Предельное состояние деталей машин по износу; 6. Испытания лесозаготовительных машин и оборудования на надежность, планирование объема испытаний; 7. Классификация методов испытаний машин на надежность; 3. Виды режимов нагружения, типовые режимы; 8. Коэффициент эквивалентности режимов нагружения. 5. Ускоренные испытания на надежность;

9. Сущность коэффициента ускорения испытаний/ Тема: «Методы расчета лесных машин и оборудования на надежность».

1.Определение надежности резьбового соединения; 2. Расчет деталей лесных машин на износ; 3. Понятие оптимальной долговечности, определение оптимального срока службы;

4. Методы расчета лесозаготовительных машин и оборудования на надежность; 5. Определение комплексных показателей надежности (коэффициент технического использования и коэффициент готовности); 6. Общие сведения о трении, сила трения и теории трения; 7. Определение вероятности безотказной работы подшипников качения; 8. Определение вероятности безотказной работы резьбового соединения; 9. Определение вероятности безотказной работы системы с последовательным резервированием; 10. Определение вероятности безотказной работы системы с параллельным резервированием; 11. Определение вероятности безотказной работы при общем резервировании; 12. Методы определения износа; 13. Расчет вероятности безотказной работы по критерию прочности; 14. Определение экономической эффективности повышения надежности лесозаготовительных машин и оборудования при их производстве и эксплуатации; 15. Определение экономической эффективности повышения надежности при восстановлении деталей лесозаготовительных машин и оборудования;

Тема: «Основные направления повышения надежности лесных машин и оборудования».

1. Закономерности изнашивания деталей лесозаготовительных машин и оборудования при трении; 2. Сущность схемной надежности и резервирования; 3. Разрушение и повреждение деталей лесозаготовительных машин и оборудования при отсутствии трения; 4. Конструкционные мероприятия по обеспечению надежности лесозаготовительных машин и оборудования; 5. Технологические мероприятия по обеспечению надежности лесозаготовительных машин и оборудования; 6. Ремонтные мероприятия по обеспечению надежности лесозаготовительных машин и оборудования; 7. Эксплуатационные мероприятия по обеспечению надежности лесозаготовительных машин и оборудования; 8. Сущность программы обеспечения надежности (ПОН).