_3-Надежность (Лекции ОПиЭНТО), страница 2

Случайными факторами являются: наличие зазоров в направляющих приз­мы и механизма накалывания; геометрическая неточность приварки иголок по окружности; их изогнутость; уровень заострения и т.д. В результате при тех или иных неблагоприятных сочетаниях в очередном рабочем цикле иголка может войти в стекло не по центру и согнуться.

Таковы факторы возникновения отказов только на одной рабочей позиции. Но таких позиций три, и в каждой накалываются новые свои, так что к моменту завершения сборки каждый из штабиков будет находиться в своем температур­ном режиме, в различных фазах температурного расширения стекла, и это после разборки оправки может привести к перекосам элементов, нарушению их про­странственного расположения по соосности и перпендикулярности.

Все указанные факторы усугубляются при длительной эксплуатации, когда все больше проявляются износ сопрягаемых поверхностей, коррозия, коробление, загрязнение и разрегулирование.

Приведённый пример иллюстрирует ситуацию, когда появление отказа означает отсутствие результата - сборка ЭОС не выполнена.

П ример 2 . Иллюстрацией технологической (параметрической) надеж­ности, когда отказ означает получение продукции, не соответствующей требова­ниям качества, может служить процесс глубокого сверления отверстий в корпус­ных деталях на агрегатных станках или на станках с ЧПУ (рис. 4.3).

Идеальная схема с направлением инструмента посредством кондукторной втулки приведена на рис. 4.3, а. Соответствующие кинематические, прочностные и другие расчеты позволяют обеспечить частоту вращения сверла и подачу, а также прочность инструмента диаметром d, а следовательно, получение отверстия без каких-либо отклонений центра сверла от заданной координатной точки О (отклонение x1 = 0). Тем самым, при идеальных условиях взаимодействия между шпинделем, инструментом, кондукторной втулкой и обрабатываемым изделием нахождение оси отверстия в пределах допуска δ должно обеспечиваться независимо от длины втулки l1, расстояния между втулкой и торцом l2, зазора между втулкой диаметром D и инструментом диаметром d. Однако стабильное условие х1 – 0 может быть обеспечено при абсолютной соосности между шпинделем и кондукторной втулкой, т.е. при отсутствии биения шпинделя и погрешностей закрепления детали в зажимном приспособлении.

Реально даже в новых, неизношенных станках при каждом очередном рабо­чем цикле станка х₁, т.е. отклонение оси отверстия от номинальной точки О, будет случайной величиной (рис. 3.3, б). Это обусловлено несоосностью между осью втулки и шпинделем Δ₁ погрешностью изготовления и сборки, а также биением оси инструмента, которое в процессе его вращения имеет переменный знак (±Δ₂). При движении инст­румента вдоль кондукторной втулки он контактирует с кром­ками втулки, происходит его изгиб, величина которого зави­сит от зазора между отверстием втулки и сверлом диаметром d, от длины втулки l₁, а также несо­осности Δ₁ и биения Δ₂. Поэтому ось инструмента неизбежно от­клоняется от оси втулки на вели­чину, зависящую и от расстояния между торцом и деталью l₂.

Так как Δ₂ является знако­переменной величиной в процессе каждого оборота, момент соприкосновения вершины сверла с изделием случа­ен при каждом новом ходе сверла. Отклонение оси отверстия относительно оси кондукторной втулки является случайной величиной не только по абсолютному значению, но и по направлению. Поле рассеяния положений оси отверстия с раз­личной величиной вероятности попадания оси в каждую точку внутри эллипса по­казано на рис. 3.3, б.

При каждом новом срабатывании станка благоприятное сочетание числовых значений определяющих параметров (например, погрешность базирований дан­ной детали имеет тот же знак, что и несоосность шпинделя со втулкой) говорит о нормальном срабатывании и получении изделия, отвечающего требованиям каче­ства. Неблагоприятное сочетание свидетельствует о параметрическом отказе: деталь обработана, однако требования качества не выдержаны.

В процессе эксплуатации станка числовые значения определяющих пара­метров не остаются неизменными во времени. Так, износ кромок кондукторной втулки (функция исходных погрешностей, зазора и длины втулки, сил обработки и т.д.) приводит к увеличению хаотичности положения вершины сверла в момент соприкосновения с изделием (рис. 3.3, в), а следовательно, и эллипса рассеяния положения оси отверстия. Поскольку в общем случае износ кромок по окружно­сти неодинаков (Δh₁, Δh₁). может измениться не только величина, но и форма эллипса рассеяния, а также его положение ио отношению к точке О, так как од­новременно происходит износ направляющих силовой головки или стола (сме­щение шпинделя относительно втулки), а также износ и ослабление зажимного приспособления.

Как видно, постоянно действующими факторами, порождающи­ми отказы, являются: несоосность шпинделя с кондукторной втулкой, зазор между втулкой и инструментом и др.; циклическими - отклонение вершины инструмента от оси вращения, биение, погрешность позицио­нирования и др.; монотонно-действующими - износ кондукторных втулок и направляющих, разрегулирование зажимного приспособления, попадание грязи и стружки в зазоры.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое надёжность машины?

2. Найдите определение термина «надёжность» по ГОСТ 24.002-2009. Сравните с определением, приведённым в данном пособии.

3. Что такое «работоспособное» и «неработоспособное» состояние машины? В чём отличие приведенных состояний машины с понятиями «функционирующее» и «нефункционирующее» оборудование.

4. Поясните: отказ – это состояние, при котором машина перестаёт работать, останавливается?

5. Перечислите основные факторы возникновения отказов. Какие факторы возникновения отказов можно назвать систематическими?

6. Приведите собственные примеры отказов по причине систематических факторов.

7. Приведите собственные примеры отказов от циклически действующих факторов.

8. Приведите пример необратимых факторов, влияющих на возникновение отказов.

9. Какие факторы возникновения отказов являются обратимыми. Приведите пример.

10. Какой отказ следует отнести к отказу функционирования? Приведите пример отказа функционирования машины (станка).

11. Какой отказ следует отнести к параметрическому отказу? Приведите пример параметрического отказа установки.