Построение и количественный анализ дерева отказов насоса

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

 

 

Кафедра «Машиноведения, проектирования, стандартизации и сертификации»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Надежность и контроль качества»

 

«Построение и количественный анализ дерева отказов насоса»

 

 

 

 

Выполнила:

Ст. гр. ТСС-411

Туча Л.Г.

Проверил:

д.т.н., профессор

Карпычев В.А.

 

 

 

 

Москва 2013

Содержание

 

 

1 Описание конструкции

Конструкция насоса состоит из трех узлов: корпуса, ротора, крышки.

Узел корпуса включает в себя корпус (6) сложной формы с отверстиями и втулку (5). В узел корпуса входят гильза (4), внутреннее отверстие которой имеет эксцентриситет по отношению к ее внешнему цилиндру, и штифт (10).

Узел ротора состоит из ротора (7), имеющего паз. Также узел ротора включает в себя две пластины (2) и пружину (3).

В узел крышки входит крышка (1) с тремя сквозными отверстиями. Узел крышки состоит из трех винтов (8) и трех пружинных шайб (9).

 

 

 

2 Описание сборки

Располагаем корпус цилиндрической частью вверх. В центральное отверстие запрессовываем втулку и переворачиваем корпус. В гладкое глухое отверстие вставляем технологический стержень. Гильзу отверстием меньшего диаметра надеваем на технологический стержень и вставляем в центральное отверстие корпуса. Вытаскиваем технологический стержень и на его место вставляем штифт. Корпус поднимаем, в центральное отверстие квадратной части вставляем до упора ротор концом меньшего диаметра. Кладем корпус на стол горизонтально.

Располагаем одну из пластин отверстием вверх, вставляем в него пружину. Другую пластину надеваем на свободный конец пружины. Пластины сжимаем, поворачиваем в вертикальной плоскости так, чтобы пружина располагалась горизонтально. Берем корпус квадратной стороной вверх и вставляем пластины в паз ротора до упора. Сверху устанавливаем крышку углублениями вверх. Отверстия крышки соотносим с глухими отверстиями с резьбой в корпусе. Расположив шайбу горизонтально, опускаем её в углубление крышки. Вставляем в отверстие винт резьбовой частью вниз и закручиваем до упора.

 

 

 

3 Описание конструкции с элементами сборки

Конструкция насоса состоит из трех узлов: корпуса, ротора, крышки.

Узел корпуса включает в себя корпус сложной формы с отверстиями и втулку, запрессованную в цилиндрическую часть корпуса.   В узел корпуса входят гильза, расположенная в центральном отверстии квадратной части корпуса, и штифт, фиксирующий положение гильзы в корпусе.

Узел ротора состоит из ротора, установленного в центр корпуса.  Также узел ротора включает в себя две пластины, в отверстия которых вставлена пружина.

В узел крышки входит крышка с тремя сквозными отверстиями. Узел крышки состоит из трех пружинных шайб, расположенных в углублениях крышки, и трех винтов.

 

 

 

4 Описание работы

В исходном положении одна из пластин находится между входным и выходным отверстиями. При вращении ротора пластина движется в сторону входного отверстия, в зоне всасывания образуется разрежение, и жидкость заполняет свободный объем. Ширина отверстия превышает ширину пластины, поэтому при нахождении пластины напротив отверстия не происходит полного перекрытия. Когда пластина проходит отверстие, закачанная жидкость изолируется между двумя пластинами и перемещается до открытия выходного отверстия.

 

 

5 Разработка дерева отказов

5.1 Обоснование основной функции

5.1.1 Формулировка основной функции

Насос предназначен для перекачивания жидкости.

5.1.2 Формулировка главного отказа

Насос не перекачивает жидкость.

5.1.3 Проверка формулировки основной функции на отношение к изучаемому объекту

Проверим данную формулировку на: а) наличие причин, относящихся непосредственно к объекту и приводящих к событию главного отказа; б) наличие причин, не относящихся к объекту, но приводящих к событию главного отказа.

В качестве причины а рассмотрим излом пружины. В результате излома пружины пластины не прижимаются к стенкам гильзы, свободный объем постоянный, разряжение отсутствует, и жидкость не закачивается в насос. Излом пружины относится к объекту и приводит к событию главного отказа.

В качестве причины б рассмотрим отсутствие жидкости. Тогда при вращении пластин образуется разряжение, но жидкость не закачивается. Согласно формулировке наступает отказ, однако насос исправен. Данная причина не относится к изучаемому объекту и приводит к главному отказу.

Вывод: необходима корректировка основной функции.

5.1.4 Формулировка основной функции

Насос предназначен для создания разряжения в зоне всасывания.

5.1.5 Формулировка главного отказа

Насос не создает разряжение в зоне всасывания.

5.1.6 Проверка формулировки основной функции на отношение к изучаемому объекту

Проверим данную формулировку на: а) наличие причин, относящихся непосредственно к объекту и приводящих к событию главного отказа; б) наличие причин, не относящихся к объекту, но приводящих к событию главного отказа.

В качестве причины а рассмотрим излом пружины. В результате излома пружины пластины не прижимаются к стенкам гильзы, свободный объем остается постоянным и разряжение не возникает. Излом пружины относится к объекту и приводит к событию главного отказа.

В качестве причины б рассмотрим отсутствие жидкости. Тогда при вращении пластин объем изменяется – образуется разряжение. Данная причина не относится к изучаемому объекту и не приводит к главному отказу.

Рассмотрим событие – отсутствие вращения ротора. При нахождении ротора в состоянии покоя свободный объем постоянный и разряжение не образуется. Причина не относится к объекту, но приводит к главному отказу.

Вывод: необходима корректировка основной функции.

5.1.7 Формулировка основной функции

Насос предназначен для совершения требуемого преобразования объема.

5.1.8 Формулировка главного отказа

Насос не совершает требуемое преобразование объема.

Под требуемым преобразованием объема понимается его увеличение в зоне всасывания, затем изоляция и перенос, уменьшение в зоне нагнетания.

5.1.9 Проверка формулировки основной функции на отношение к изучаемому объекту

Проверим данную формулировку на: а) наличие причин, относящихся непосредственно к объекту и приводящих к событию главного отказа; б) наличие причин, не относящихся к объекту, но приводящих к событию главного отказа.

Рассмотрим излом пружины в качестве причины а. При изломе пружины пластины не прижимаются к стенкам гильзы, свободный объем остается постоянным, следовательно, не происходит требуемого преобразования. Излом пружины относится к объекту и приводит к событию главного отказа.

В качестве причины б рассмотрим отсутствие жидкости. При отсутствии жидкости пластины вращаются, в зоне всасывания объем возрастает, изолируется и перемещается в зону нагнетания, затем объем уменьшается. Данная причина не относится к изучаемому объекту и не приводит к главному отказу.

Рассмотрим отсутствие вращения ротора в качестве причины б. В данном случае пластины не движутся и преобразование объема не происходит. Отсутствие вращения ротора не относится к изучаемому объекту, но приводит к главному отказу.

В данной формулировке функции слово «совершение» подразумевает наличие движения в работоспособном состоянии. Заменим его на «обеспечение». После замены получим следующую формулировку основной функции: насос предназначен для обеспечения требуемого преобразования объема.

5.1.10 Формулировка главного отказа

Насос не обеспечивает требуемое преобразование объема.

5.1.11 Проверка формулировки основной функции на отношение к изучаемому объекту

Рассмотрим отсутствие вращения ротора в качестве причины б. В данном случае пластины остаются неподвижными и требуемого преобразования объема не происходит. Однако событие главного отказа не наступает, т.к. насос находится в работоспособном состоянии, а значит обеспечивает требуемое преобразование объема.

 

 

 

5.2 Построение дерева отказов

5.2.1 Разложение главного отказа на составляющие

Главный отказ:

Д = насос не обеспечивает требуемое преобразование объема.

Под требуемым преобразованием объема понимается его увеличение в зоне всасывания, изоляция и перенос, затем уменьшение в зоне нагнетания.

Преобразование объема происходит при условии изоляции входного отверстия от выходного. На небольшом участке между отверстиями ротор плотно прилегает к гильзе. Пластины прижимаются к стенкам гильзы за счет пружины. Сверху полость между ротором и гильзой прикрыта крышкой. При вращении ротора пластина проходит мимо входного отверстия и начинает отдаляться от него. Пространство между ротором, гильзой и пластиной увеличивается, образуется разряжение. Когда вторая пластина проходит входное отверстие, объем между пластинами изолируется и переносится за счет вращения ротора. При открытии выходного отверстия объем начинает уменьшаться.

При отсутствии изоляции входного отверстия от выходного или неплотном прилегании пластин к стенкам гильзы требуемое преобразование объема не обеспечивается. Сформулируем неблагоприятное событие:

А = не обеспечивается требуемая изоляция.

При неплотном прилегании крышки не образуется разряжение в зоне всасывания, происходит утечка в наружное пространство и, следовательно, не обеспечивается требуемое преобразование объема. Сформулируем неблагоприятное событие:

В = не обеспечивается требуемая герметичность.

Преобразование объема происходит за счет движения пластин. При невозможности передачи вращения к пластинам требуемое преобразование объема не обеспечивается. Сформулируем неблагоприятное событие:

С = не обеспечивается передача вращательного движения.

Наличие любого из сформулированных неблагоприятных событий приводит к главному отказу, поэтому при построение дерева отказов используется оператор «или».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д - насос не обеспечивает требуемое преобразование объема;

А - не обеспечивается требуемая изоляция;

В - не обеспечивается требуемая герметичность;

С - не обеспечивается передача вращательного движения.

5.2.2 Разложение события А на составляющие

Неблагоприятное событие:

А = не обеспечивается требуемая изоляция.

При неплотном прилегании пластин к стенкам гильзы возникает нарушение изоляции, как переносимого объема, так и входного отверстия от выходного. Сформулируем неблагоприятное событие:

А1 = нарушение плотности прилегания пластин.

При неплотном прилегании ротора к стенке гильзы образуется связь входного отверстия с выходным, что приводит к нарушению изоляции. Сформулируем неблагоприятное событие:

А2 = нарушение плотности прилегания ротора.

Изоляция обеспечивается плотным прилеганием поверхностей пластин и ротора к поверхности гильзы. Износ поверхности гильзы приводит к нарушению изоляции. Сформулируем неблагоприятное событие:

А3 = нарушение поверхности гильзы.

Каждое из сформулированных событий приводит к неблагоприятному событию А, поэтому применяется оператор «или».

 

 

 

 

 

 

 

 

А - не обеспечивается требуемая изоляция;

А1 - нарушение плотности прилегания пластин;

А2 - нарушение плотности прилегания ротора;

А3 - нарушение поверхности гильзы.

5.2.3 Разложение события А1 на составляющие

Неблагоприятное событие:

А1 = нарушение плотности прилегания пластин.

Плотность прилегания пластин обеспечивается пружиной. Неисправность пружины приводит к нарушению плотности прилегания пластин. Царапины и сколы на поверхности пластин также приводит к нарушению плотности прилегания. Сформулируем неблагоприятные события:

А11 = неисправность пружины;

А12 = нарушение поверхности пластин.

Наличие хотя бы одного из сформулированных событий приводит к нарушению плотности прилегания пластин, поэтому используется оператор «или».

 

 

 

 

 

 

 

 

А1 - нарушение плотности прилегания пластин;