Обеспечение надежности машин резервированием

05.20.03 УДК 631.3-192

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МАШИН РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ

© 2017

Лисунов Евгений Алексеевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Технический сервис» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино

Аннотация

Введение. Для обеспечения заданного уровня надежности применимы различные виды резервирования.

Материалы и методы. На примере автомобиля показана эффективность структурного и функционального резервирования. Приведены примеры резервирования и результаты расчетов показателей надежности путем изменения прочности деталей.

Результаты. Показана эффективность различных видов резервирования отдельных систем и элементов автомобиля. Показано, что используемая система резервирования на современном автомобиле позволяет повысить его надежность почти в 3 раза. При необходимости дальнейшего повышения надежности следует выявлять и использовать возможные способы резервирования остальных более слабых элементов.

Обсуждение. Для большинства деталей, работающих при значительных нагрузках, заданный уровень надежности можно обеспечить нагрузочным резервированием путем обоснования необходимого запаса прочности или улучшением качества обработки рабочих поверхностей.

Заключение. Расчеты показали, что 7,6 процента деталей могут сломаться в заданных условиях работы. Если такой результат не удовлетворяет заданным требованиям: обеспечить работоспособность детали в 99 % случаев, т. е. вероятность отказа не более 1 %, необходимо увеличить прочность (выбрать другой материал или способ упрочнения) или уменьшить рассеяние прочности, т. е. улучшить качество обработки детали (снизить шероховатость, упрочнить галтели и т. п.). Вычислим требуемые значения прочности и рассеяния в заданных условиях. Решая основное уравнение прочности относительно переменных, получены искомые значения прочности и рассеяния. Показано, что достаточно увеличить коэффициент запаса прочности до Кз = 2,6 или уменьшить рассеяние прочности в 2 раза, чтобы снизить вероятность отказа полуосей до 1 процента.

Ключевые слова: виды резервирования, временное, задание, запас прочности, машины, нагрузочное, обеспечение, оценка, примеры расчетов, прочность деталей, работоспособность, скользящее, структурное, схемы соединения, уровень надежности, функциональное, элементы, эффективность.

Для цитирования: Лисунов Е. А. Обеспечение надежности машин резервированием // Вестник НГИЭИ. 2017. № 4 (71). С. 44-50.

RELIABILITY SUPPORT OF MACHINES BY REDUNDANCY

© 2017

Lisunov Eugenii Alekseevich, the doctor of technical sciences, the professor of the chair «Technical services» Nizhny Novgorod state university of engineering and economics, Knyaginino

Annotation

Introduction. To ensure a specified level of reliability is applicable to various types of redundancy.

Materials and Method. On the example of the car shows the efficiency of structural and functional redundancy. Examples of redundancy and the results of calculations of reliability indices by changing the strength of the parts.

Results. It is showed the effectiveness of different types of redundancy of separate systems and elements of the car. It was shown that the redundancy system on a modern car, allows increasing its durability by almost 3 times. If you need to further improve the reliability to identify and use possible ways of reservation other weaker elements.

Discussion. For most components operating at high loads, a given level of reliability can provide a redundant load path of justifica-tion of the required margin of safety or improve the quality of processing of working surfaces.

Conclusion. The calculations showed that 7, 6 percentage of parts can break under specified conditions of operation. If such a re-sult does not meet the specified requirements: provide performance details in 99 % of cases, i.e. the probability of fail-ure not more than 1 %, increase the strength (to select a different material or method of hardening) or decrease the scattering strength, i.e. to improve the quality of processing of details (to reduce roughness, to harden the fillet, etc.). Calculate the required values of strength and scattering in the given conditions. Solving the basic equation of the rela-tive strength of the variables obtained in the desired strength values and scattering. It is shown that it is

sufficient to increase the factor of safety to KZ = 2.6 or reduce the scattering strength in 2 times to reduce the probability of failure of axle shafts to 1 percent.

Keywords: kinds of reservation, machines, temporary, task, margin of safety, charging, provision, valuation, examples of calcula-tion, strength of details, operability, sliding, structural, connection schemes, reliability level, functional, elements, efficiency.

Введение

Современный автомобиль состоит из различных элементов (агрегатов, узлов и деталей) более 5 000 наименований. Если при отказе одной детали (узла) происходит отказ всей машины, такое соединение называют последовательным, и для обеспечения заданного уровня безотказной работы надежность каждой детали должна быть на порядок выше заданного уровня надежности машины [1, с. 50]. При недостаточной надежности отдельных деталей (узлов) проводится резервирование, как способ обеспечения надежности машины за счет использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций.

Материалы и методы

Рассмотрены современные виды резервирования [2, с. 10] и показаны методы расчета их эффективности:

- структурное путем введения дополнительных (резервных) элементов (например, 4,6,8 цилиндров двигателя, запасное колесо и т. п.) - рис.1. Структурное резервирование может быть: общим, при котором резервируется объект в целом; раздельным, при котором резервируются отдельные элементы или их группы. При резервировании за-

мещением функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента (лампа освещения). Скользящее резервирование, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы (запасное колесо). Резервирование с восстановлением, при котором восстановление отказавших основных или резервных элементов возможно без нарушения работоспособности объекта в целом и предусмотрено эксплуатационной документацией;

- временное, при котором используется резерв времени для выполнения установленного задания;

- функциональное, при котором используется способность объекта перераспределять выполнение функций между элементами (двухконтурная тормозная система автомобиля с диагональным разделением контуров);

- нагрузочное, при котором повышенная прочность детали позволяет воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных.

Для обеспечения надежности современные машины обычно используют смешанное резервирование, которое включает сочетание различных видов резервирования в одном и том же объекте.

ТС

ЧИНИН

Рисунок 1 - Структурная схема автомобиля: Д - четырехцилиндровый двигатель, Тр - трансмиссия, Хч - ходовая часть, Ру - рулевое управление, К1-К4 - колеса, р - запасное колесо, ТС - двухконтурная тормозная система

Оценка эффективности структурного резервирования при конструировании проводится расчетным путем. При последовательном соединении элементов надежность объекта всегда ниже надежности самого слабого элемента, так как вероятность безотказной работы (ВБР) равна произведению ВБР отдельных элементов:

ра№ = рд • ртр • рхч • рру • рк1 • рк2 • рк3 • рк4 " ртс-

В приведенной схеме применено раздельное постоянное резервирование двигателя (4 цилиндра), при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента (цилиндра) в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений.

При параллельном соединении цилиндров, работающих постоянно при одинаковой нагрузке,

вероятность безотказной работы (ВБР) двигателя повышается и зависит от числа не отказавших цилиндров, способных обеспечить работоспособность всего автомобиля. Для определения ВБР

двигателя при условии, что работоспособными будут не менее трех цилиндров (хр>3) из четырех (п=4), рассмотрим возможные сочетания событий [5, с. 162].

Таблица 1 - Возможные сочетания событий и их вероятности при работе 4-х или 3-х цилиндров

Событие Работают все цилиндры Отказал один цилиндр

Номера цилиндров 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Вероятности ргр2ф3ф4 q•р2•рз•р4 р1^2ф3ф4 ргр2^3ф4 ргр2ф3^4

Обозначения: 2 - номер отказавшего цилиндра, p, q - ВБР и вероятность отказа цилиндра

Накопленная вероятность биноминального распределения при числе работающих цилиндров хр=4 и хр=3 равна сумме событий

4 4 !

Рд(Хр *3) = ХОП"Х = Рп(х = 4) + Рп(х = 3) =

Х=?х!(п-х)Г

4•3 • 2-1

1.2 • 3 • 4 • (4-4)!

рУ4-4) +

4•3 • 2•! 3

1 2 • 3 • (4 - 3)!

pзq(4-3) = 1 рУ + 4 • p3q1

где Схп = (n!/x!(n-x)!) - число сочетаний из п элементов по х элементов в сочетании.

Расчетные формулы для решения подобных задач при разном числе параллельно соединенных однотипных элементов - п можно получить путем разложения бинома Ньютона (p+q)n в степенной ряд:

(p+q)2 = p2+2pq+q2 = 1, (p+q)3 = p3+3p2q+3pq2+q3 = 1, (p+q)4 = p4+4p3q+6p2q2+4pq3+q4 = 1,

(р+Я)6 =

p6+6p5q+15p4q2+20p3q3+15p2q4+6pq5+q6 = 1,

(р+Я)8 =

p8+8p7q+28p6q2+56p5q3+70p4q4+56p3q5+28p2q6+8

pq7+q8 = 1.

В этих уравнениях первый член выражения обозначает ВБР всех элементов одновременно, второй - вероятность отказа одного элемента и ВБР -остальных, первые два члена - вероятность отказа не более одного элемента и т. д. Последний член выражает вероятность отказа всех элементов [20, т. 8, с. 232].

Результаты

Например, определим вероятность безотказной работы (ВБР) и вероятность отказа четырехцилиндрового двигателя: при вероятности отказа каждого цилиндра р = 0,80.

Для не резервированной системы (когда двигатель работоспособен только при работе всех 4 цилиндров хр=4): Рд(хр=4) = Р4 = 0,804 = 0,41. Вероятность отказа: Q(t)=1- P(t) = 0.59.

Если при отказе одного цилиндра (Хр>3) автомобиль может выполнять заданные функции, ВБР двигателя равна:

РД (хр > 3) = 0,804 • 0,200 + 4 • 0,803 • 0,201 = 0,41 + 0,41 = 0,82 .

Вероятность отказа равна Q(t)=1-P(t) = 0,18, т. е. снизилась в 3,3 раза!

При скользящем ненагруженном резервировании замещением, когда запасное колесо может заменить любое отказавшее основное колесо, и при экспоненциальном распределении наработки на отказ, ВБР ходовой части равна:

Р,ч.(' )= е-п • ю • 1

, п • ю Л (п • ю • 1) (п • ю • 1) 0 1 +-+ --— +...+---—

1!

2!

где ю - параметр потока отказов рабочего элемента (колеса); пю - параметр потока отказов не резервированной системы; п - число рабочих элементов в системе; mo _ число резервных элементов; k = mo/n- кратность резервирования.

Например, k = mo/n t=100 ч (5000 км), получим: Без резервирования:

Рх.ч.(1 = 100) = е-

= е

= 1/4, ю=110-3 отк/ч и

= 0,67; Q(t) = 0,33.

При наличии одного резервного колеса га0=1получим:

= 0,67 • (1+0,4) = 0,938.

Рх.ч.(1 = 100) = е-' [1+^ ] = е-40,001100 [1+

О© = 1 - Р© = 1 - 0,938 = 0,062

Вероятность отказа снизилась в 5,3 раза. Следовательно, ненагруженное резервирование более эффективно, т. к. запасной элемент (колесо) не работает до момента замены.

Средняя наработка на отказ не резервированной системы равна:

3

т

о

Т =

1

1

= 250 ч/отк.

4ю 4 • 0.001 При наличии резерва (т0 =1) получим:

Трк=Т0(т0+1)=500 ч/отк.

При экспоненциальном распределении минимальная наработка до отказа с вероятностью 0,90 вычисляется по формулам:

Q(t) = 0,90 = 1 - ехр(-пюг) = 1 - exp(-4 • 0,001^ г).

Ттш = 1п(0,90)/(-0,004) = 26ч.

Особое внимание следует уделять резервированию с восстановлением, когда восстановление отказавших элементов технически возможно без нарушения работоспособности объекта в целом. Например, при ремонте поврежденного колеса автомобиль может выполнять свои функции, но при этом время восстановления колеса не должно превышать минимальной его наработки до отказа. Но лучше иметь резервный фонд оборотных аналогичных узлов (агрегатов) в ремонтной мастерской [10, с. 9; 11, c. 216] для оперативной замены отказавших элементов.

В современных автомобилях применяется двухконтурная гидравлическая тормозная система с диагональным разделением контуров (ТС - рис. 1), т. е. используется функциональное резервирование, когда при отказе одного из контуров системы работает второй контур, обеспечивающий остановку автомобиля с достаточной эффективностью. Определим ВБР системы при условии:

Р2 = Р3 = 0,90; Р4=Р5 = 0,95. При таком соединении элементов решение проводится по блокам: сначала определяется ВБР одного контура (блока): Рф1 = Рф2 = Р2-Р5 = Р3-Р4 = 0,90-0,95 = 0,855.

Затем определяем ВБР обоих контуров тормозной системы одновременно (при их дублировании - параллельном соединении): Ртс = 1 - (1 - Рф1)(1 - Рф2) = 1 - (1 - 0,855)(1 -0,855) = 0,98. Тогда надежность всего автомобиля: - без резервирования:

Особое внимание следует уделять деталям, подвергающимся случайным поломкам вследствие внезапных перегрузок.

Для большинства деталей, работающих под механической нагрузкой, заданный уровень надежности можно обеспечить нагрузочным резервированием путем вычисления необходимого запаса прочности [8, с. 12; 13, с. 121; 19, с. 142]. При известном распределении нагрузки (Н) и прочности (П) отказ детали произойдет в том случае, когда нагрузка превысит прочность (заштрихованная область на рис. 2).

Возможность появления отказа оценивается вероятностью случайного события: Q(Н>П) - заштрихованная зона на графике. При законах нормального распределения нагрузки и прочности указанная вероятность определяется по формулам [14, с. 154; 15, с. 127]:

Q(H > П) = F(z) = |e

-z/2

dz = Ф[(Н - П)^ aH +аП ] = O(z),

где Н, П - средние значения нагрузки и прочности, МПа; он, оп - средние квадратичные отклонения (рассеяние) нагрузки и прочности, МПа;

z = (Н -П)/VaH2 +a„2

вспомогательная переменная; Ф(z) - табличная функция нормального распределения.

Пример. На полуось автомобиля действует крутящий момент, создающий касательные напряжения тн = 160 МПа, при рассеянии стн = 50 МПа. Конструктором выбран материал - сталь 45Х, обеспечивающий коэффициент запаса Кз = 2, то есть [т] = 320 МПа, при стп = 100 МПа. Определить вероятность внезапного отказа полуоси.

Решение. Вероятность отказа равна:

Q(H > П) = Ф^) = Ф

н - [х]

|/°н +аП

= Ф

160 - 320

V502+1002

= Ф[-1,43] = 0,076.

Решение. Вероятность отказа равна:

Pa(t) = Рд • ртр • рхч • рру • рк1 • рк2 • рк3 • рк4 "ртс =

0,41Ю,9Ю,9Ю,9^0,905Ю,905Ю,905Ю,905^0,855= 0,20; - с резервированием:

РаР(1) = РДРЕЗ • РТР • РХЧ • РРУ • (РК1 • РК2 • РК3 • РК4)РЕЗ • РТСРЕЗ =

= 0,82Ю,9Ю,9Ю,9Ю,938^0,98 = 0,55.

Следовательно, используемая система резервирования на современном автомобиле позволяет повысить его надежность почти в 3 раза. При необходимости дальнейшего повышения надежности следует выявлять возможные способы резервирования остальных более слабых элементов.

Q(H > П) = Ф^) = Ф

н - [х]

=Ф

160 - 320

л/502 +1002

= ф[- 1,43] = 0,076.

Следовательно, 7,6 процента деталей могут сломаться в заданных условиях работы. Такой результат не удовлетворяет заданным требованиям: обеспечить работоспособность детали в 99 % случаев, т.е. вероятность отказа не более 1 %. Для этого необходимо увеличить прочность - [т] (выбрать другой материал или способ упрочнения) или уменьшить рассеяние прочности - сп, то есть улучшить качество обработки детали (снизить шероховатость, упрочнить галтели и т. п.).

0

Рисунок 2 - Распределение нагрузки (Н) и прочности (П) детали Таблица 2 - Эффективность видов резервирования

Вид резервирования Кратность резерва Вероятность безотказной работы Вероятность отказа Кратность увеличения надежности

без резерва резервирован без резерва резервирован.

Постоянное нагруженное 1/4 0,41 0,82 0,59 0,18 в 3,3 раза

Скользящее ненагруженное 1/4 0,67 0,938 0,33 0,062 в 5,3 раза

Функциональное 1/2 0,855 0,980 0,145 То=250 мч 0,020 То=500 мч в 7,2 раза в 2 раза

Общее машины 0,20 0,55 0,80 0,45 в 1,8 раза

Нагрузочное детали Кз=2,6 - - 0,076 0,010 В 7,6 раза

Вычислим требуемые значения прочности и ее рассеяния в заданных условиях. Сначала найдем квантиль - z: значение аргумента при заданном значении функции Ф^) = 0,010. Из таблиц [9, с. 12] по величине Ф(ъ) находим: ъ = -2,30.

Тогда: 2 = -2,30 =

а/502 +°п

Решая последнее уравнение относительно [т] или сп, получим искомые значения прочности и рассеяния:

- либо [т] = 420 МПа, при сп = 100 МПа,

- либо [т] = 320 МПа, при сп = 45 МПа.

Обсуждение

Как видим, достаточно увеличить коэффициент запаса прочности до Кз = 2,6 или уменьшить рассеяние прочности в 2 раза, чтобы снизить вероятность отказа полуосей до 1 процента.

Такое обеспечение надежности деталей машин называют параметрическим резервированием [1, с. 229; 7, с. 423], так как связано с изменением расчетных характеристик (параметров) нагрузки и прочности деталей. Задача проектировщика заключается в отдалении момента наступления отказа, то есть момента достижения параметрами их предельных состояний: превышения нагрузки над прочностью.

Поскольку параметры нагрузки и прочности являются случайными величинами и в зависимости

от условий эксплуатации имеют рассеяние в определенных пределах (например,±3о для нормального распределения - рис. 2), то расчеты необходимо проводить с учетом принятых законов распределений этих величин [20, т. 8, с. 286]. Параметрическое резервирование широко используется при конструировании машин, а также при их ремонте, когда появляется возможность не только восстановить размеры изношенных деталей, но и повысить их износостойкость и динамическую прочность. Это может быть достигнуто путем применения износостойких покрытий и перспективных способов упрочнения.

Заключение

В условиях реальной эксплуатации широко используется метод ненагруженного структурного резервиро-вания запасными элементами. При этом можно неоднократно заменять отказавшие детали и узлы запасными частями. К структурному резервированию иногда относят и профилактическое обслуживание машин, при котором улучшаются характеристики узлов и агрегатов (замена смазки, регулировка, подтяжка резьбовых креплений и т. п.), чем обеспечивается надежность всего объекта. Грамотным выбором оптимальной периодичности обслуживания можно существенно повысить ресурс основных объектов.

Особое внимание сегодня уделяется предре-монтному диагностированию и упреждающей за-

мене элементов, которые не обеспечивают безотказность объекта на заданный послеремонтный период работы. Такое резерви-рование занимает промежуточное положение между параметрическим и структурным. Его называют структурно-параметрическим резервированием, так как оно требует применения запасных элементов для выбракованных деталей и повышения коэффициента запаса по параметрам прочности или износостойкости для оставленных для дальнейшей работы. Более перспективным представляется широкое оснащение машин датчиками и указателями технического состояния и качества выполнения технологического процесса. Это требование наиболее актуально для мобильной техники, работающей вдали от базы обслуживания.

Следовательно, для решения проблемы обеспечения надежности машин резервированием необходим комплексный подход к оценке всех причин потери работоспособности и обоснованному выбору возможного метода резервирования. Показано, что наиболее эффективным является смешанное резервирование, с использованием скользящего резервирования с замещением и восстановлением отказавших элементов без нарушения работоспособности объекта в целом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анилович В. Я., Гринченко А. С., Литви-ненко В. Л. Надежность машин в задачах и примерах: учебник. Харьков. Око. 2001. 320 с.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

3. РД 50-54-82-88. Выбор способов и методов резервирования.

4. Райкин А. Л. Вероятностные модели функционирования резервных устройств. М. : Наука. 1968. 303 с.

5. Лисунов Е. А. Практикум по надежности технических систем: Учебное пособие. 2-е изд. СПб. : Изд-во «Лань». 2015. 240 с.

6. Лисунов Е. А. Сборник задач и упражнений по надежности технических систем. Н.Новгород: РИО НГСХА. 2003. 97 с.

7. Проников А. С. Параметрическая надежность машин. М. : Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана. 2002. 560 с.

8. Решетов Д. Н. Работоспособность и надежность деталей машин: учебное пособие. М. : «Высшая школа». 1974. 206 с.

9. Шор Я. Б. Таблицы для анализа и контроля надежности. М. : «Советское радио». 1968. 288 с.

10. Кравченко И. Н., Зорин В. А., Пучин Е. А., Бондарева Г. И. Основы надежности машин: Учебное пособие. 2 т. 2007. Ч. 1. 224 с. Ч.2. 260 с.

11. Пучин Е. А. Надежность технических систем: учебник. М. : УМЦ «Триада». 2005. 353 с.

12. Шкловский В. Н., Питухин А. В., Костю-кевич В. М. Надежность лесозаготовительных машин и оборудования. СПб. : Изд-во «Лань». 2016. 288 с.

13. Гусев А. С. Надежность механических систем и конструкций при случайных воздействиях. М. : МГТУ «НАМИ». 2000. 284 с.

14. МР 189-85. Надежность в технике. Выбор вида распределений. Методические рекомендации.

15. Малафеев С. И., Копейкин А. И. Надежность технических систем. Примеры и задачи: учебное пособие. СПб. : Изд-во «Лань». 2012. 320 с.

16. Ушакова И. А. Надежность технических систем: справочник. М. : Радио и связь. 1985. 608 с.

17. Зорин В. А. Основы работоспособности технических систем. М. : ООО «Магистр-Пресс». 2005. 536 с.

18. Зубарев Ю. М. Технологическое обеспечение надежности эксплуатации машин. СПб. : Изд-во «Лань». 2016. 320 с.

19. Кубарев А. И. Надежность в машиностроении. 2-е изд. М. : Изд-во стандартов. 1989. 224 с.

20. Надежность и эффективность в технике: справочник: в 10 т. М. : Машиностроение. 1986. 1990.

REFERENCES

1. Anilovitch V. Y. Nadeznostmaschin v zadachah i primerah: uchebnik (Reliability of machines in exercisees and examples: tutorial), Kharkov, Oko, 2001. 320 pp.

2. GOST 27.002-89. Nadezhnost' v tekhnike. Os-novnyeponyatiya. Terminy i opredeleniya (Reliability in tech-nology. Basic concepts. Terms and Definitions).

3. RD 50-54-82-88. Vyborsposobov i metod-ovrezervirovaniya (Choice of ways and methods of reservation).

4. Rajkin A. L. Veroyatnostnye modeli funkcion-irovaniya rezervnyh ustrojstv (Probabilistic models of back up devices functioning), M, Nauka, 1968, 303 pp.

5. Lisunov E. A. Praktikum po nadezhnosti tekhnicheskih sistem: Uchebnoe posobie (Practical training of tech-nical systemsreliability: A manual), 2-e izd, SPb, Izd-vo «Lan'», 2015, 240 pp.

6. Lisunov E. A. Sbornik zadach i uprazhnenij po nadezhnosti tekhnicheskih system (Collection of tasks and exercises of technical systems reliability), N. Novgorod, RIO NGSKHA, 2003, 97 pp.

7. Pronikov A. S. Parametricheskaya nadezhnost' mashin (Parametric reliability of machines), M, Izd-vo MGTU im. N. EH. Baumana, 2002, 560 pp.

8. Reshetov D. N. Rabotosposobnost' i nadezhnost' detalej mashin: uchebnoeposobie (Performance

and reliability of machine parts: a training manual), M, «Vysshayashkola», 1974, 206 pp.

9. SHor YA. B. Tablicydlyaanaliza i kontrolyan-adezhnosti (Tables for analysis and control of reliability), M, «Sovetskoe radio», 1968, 288 pp.

10. Kravchenko I. N., Zorin V. A., Puchin E. A., Bondareva G. I. Osnovy nadezhnosti mashin: Uchebnoeposobie: v 2 t (Fundamentals of machine reliability: Textbook: in 2 books), 2007, CH.1, 224 pp.

11. Puchin E. A. Nadezhnost' tekhnicheskih sis-tem: uchebnik (Reliability of technical systems: a textbook), M, UMC «Triada», 2005, 353 pp.

12. SHklovskij V. N. Pituhin A. V., Kost-yukevich V. M. Nadezhnost' lesozagotovitel'nyh mashin i oborudovaniya (Reliability of harvesting machines and equipment), SPb, Izd-vo «Lan'», 2016, 288 pp.

13. Gusev A. S. Nadezhnost' mekhanicheskih sis-tem i konstrukcij pri sluchajnyh vozdejstviyah (Reliability of mechanical systems and structures with random influences), M, MGTU «NAMI», 2000, 284 pp.

14. MR 189-85. Nadezhnost' v tekhnike. Vy-borvidaraspredelenij. Metodicheskierekomendacii (Reliability in technology. Choice of the type of distributions. Guidelines).

15. Malafeev S. I., Kopejkin A. I. Nadezhnost' tekhnicheskih sistem. Primery i zadachi: uchebnoe posobie (Reliability of technical systems. Examples and tasks: a tutorial), SPb, Izd-vo «Lan'», 2012, 320 pp.

16. Ushakov I. A. Nadezhnost' tekhnicheskih sis-tem: spravochnik (Reliability of technical systems: a reference book), M, Radio i svyaz', 1985, 608 pp.

17. Zorin V. A. Osnovy rabotosposobnosti tekhnicheskih system (Basics of working capacity of technical systems), M, OOO «Magistr-Press», 2005, 536 pp.

18. Zubarev YU. M. Tekhnologicheskoe obespechenie nadezhnosti ehkspluatacii mashin (Technological maintenance of reliability of operation of machines), SPb, Izd-vo «Lan'», 2016, 320 pp.

19. Kubarev A. I. Nadezhnost' v mashinostroenii (Reliability in mechanical engineering), 2-e izd, M, Izd-vo standartov, 1989, 224 pp.

20. Nadezhnost' i ehffektivnost' v tekhnike: sp ravochnik: v 10 t (Reliability and efficiency in technology: a handbook: in 10 books), M, Mashinostroenie, 1986, 1990.

Дата поступления статьи в редакцию 12.01.2017, принята в печать 24.02.2017.

05.20.02 УДК 621.314.2

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ УСТАНОВКИ С КОНЦЕНТРИЧЕСКИМИ СФЕРАМИ ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ СЫРЬЯ

© 2017

Белов Александр Анатольевич, кандидат технических наук, доцент Волжский филиал ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический

университет (МАДИ)» г. Чебоксары (Россия), Жданкин Георгий Валерьевич, кандидат экономических наук, доцент, первый проректор, проректор по учебно-методической работе ФГБОУ ВО «Нижегородская ГСХА», г. Нижний Новгород (Россия), Новикова Галина Владимировна, доктор технических наук, профессор, Волжского филиала ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический

университет (МАДИ)» г. Чебоксары (Россия), Тончева Нина Николаевна, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой ФГБОУ ВО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»

Аннотация

Введение. Описана сверхвысокочастотная установка, содержащая три генератора, резонатор, образованный между концентрически расположенными сферами, и шнековый измельчитель. Обоснованы конструкционно-технологические параметры установки. Сверхвысокочастотная (СВЧ) установка с резонатором, образованным между двумя сферами для термомеханического разрушения сырья, содержит концентрически соос-но расположенные сферы из неферромагнитного материала.

Материалы и методы. На наружную сферу установлены СВЧ-генераторы по вершинам условного равностороннего треугольника так, что излучатели направлены в пространство между сферами, средний периметр которого равен кратной половине длины волны. Внутренняя вращающаяся сфера выполнена с шероховатой поверхностью, покрытой абразивным материалом. Диаметр внутренней сферы чуть больше вписанной сферы в условный равносторонний треугольник. К наружной сфере пристыкован шнековый нагнетатель-измельчитель с загрузочным патрубком и выгрузной патрубок с электроприводным ударным элементом. Верхняя и нижняя части наружной сферы перфорированы.