Машины электрические авиационные. Методы расчета количественных показателей безотказности

УДК 629.7.064.5.001.24

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие методы позволяют:
1) оценить соответствие расчетных показателей безотказности электрической машины требованиям технического задания (ТЗ);
2) выявить наименее надежные узлы и элементы конструкции электрической машины с целью разработки мероприятий по повышению показателей безотказности электрической машины в1 целом;
3) выбрать вариант конструкции электрической машины или отдельных узлов;
4) определить необходимые исходные данные для расчета показателей безот­казности по видам отказов систем генерирования, электроснабжения или приводов, в состав которых входит электрическая машина.
1.2. Блочная структура расчета обеспечивает итерационную процедуру выбора вариантов конструкции узлов и электрической машины в целом.
Если расчетные показатели безотказности окажутся ниже заданных, то оцени­вается влияние отдельных составных частей на безотказность электрической ма­шины в целом и разрабатываются необходимые меры по обеспечению заданной на­дежности, после чего производится повторный проверочный расчет.
1.3. Расчет количественных характеристик показателей безотказности элек­трической машины необходимо производить в следующем порядке:
1) анализируются влияния отказов составных частей на работоспособность электрической машины в целом применительно к определенным условиям, режиму и продолжительности работы;
2) составляется формула расчета;
3) вычисляются количественные показатели безотказности составных частей электрической машины;
4) вычисляются количественные показатели безотказности по видам отказов;
5) вычисляются количественные показатели безотказности электрической ма­шины в делом, которые сравниваются с заданными в ТЗ.
1.4. К методам повышения показателей безотказности электрической машины относятся:
1) совершенствование составных частей;
2) облегчение режимов и условий работы составных частей;
3) резервирование;
правильное установление сроков службы, частоты проверок и регламентных работ
.
4)
1.5. Источниками информации для расчета количественных показателей безотказ­ности электрической машины в целом являются показатели безотказности ее сос­тавных частей.
Исходные данные для определения количественных показателей безотказности составных частей электрической машины:
1) ТЗ на данную электрическую машину;
2) чертежи;
3) расчетные формуляры;
4) действующая техническая документация;
5) статистические данные об-отказах аналогичных электрических машин, вы­явленных при эксплуатации.

2. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

2.1. Расчет вероятности безотказной работы электрической машины (PSM(t)) У Г?
при условии независимости отказов ее составных частей производится по формуле т
Р^>Пр1(»’ (1)
где /р - число составных частей;
Pj(t) - вероятность безотказной работы / -й составной части (І = /77)
электрической машины;
t - расчетное время работы электрической машины (1ч полета, 1 полет, ресурс и т.д.), ч.
2.2. Средняя наработка на отказ ( ) в часах определяется по формулам:
ТО -Рзм (і) ПрИ Р>0'99*
Тд = С при р6 0,99. (3)
1л ~р Тії
гэм1
2.3. При расчете рассматриваются:
1) шарикоподшипниковые опоры;
2) обмотки;
3) встроенные выпрямительные устройства;
4) щеточно-коллекторные узлы;
5) элементы защиты и прочие узлы и детали.

где
Л. - интенсивность отказов 1 -го элемента зашиты /нго типа при условии независимости отказов ( / = 1, 2, . .... т* );
fpj - число элементов в защите J -го типа; ( у = 1, 2, . . ., );
P3j (fp) = e'W (5)
где
P3j (t/>)
- вероятность безотказной работы элемента защиты j -го типа за назначенный ресурс tp .
кой

3. РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫХ ОПОР

3.1. Вероятность безотказной работы шарикоподшипниковых опор электричес- машины (РдуІЇ)} определяется по формуле

рш(^-п“гРш.(Р), (6)
где
V -
вероятность безотказной работы / -й шарикоподшипниковой опоры ( / = 1, 2 ^)» определяемая по формуле
Рші(і^Р1(^Рісмрі(у>0^ (7)
где Р> (Lp) - вероятность невозникновения усталостного разруше­ния / -го шарикоподшипника,
Р: - вероятность безотказной работы шарикоподшипник
1см
ков, отказ которых происходит по причине потери консистентной смазкой смазочных свойств,
1(Гр "> О) “ вероятность обеспечения рабочего внутреннего за­зора / -го шарикоподшипника;
число шарикоподшипниковых опор электрической машины = 1; 2).

ОСТ 1 00151-88 с, 8,
3.1.1. Вероятность невозникновения усталостного разрушения Z -го шарико­подшипника (7^ fZ^^aa время последнего полета в течение наработки Lpt опреде­ляется по формуле
/“/ / . /,// /Z - / J.11
-о',43[Ь^г-Л2!) '(~V-a!S) j p,(Lp}-e L[ H‘

ОСТ 1 00151-88 с. 6
Для шарикоподшипников, изготавливаемых по ЕТУ-1ОО, значения коэффициен­та а в зависимости от класса точности выбираются в соответствии с табл. 1.
Таблица 1
Класс точности - шарикоподшипн ика
°23
О
1,5
2
4,0
4

5
3,0
6

Динамическая грузоподъемная сила (С) в Ньютонах для радиальных и радиально­упорных шарикоподшипников, диаметр которых не превышает 25,4 мм, вычис-

где f - коэффициент, зависящий от геометрии деталей шарикоподшипника, точно-
сти их изготовления и материала, выбираемый по табл. 2 в зависимос- flC COS а
ти от типа шарикоподшипника и значения соотношения ■ — — ;
DO
• номинальный угол контакта шарикоподшипника (для радиальных шарико­подшипников Л = 0°),...°;
• число тел качения в одном ряду шарикоподшипника;
OI
ЗЕ
Z
Таблица 2

cos а
fc
c^cosa
fc

1 5813 J

0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18
0,20
467,0
491,0
511,0
529,0
544,0
556,0
575,0
589,0
596,0
599,0
599,0
0,22 0,24
0,26 0,28
0,30 0,32
0,34 0,36
0,38 0,40
596,0
590,0
582,0
572,0
560,2
548,0
533,0
517,0
500,0
483,0
1 Инв. № дубликата
1 ^нв подлинника 1

Z СО X

Ж
со м ж
ЄІ
ЭЕ

°f=Gf+F6,
G2-G2 + F62
б, = G; + Fк
/ і ду

so

1

OCT 1 00151-88 c, 8

3) координата точек приложения суммарных нагрузок от элементов ротора ,5,).
. При расчете значений реакций и в опорах вала направление реакции
передачи Р учитывается при условии наиболее неблагоприятного случая, а именно:

—

вертикально вверх - при расчете ;
вертикально вниз - при расчете R% .
Расчет значений Rn производится только в случае передачи вращения посред­ством зубчатых шестерен или упругой муфты.
В случае шлицевого или шпоночного соединения между ведущим и ведомым валом значение R =0.
Сила реакции передачи в Ньютонах определяется по формуле

ИН 3
Rn=Kn~-10, (14)
о

где Кп - коэффициент, учитывающий способ передачи вращения (для упругой муф­ты = 0,30, а для зубчатых шестерен = 1,05);

ЛЛ - номинальный вращающий момент, Н*мм; н
- радиус делительной окружности шестерен или окружности кулачков

муфты, мм.
Номинальный вращающий моментопределяется по формулам: пля элрктпоптчиратоля л

Мн = 95500 для генератора р
Ми- 95500
где Р - номинальная мощность, кВт; н
Р? - активная мощность на выходе, кВт;
Ns изм.
flt) <0 X
Ol
ЭЕ

7} - КПД генератора;
И - средняя частота вращения, об/мин;

CO
CO to
Z я / > (15)
50 Е t.
N /г/ 1
где f • - суммарное время работы электрической машины во всех
режимах, ч.
Расчет значения силы ОМП (F& ) в Ньютонах производится при условии жесткого вала и оппеделяется по rhonMvne
І Инв. Ns дубликата
І Инв Nt подлинника
F6l=Kol^(so'>' (16)
где t - количество элементов ротора ( /'я /77^), Для бесконтактных
синхронных генераторов /77^ = 3;
Кд - коэффициент, определяемый как значение силы ОМП, возникающей при эксцентриситете воздушного зазора в 1 мм, Н/мм;

OCT 1 00151-88 С. 9

т (eQ} - математическое ожидание эксцентриситета воздушного зазора элек­трической машины, мм.
Расчет значения Кп. производится для каждого элемента ротора по формуле W/
' ’J р
39240 CKgJtLDBg (17)
где расчетный коэффициент полюсной дуги;
Z - активная длина ротора, мм;
27 - диаметр ротора, мм;

— магнитная индукция в воздушном зазоре в эксплуатационном режиме работы машины, Тл;
Kq - коэффициент воздушного зазора (коэффициент Картера);
б^ - номинальное значение воздушного зазора, мм.
Математическое ожидание эксцентриситета воздушного зазора элект-
рической машины в миллиметрах определяется по формуле
2
*(*<,}= ТГ Яd8>
7-/
где / - количество шарикоподшипников;

" математическое ожидание эксцентриситета воздушного зазора электрической машины, обусловленного / —Й опорой в миллиметрах, определяемое по формуле
% //З, 2 )
W *№ л/ +гОі)+0’г1(Б<М + №В‘(‘) ’ (19)

і co а ж £
Ns изв.І
'/-/ // 1 Г/-/ г /«7 /
где /я# - число зазоров, определяющих эксцентриситет;

Af- - максимально возможный посадочный зазор между сопрягае­мыми поверхностями деталей» мм;
Л . яг Л* A,J 1 9 ГО

5813 I
где Д - верхнее предельное отклонение на сопрягаемый размер охва­тывающей детали, мм;
.//
Л - нижнее предельное отклонение на сопрягаемый размер охва­тываемой детали, мм.
Значения д' и Д" подставляются в формулу с сохранением своего знака. При отрицательном результате принимается Д;= 0,
1 Инв. N* дубликата
І Инв № подлинника ]
Гщ - внутренний радиальный зазор шарикоподшипника, мм;
тБ - число рассматриваемых биений () • относящихся к статору;
~ ^имально возможное биение цилиндрических поверхностей любой детали, относящейся к статору, мм;

ГЯ - число рассматриваемых вращающихся биений в
сяшихся к ротору;
Б'цд) - максимально возможное вращающееся биение поверхностей детали, относящейся к ротору,
Значения реакций в опорах ( R и ) в Ньютонах определяются по формулам:
(21)
Д Si +Rn(S0S }
R, - F , (22)
°
где /77 - число элементов ротора;
G- - суммарная нагрузка І -го элемента ротора, Н;
Sq - расстояние между опорами вала ротора, мм;
$• - координата точки приложения нагрузки Z -го элемента ротора, мм;
&п - сила реакции передачи, Н;
S - координата точки приложения сипы реакции передачи, мм.
3.1.1.2. Осевая нагрузка шарикоподшипника (Rq) рассчитывается по фор­мулам:
1) для радиального плавающего подшипника р f
где - коэффициент трения "сталь по стали" ( ~ 0,15);
2) для фиксированного подшипника (24)
где Aq - сила поджатия пружины (при наличии в конструкции осевого поджима), 1 Н;
- масса вала и деталей, находящихся на валу, кг.
3.1.1.3. Коэффициенты X и Y для однорядных радиальных и радиально-упор- Rn
ных шари