pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 118
Текст из файла (страница 118)
При испытании новых конструкций нередко возникают такие взаимодействия, влияющие на точность станка, которые не выявляются п ри изолированной оценке его геометрической точности, жесткости и других показателей, определяемых при стандартных испытаниях. Поэтому при исследовательских испытаниях новых моделей станков часто применяют специальные виды и методы испытаний для более полной оценки качества станка.
Зти испытания, как правило, проводят по окончании исследовательских работ для определения характеристик станков, для изыскания новых методов измерения параметров, для проверки теоретических расчетов, применных при проектировании станка. При комплексных испытаниях стремятся найти дополнительные характеристики качества станка, глубже исследовать взаимодействие всех элементов станка, более полно учесть условия его работы при использовании в производстве. Испытание станков на надежность производится для того, чтобы определить, сохранится ли достигнутое качество станка в течение заданного периода эксплуатации.
Зто испытание должно быть проведено до начала эксплуатации серии станков, чтобы не допускать отказов, выявившихся лишь в процессе эксплуатации, и гарантировать эффективное использование станка в производстве. Определение показателей надежности станка является сложной задачей, так как необходимо учитывать следующее: во-первых, при испытании надо за сравнительно короткий промежуток времени оценить, как будет работать станок в течение длительного периода его эксплуатации; во-вторых, для определения показателей надежности надо получить статистические данные, а при испытании опытных образцов можно использовать лишь один-два станка; в-третьих, для станков характерен широкий диапазон режимов работы и условий эксплуатации.
Наибольшее распространение в настоящее время получили кратковременные, ресурсные и эксплуатационные испытания станков на надежность. Кратковременные испытания — это такие испытания, при которых оценивается безотказность работы станка за смену, сутки, неделю или другой сравнительно непродолжительный промежуток времени. Они выявляют малостойкие и дефектные элементы станка, но не могут характеризовать его параметрическую надежность. Для отказавших деталей определяют наработку на отказ или параметр потока отказов (см. гл. 9). Кратковременные испытания на надежность проводят также при работе сложных станочных систем, например автоматических линий, когда в течение заданного периода времени возникают разнообразные, сравнительно легко устранимые отказы и дается статистическое описание потока отказов.
При таких испытаниях фиксируют, как правило, лишь недопустимые и легко устранимые отказы, а параметрическая надежность объекта не оценивается. Параметр потока отказов, который определяется при этих испытаниях, является необходимым, но не достаточным для характеристики надежности сложных систем. Главная задача при испытании на надежность технологических систем — определение изменения их выходных параметров, в первую очередь связанных с точностью обработки за весь период эксплуатации. Эксплуатационные испытания представляют собой систему наблюдений за работающими станками с применением статистических методов обработки информации о возникающих отказах.
Статистические данные о потере работоспособности элементов и узлов станка, об отказах станка по показателям точности, полученные в процессе его эксплуатации и ремонта, позволяют с большой достоверностью определить показатели надежности для данной модели с учетом различных режимов работы и условий эксплуатации. Основной недостаток статистических методов заключается в том, что полные данные о надежности можно получить через длительный период времени тогда, когда станки уже устарели и нужна оценка надежности новых моделей станков.
Поэтому при проектировании новой модели станка данную информацию можно использовать лишь частично для узлов, которые не подверглись изменению по сравнению с прототипом, и для оценки «слабых» узлов прототипа. Ресурсные испытания предназначены для оценки ресурса станка по точности. Если испытания проводить без форсирования режима работы станка, то их длительность будет весьма велика, а полученные результаты отразят лишь свойства данного станка при принятых условиях испытания. Поэтому при проведении ресурсных испытаний быстрейшее - получение информации достигается благодаря применению ускоренных или специальных методов испытания.
Ускоренные испытания на надежность лишь в отдельных случаях позволяют получить показатели надежности за сравнительно короткий промежуток времени. Различают форсированные испытания, основанные на интенсификации процессов, вызывающих отказы или повреждения, и сокращенные испытания без интенсификации этих процессов. Сокращение длительности испытаний за счет непрерывной работы объекта дает заметный эффект лишь для тех его механизмов, которые мало загружены в процессе нормальной эксплуатации.
Например, работа механизма загрузки станка-автомата занимает незначительную долю времени в цикле станка. Поскольку современные станки работают в интенсивных условиях эксплуатации с высоким коэффициентом использования, применение такого метода ускорения испытания для всего станка не дает заметного эффекта. Форсирование режимов испытания благодаря применению при испытании более высоких нагрузок и скоростей по сравнению с эксплуатационными интенсифицирует процессы повреждения и ускоряет наступление отказа, но искажает, как правило, физическую картину этих явлений. Метод ускоренных испытаний следует применять с учетом того, что работа механизмов при форсированных режимах может вызывать новые явления при протекании процессов старения и разрушения, не характерных для условий эксплуатации, и качественно изменить картину отказов.
В этом случае пересчет показателей надежности на нормальные условия работы изделия может привести к грубым ошибкам. Существуют многочисленные примеры успешного проведения форсированных испытаний на надежность сравнительно простых изделий и механизмов с учетом одного превалирующего процесса разрушения, например изнашивания. Но проведение таких испытаний для станка в целом, особенно когда это связано с показателями точности его работы, не рекомендуется.
Ускорить получение информации о потере станком точности можно также путем повышения точности измерений. Такие методы, как измерение износа с применением радиоактивных изотопов, измерение точности перемещения движущихся тел с помощью лазерной техники, применение высокочувствительных датчиков для определения деформации, позволяют более точно регистрировать изменения параметров, характеризующих начальное состояние изделия.
Повышение точности измерения параметров станка дает наибольший эффект в том случае, если дополнительно прогнозировать процесс дальнейшей потери станком работоспособности. Основные принципиальные недостатки применяемых в настоящее время стандартизованных методов испытания станков седующие: все виды испытаний проводятся обособленно; нет установившегося понятия о выходных параметрах станка, определяющих его работоспособность; при испытании станка не учитывается вероятностная природа всех явлений; как правило, не применяются тестовые методы диагностирования, которые дают обширную информацию о состоянии станка; не применяются методы прогнозирования для оценки возможных изменений параметров станка в предполагаемых условиях эксплуатации; практически не используются возможности ЭВМ для управления процессом испытаний и прогнозирования возможного изменения состояния станка.
Эти недостатки устраняются при применении специальных методов испытания, к которым относится программный метод. 17.3. Программный метод испытания станков Повышение эффективности методов испытания и диагностирования метеллорежущих станков для оценки их технического уровня, получение наиболее полной информации о состоянии машины по параметрам качества, прогнозирование надежности на стадии испытания опытного образца, сокращение времени проведения испытаний являются необходимыми условиями для быстрейшего освоения новых моделей станков.
Этим условиям удовлетворяет программный метод испытания ~61. Программный метод испытания следует применять в основном для опытных образцов новых моделей станков, к точности и параметрической надежности которых предъявляют высокие требования. Одной из основных особенностей программного метода является управление ходом испытания по программе, заложенной в ЭВМ и отражающей весь диапазон условий эксплуатации станка. Основная цель программных испытаний— оценить реакцию станка на весь спектр внешних воздействий, отражающий эксплуатационные нагрузки, и выявить области состояний для регламентированных выходных параметров станка. В качестве выходных параметров станка выбирают показатели точности осуществления движений формообразующих узлов (см. подразд.
2.2) . По результатам испытания станка области состояний сравнивают с соответствующими областями работоспособности (область допустимых значений выходных параметров). В результате определяют показатели качества станка и, в первую очередь, запас надежности по каждому из параметров, а также вероятност-ные Область работоспособности устанавливают исходя из требований к точности изготовляемых изделий с учетом той доли погрешностей обработки, которую вносит станок (см. подразд.
2.1). Условия эксплуатации и их стохастическую природу учитывают, проводя испытания при одновременном действии силовых и тепловых факторов с программным нагружением работающего станка с помощью специальных устройств. Условия испытаний должны отражать спектр эксплуатационных воздействий. При этом выходные параметры могут определяться как в вероятностной трактовке (полная характеристика области состояний), так и при экстремальных условиях (оценка границы области состояний) . Испытание состоит из большого числа циклов, каждый из которых отражает одну из комбинаций возможных воздействий на станок.
Такое испытание требует применения программных нагрузочных устройств, имитирующих силовые и тепловые воздействия на станок. Обработка на станке образца (типовой детали) выполняется лишь для подтверждения достоверности информации, полученной при программном нагружении станка, и для установления степени адекватности условий испытания реальным условиям работы станка.
Испытании сочетаются с прогнозированием надежности (см. подразд. 9.4) . При этом исходными данными являются результаты проводимых испытаний и априорная информация о процессах, приводящих к изменению начальных характеристик станка. Испытания проводят в специально оборудованных испытательно-диагностических центрах (комплексах), где обеспечиваются программное нагружение станка, измерение необходимых параметров и обработка информации на ЭВМ. В процессе испытания ЭВМ выполняет следующие функции: обрабатывает и хранит результаты испытаний; обрабатывает априорную информацию об эксплуатационных нагрузках и условиях эксплуатации, об изностостойкости материалов, применяемых для базовых элементов, о требованиях к точности обработки и другие данные„ характерные для данной испытуемой модели станка; осуществляет программное управление режимами работы станка и специальными нагру-.
зочными устройствами, включая имитацию внешних воздействий — изменение значений,и направления сил, наложение спектра вибраций, управление тепловыми потоками и др.; осуществляет прогноз о возможном изменении. выходных параметров станка и производит расчеты показателей качества и параметрической надежности станка. На рис, 17.1 показана структура (а) испытательно-диагностического комплекса и пример ансамбля траекторий (б)' ползуна шпиндельной бабки, полученный при программном испытании многоцелевого станка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
