[ Министерство образования Республики Беларусь
Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь
по химико-технологическому образованию
УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель Министра
образования Республики Беларусь
А. И. Жук
2010 г.
Регистрационный № ТД-_/тип.
НАДЕЖНОСТЬ МАШИН ОТРАСЛИ
Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания»
СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО
Начальник Управления высшего и Заместитель председателя среднего специального образования концерна «Беллегпром»Ю.И. Миксюк А.В. Гуров 2010 г.
2010 г.
Ректор Государственного учреждения Председатель Учебно-методического образования «Республиканский объединения вузов Республики институт высшей школы»
Беларусь по химикоМ.И. Демчук технологическому образованию 2010 г.
И.М. Жарский 2010 г.
Эксперт-нормоконтролер _ _ 2010 г.
Минск
СОСТАВИТЕЛЬ:
Буевич А.Э., доцент кафедры «Машины и аппараты легкой промышленности»Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Павлечко В.Н., доцент кафедры «Машины и аппараты химических и силикатных производств» Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент;
Смелков Д.В., заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет», кандидат технических наук, доцент;
Раков В.А., директор ОАО «Научно-производственное опытноконструкторское бюро машиностроения», г. Витебск;
Серегин П.Н., технический директор СООО «Марко», г. Витебск.
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой «Машины и аппараты легкой промышленности» Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»(протокол № 7 от 16.03.2010 г.);
Научно-методическим советом Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»
(протокол № 7 от 17.03.2010 г.);
Секцией по специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания» Научно-методического совета по машинам и аппаратам химических, пищевых и текстильных производств Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по химикотехнологическому образованию (протокол № 1 от 16.03.2010 г.).
Ответственный за редакцию: Данилова И.А.
Ответственный за выпуск: Алексеева И.В.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Пояснительная записка………………………………………………………….. 2 Примерный тематический план ………………………………………………... 3 Содержание учебного материала………………………………….…………… 4 Информационно-методическая часть…………………………….……….........1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1.1 Актуальность изучения учебной дисциплины Курс «Надежность машин отрасли» - это динамически непрерывно развивающаяся дисциплина, которая сочетает в себе основные приемы и методы, призванные обеспечивать высокий уровень надежности на всех стадиях жизненного цикла технологических машин. В условиях постоянного износа оборудования, конструкций, их физического и морального старения, непрерывного роста технологических нагрузок повышение надежности машин становится одной из важнейших государственных задач. Знание дисциплины «Надежность машин отрасли» необходима для повышения уровня автоматизации, уменьшения огромных затрат на ремонт, убытков от простоев машин и обеспечения безопасности людей. Вследствие своего влияния на характер и безопасность труда надежность машин имеет большое социальное значение. Надежность машин как наука изучает специфику износовых и усталостных отказов оборудования под влиянием большого многообразия факторов. В связи с этим важным является грамотное применение современных методов поддержания высокого уровня надежности оборудования при сохранении максимально возможной производительности.Программа разработана на основе компетентностного подхода, требований к формированию компетенций, сформулированных в образовательном стандарте ОСРБ 1-36 08 01-2008 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания».
Дисциплина относится к специальным дисциплинам, осваиваемым студентами специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания».
Освоение дисциплины базируется на компетенциях, приобретенных ранее студентами при изучении дисциплины «Технология машиностроения», а также отдельных разделов математики, физики и химии.
1.2 Цели и задачи учебной дисциплины Целью дисциплины «Надежность машин отрасли» является формирование знаний, умений и профессиональных компетенций по изучению методов расчета надежности технологического оборудования, а также развитие и закрепление академических и социально-личностных компетенций.
Основными задачами дисциплины являются: изучение понятий надежности и получение практических навыков по расчету надежности технических систем; изучение свойств надежности машины; изучение состояний объекта;
изучение общих закономерностей, физических процессов, определяющих надежность технологического оборудования; изучение основных факторов, приводящих к отказам оборудования; изучение организации системы обеспечения надежности; изучение методов определения технического состояния оборудования; изучение современных методов и методик синтеза показателей надежности технологического оборудования и прогнозирования его технического состояния.
1.3 Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен закрепить и развить следующие академические (АК) и социально-личностные (СЛК) компетенции, предусмотренные в образовательном стандарте ОСРБ 1-36 08 01 2008:
АК-1 – уметь работать самостоятельно и постоянно повышать свой профессиональный уровень;
АК-2 – уметь применять полученные базовые научно-теоретические знания для решения научных и практических задач в области создания и совершенствования инновационных технологий легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания;
АК-3 – иметь навыки организации проведения исследований, информационного обеспечения, а также системного и сравнительного анализа;
АК-4– уметь осуществлять комплексный подход к решению проблем отрасли;
АК-5 – уметь грамотно оформлять различные документы и излагать результаты исследований;
СЛК-1 - обладать качествами гражданственности;
СЛК-2 - быть способным к критике и самокритике (критическое мышление);
В результате изучения дисциплины студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК), предусмотренными образовательным стандартом ОСРБ 1-36 08 01-2008:
ПК-1 - оформлять документацию на приобретение нового технологического оборудования, организовать его доставку, установку, монтаж и эксплуатацию в соответствии с требованиями эксплуатационной документации;
ПК-2 - быть в курсе новейших достижений в области техники для легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания, регулярно посещать выставки оборудования, изучать техническую литературу, рекламные проспекты;
ПК-3 - осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективам развития отрасли, инновационным технологиям, проектам и решениям;
ПК-4 - работать с научной, технической и патентной литературой;
– разрабатывать бизнес-планы создания новых видов оборудования;
ПК-5 - оценивать конкурентоспособность и экономическую эффективность разрабатываемых проектов;
ПК-6 - разрабатывать новые виды технологического оборудования на основе математического моделирования и оптимизации;
Для приобретения профессиональных компетенций ПК-1 - ПК-6 в результате изучения дисциплины студент должен - основные методы прогнозирования, расчета и контроля показателей надежности машин легкой и текстильной промышленности;
- основные понятия в области надежности, методы обеспечения надежности на стадиях жизненного цикла машины;
- требования нормативных документов при обеспечении надежности;
- методы испытаний на надежность.
- использовать основные методы расчетов на надежность конструкций машин легкой промышленности;
- использовать экспериментальные и прогнозирующие методы для контроля и испытаний на надежность;
- использовать нормативные документы при обеспечении надежности на стадиях жизненного цикла машин.
Практические занятия предусматривают закрепление у студентов теоретических сведений по определению надежности машин путем решения конкретных задач. Расчетно-графические работы предназначены для закрепления изучаемого материала путем самостоятельного решения задач по наиболее важным разделам дисциплины.
1.4 Структура содержания учебной дисциплины Содержание дисциплины представлено в таком виде, который характеризуется относительно самостоятельными укрупненными дидактическими единицами содержания обучения. Содержание тем опирается на приобретенные ранее студентами компетенции при изучении естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин «Высшая математика», «Технология машиностроения».
1.5 Методы (технологии) обучения Основными методами (технологиями) обучения, отвечающими целям изучения дисциплины, являются:
- элементы проблемного обучения (проблемное изложение, вариативное изложение, частично-поисковый метод), реализуемые на лекционных занятиях;
- элементы учебно-исследовательской деятельности, реализация творческого подхода, реализуемые на практических занятиях и при самостоятельной работе;
- проектные технологии, используемые при проектировании конкретного объекта, реализуемые при выполнении расчетно-графических работ по расчету надежности технических объектов и систем.
1.6 Организация самостоятельной работы студентов При изучении дисциплины используются следующие формы самостоятельной работы:
- контролируемая самостоятельная работа в виде решения индивидуальных задач в аудитории во время проведения практических занятий под контролем преподавателя в соответствии с расписанием;
- управляемая самостоятельная работа, в том числе в виде выполнения индивидуальных расчетных заданий с консультациями преподавателя;
- подготовка рефератов по индивидуальным темам;
- подготовка и выполнение практических работ по индивидуальным заданиям, в том числе разноуровневым заданиям.
1.7 Диагностика компетенций студента Для оценки учебных достижений студентов на экзамене используются критерии, утвержденные Министерством образования Республики Беларусь.
Оценка промежуточных учебных достижений студентов осуществляется в соответствии с избранной кафедрой шкалой оценок.
Для оценки достижений студентов используется следующий диагностический инструментарий:
- выступление студента на конференции по подготовленному реферату (АК-1, АК-3, АК-4, СЛК-1, СЛК-2, ПК-6);
- проведение текущих контрольных опросов по отдельным темам (ПК-1 ПК-6);
- защита выполненных на практических занятиях индивидуальных заданий (АК-3, СЛК-1, ПК-1, ПК-3 - ПК-6);
- защита выполненных в рамках управляемой самостоятельной работы индивидуальных заданий (АК-1, АК-3, АК-5, СЛК-1, ПК-1, ПК-4 - ПК-6);
- защита расчетно-графических работ (АК-1 - АК-7, СЛК-1, СЛК-2, ПК-1 ПК-6);
- сдача экзамена по дисциплине (АК-1 - АК-4, СЛК-1, СЛК-2, ПК-3 - ПКПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН Дисциплина «Надежность машин отрасли» относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин образовательного стандарта ОСРБ 1Согласно учебному плану общая трудоемкость дисциплины составляет 122 часа, что соответствует 3-м зачетным единицам.
Дисциплина является ориентированной на изучение теоретических основ надежности машин, поэтому из общих 122 часов, отводимых на ее изучение, часа составляют лекции, практические занятия – 16 часов, самостоятельная работа – 72 часа. Оценка итоговых приобретенных компетенций производится при защите расчетно-графических работ и при сдаче экзамена.
Последовательность изучения тем соответствует следующему порядку:
основные положения и зависимости надежности, зависимости между случайными величинами, надежность систем, надежность по основным критериям, надежность деталей машин отдельных групп, испытания на надежность, надежность машин отдельных групп.
Примерное распределение часов по темам представлено в таблице. Там же дан перечень компетенций, которые должны быть развиты или сформированы у студентов при освоении каждой темы.
Примерное распределение часов по темам № разделов Обеспечение надежноAK-3,АК-6, Методы расчета покаАК-4, АК-5, СЛК-2, Обеспечение надежноАК-4, АК-5,
3 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
3.1 Разделы, темы и их содержаниеРАЗДЕЛ 1 ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ
НАДЕЖНОСТИ
Введение. Понятие надежности. Безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость как составляющие свойства надежности машины.Их характеристика. Понятия объект, система, элемент в теории надежности.
Относительность при использовании данных терминов.
Тема 1.1 Состояния объекта Исправное и неисправное, работоспособное, неработоспособное и предельное состояния. Особенности применения перечисленных терминов для характеристики состояния объекта.
События в процессе анализа надежности машины: повреждение, отказ, сбой, исчерпание ресурса. Понятие причина отказа и критерий отказа. Классификация отказов.
Тема 1.2 Временные понятия надежности Наработка до отказа, наработка между отказами. Время восстановления, ресурс, срок службы, срок сохраняемости.
Роль технического обслуживания и ремонта при оценке надежности машины. Понятие восстановления машины. Обслуживаемые и необслуживаемые объекты. Ремонтируемые и неремонтируемые объекты.
Тема 1.3 Основные показатели надежности Показатели надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, комплексные показатели надежности. Статистическое и вероятностное трактования показателей надежности. Специфика использования показателей надежности для оценки качества машин отрасли.
Тема 1.4 Основные зависимости, используемые при определении показателей надежности Общие зависимости, характеризующие свойство безотказности объекта:
вероятность безотказной работы, вероятность отказов, интенсивность отказов, функция плотности распределения отказов. Статистическое и вероятностное трактования зависимостей. Взаимосвязь между основными функциями, характеризующими состояния объекта.
РАЗДЕЛ 2 ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ
Тема 2.1 Примеры отказов машин Характерные примеры конструктивных, производственных и эксплуатационных отказов. Факт отказа. Внешнее проявление отказа. Вид отказа и его техническая сущность. Причина отказа. Существующие схемы и методы анализа причин отказов.Тема 2.2 Временная характеристика возникновения отказов Внезапные и постепенные отказы. Совместное действие постепенных и внезапных отказов. Моделирование отказов в зависимости от способа их проявления.
Тема 2.3 Основные законы распределения потоков отказов Экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы.
Особенности его использования при моделировании отказов машин.
Нормальный и логарифмически нормальный законы распределения наработок до отказа. Характерные примеры использования законов для оценки надежности машины. Порядок использования табличных данных при расчете показателей надежности.
Распределение Вейбулла. Особенности его применения при моделировании отказов. Сущность и порядок определения параметров распределения.
Примеры использования распределения Вейбулла при расчете показателей надежности.
РАЗДЕЛ 3 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
МАШИНЫ
Тема 3.1 Жизненный цикл машины Общая характеристика мероприятий по обеспечению надежности на различных стадиях жизненного цикла машины.Последовательность и содержание мероприятий, выполняемых разработчиком машины, для обеспечения надежности машины. Основные пути повышения надежности.
Тема 3.2 Программы обеспечения надежности Содержание и порядок разработки программ обеспечения надежности.
Требования по контролю за реализацией программ.
Тема 3.3 Резервирование как метод обеспечения надежности системы Виды резервирования. Их общая характеристика. Особенности выбора методов и вида резервирования при разработке изделия.
Тема 3.4 Требования к методам и способам обеспечения надежности машины Нормирование требований к надежности в нормативно-технической документации. Рекомендации по выбору номенклатуры нормируемых показателей надежности. Порядок установления численных значений показателей надежности. Установление критериев отказов и предельных состояний.
РАЗДЕЛ 4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПОСТАНОВКЕ
МАШИНЫ НА ПРОИЗВОДСТВО И СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Тема 4.1 Перечень основных мероприятий по обеспечению надежности при постановке машины на производство Основные технологические этапы, на которых формируется надежность машины. Характеристика технологических дефектов, приводящих к отказам машины.Тема 4.2 Основные технологические параметры, влияющие на надежность Параметры технологических процессов, влияющие на надежность изделия. Их характеристика. Методы упрочнения поверхностей. Рекомендации по выбору рационального метода упрочнения.
РАЗДЕЛ 5 ОТРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ МАШИНЫ НА
НАДЕЖНОСТЬ
Тема 5.1 Основные виды отказов, возникающие при эксплуатации машины Основные виды отказов, возникающих при эксплуатации машины. Характеристика и особенности проявления отказов в машинах легкой промышленности.Методы повышения износостойкости деталей. Сущность отработки надежности машины по критерию износостойкости.
Основные виды отказов, связанные с изломом или деформацией деталей машин. Отработка машины по критериям прочности.
Коррозионная стойкость изделия. Отработка надежности по критерию коррозионной стойкости.
Тема 5.2 Ремонтопригодность как средство повышения надежности Отработка машины по критерию ремонтопригодности.
РАЗДЕЛ 6 МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
Тема 6.1 Основные математические модели, используемые при расчете показателей надежности детали по критерию прочности и износостойкости Расчет показателей надежности по известным функциям распределения наработок. Рекомендации по выбору вида функции распределения наработок.Методы расчета показателей надежности деталей машин на основе физических процессов разрушения. Общая последовательность расчетов.
Тема 6.2 Оценка показателей надежности систем Система как модель надежности машины. Виды соединений элементов системы: параллельный, последовательный, диагональный. Методы расчета показателей надежности систем по известным значениям показателей надежности составляющих элементов.
РАЗДЕЛ 7 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА СТАДИИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
Тема 7.1 Характеристика основных мероприятий по обеспечению надежности Основные мероприятия, проводимые изготовителем и потребителем, по обеспечению надежности машины. Сбор и обработка информации о надежности машины при эксплуатации. Организация обратной связи между потребителем и изготовителем машины. Основные тенденции в области совершенствования технического обслуживания и ремонта машин отрасли.
РАЗДЕЛ 8 ИСПЫТАНИЯ МАШИН НА НАДЕЖНОСТЬ
Тема 8.1 Основные виды испытаний на надежность и их общая характеристика Виды испытаний машин на надежность: стендовые, полигонные, эксплуатационные.Определительные испытания. Планирование определительных испытаний. Параметрические и непараметрические методы оценки надежности машины по результатам определительных испытаний.
Контрольные испытания. Одноступенчатый и последовательный контроль показателей надежности машины. Планирование контрольных испытаний.
3.2 Примерный перечень практических занятий 1. Анализ основных понятий надежности: состояния объекта, события, техническое обслуживание и ремонт.
2. Общие зависимости теории надежности: статистическая обработка экспериментальных данных, функции распределения и критерии согласия 3. Определительные испытания: оценка надежности непараметрическим методом, оценка надежности параметрическим методом.
4. Контрольные испытания: одноступенчатый контроль, последовательный контроль, планы контроля показателей надежности.
5. Расчет показателей надежности по известным функциям распределения:
экспоненциальное и двухпараметрическое экспоненциальное распределение, нормальное и логарифмически нормальное распределение, распределение Вейбулла.
6. Расчет показателей надежности системы: виды соединения элементов, расчет показателей надежности системы.
7. Методы расчета комплексных показателей надежности, расчет комплексных показателей надежности технологической системы.
8. Расчет по моделям физических процессов разрушения: расчет надежности деталей машин, расчет надежности соединений деталей машин, расчет надежности передач.
3.3 Примерный перечень расчетно-графических работ 1. Определение показателей надежности машины непараметрическим и параметрическим методами.
2. Оценка показателей надежности по цензурированным выборкам.
4 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Основная литература 1. Схиртладзе, А. Г. Надежность и диагностика технологических систем / А. Г. Схиртладзе, М. С. Уколов, А. В. Скворцов; под ред. А. Г. Схиртладзе. – Москва : Новое знание, 2008. – 518с., ил.2. Решетов, Д. Н. и др. Надежность машин / Д. Н. Решетов и др. – Москва : Высшая школа, 1988. – 238 с.
3. Кубарев, А. И. Надежность в машиностроении / А. И. Кубарев. – Москва : Издательство стандартов, 1989. – 224 с.
4. ГОСТ 27.504-84. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по цензурированным выборкам. – Москва : Издательство стандартов, 1984. – 28 с.
4.2 Дополнительная литература 1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения. – Москва : Издательство стандартов, 1989. – 24 с.
2. Сорин, Я. М. Физическая сущность надежности. – Москва : Издательство комитета стандартов, 1969. – 80 с.
3. Каллакот, Р. А. Диагностирование механического оборудования / Пер.
с англ. – Ленинград : Судостроение, 1980. – 296 с.
«