pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Эти данные получены расчетом или в результате программных испытаний. Модель параметрического отказа дает возможность рассчитать показатели надежности по каждому выходному параметру станка. На рис. 9.7 приведена структурная схема алгоритма прогнозирования параметрической надежности станка, когда нагрузки р и скорости о относительного скольжения в изнашивающихся направляющих станка подчиняются законам усеченного нормального распределения, параметры которых известны (р„, о, о,,, а.), а коэффициент износа Й имеет равномерное распределение (от йш„до йп,,„).
Расчет ведется с применением метода статистических испытаний (метода Монте-Карло) и состоит из Ф циклов (Ф)120), для каждого из которых входные данные (р, о, а, А) выбирают как случайные в соответствии с их законами распределения. Эти законы получены на основании статистического анализа технологических процессов для заготовок, обрабатываемых на станках данной модели и применяемых режимов их обработки. Операторы 8, 6 служат для выбора значений р, о и й для каждого цикла. Для этого происходит обращение к подпрограммам «ГАУСС» (для нормального закона) и «РАВН» (равномерное распределение) (операторы 4 и 7). Затем проводится расчет скорости изнашн- Начало г ВВод данных: ~брср> Вяъ ~ср.
Ъэ аср, о„~.,„'~,„,т,,Х.',„ Подпрограмма „ГЯУСС" Выбор значений р и ч Да 5 О~р <ртак Нет Ж$~4 Утак Выбор значенид А 7 Подпрограмма „РАВН" 8 Расчет скорости изнашибания 8'=~рч 9 Расчет коз~~ьидиента Вх 10 Расчет скорости изменения параметра 3"х=ВхУ 11 Выбор параметра а Ю Подпрограмма „/АУСС" Срок службы Т Хтак ~Г» 11ет 15 п=У Яа ~~ Нет 0<а <Хаак 17 Подпрограмма °,ГИСТ" 1б Построение гистограммы 18 Расчет Р(Й при 1- ='7р 19 Печать 20 Конец рис.
9.7. Структурная схема алгоритма прогнозиро- вания параметрической надежности станка вания у (оператор 8) и коэффициента В, оценивающего влияние износа на выходной параметр станка [например, по формуле (9.13)1. При линейной зависимости между износом и выходным параметром скорость изменения выходного параметра у =В р. Для расчета случайного времени Т работы станка до предельного состояния Хп, по точности необходимо выбрать параметр а (операторы 11 и 12), который также распределен по известному закону нормального распределения. Совершая данную процедуру расчета (оператор 14) Ф раз, получают массив значений Т~, Т~, Т~, по которому строится гистограмма, отражающая закон распределения 1(с) (операторы 1б и 17).
При заданном ресурсе Тр рассчитываются вероятность безотказной работы Р(1) (оператор 18) и другие показатели надежности. Если необходимо повысить надежность, надо провести расчеты по данной программе с измененными входными параметрами, отражающими результат конструктивно- технологических мероприятий, и оценить их результативность. Если входные параметры распределены не по нормальному, а по другим законам распределения, выраженным аналитически или графически (гистограммы), то в проведенной структуре алгоритма будут изменены подпрограммы для выбора случайных значений варьируемого параметра в соответствии с заданным законом распределения.
9.5. Оценка надежности слОжных систем При расчете показателей надежности следует учитывать, что станок и тем более станочные модули и комплексы являются сложными системами, состоящими из большого числа деталей, узлов, подсистем. Под сложной системой понимают объект, предназначенный для выполнения заданных функций, который может быть расчленен на элементы, каждый из которых также выполняет определенные функции и находится во взаимодействии с другими элементами системы. Понятие сложной системы условно. Его можно применять к отдельным узлам и механизмам (коробка скоростей, револьверная головка), к машинам (станок, робот) и к системам машин (цех машиностроительного завода, автоматическая станочная линия).
Большей сложностью обладают, как правило, автоматизированные системы. При анализе надежности сложных систем их разбивают на элементы (звенья) с тем, чтобы вначале рассмотреть параметры и характеристики элементов, а затем оценить работоспособность всей системы. Элемент — это составная часть сложной системы, которая может характеризоваться самостоятельными входными и выходными параметрами. Выходные параметры каждого элемента при их изменении в процессе эксплуатации должны учитывать требования, предъявляемые к надежности всей системы.
Если рассмотреть выходные параметры каждого элемента (может быть один или несколько параметров), то они могут по-разному влиять на формирование выходного параметра всей системы Х, определяющего ее надежность. Можно выделить три основных свойства этих параметров (рис. 9.8): Рнс. 9.8. Выходные параметры элементов сложной снстемы Х~ — изменение параметра влияет на работоспособность лишь самого элемента; отказ данного элемента ведет, как правило, к отказу изделия; Х2 — параметр участвует в формировании одного (или нескольких) выходных параметров всего изделия; его изменения должны учитываться в совокупности с изменением параметра данной категории для других элементов; по отклонению от номинала только данного параметра нельзя судить об отказе элемента 1см., например, формулу (9.14)1; Хэ — параметр влияет на работоспособность других элементов; его изменение для остальных частей изделия аналогично изменению внешних условий работы (например, повышение температуры и вибраций, газовыделения и т.
п.). Каждый параметр может обладать одним или несколькими из перечисленных свойств. В зависимости от того, какие свойства выходных параметров элементов преобладают, будут формироваться и основные черты сложных изделий. Если все элементы имеют параметры первого типа (Х~), то надежность такого элемента может быть определена независимо от других частей системы. В этом случае получим систему, состоящую из отдельных частей, надежность которых задана или может быть определена 121.
Анализ надежности таких систем, как правило, более прост, поскольку элементы работают как независимые, и для обеспечения надежности ".истемы необходимо и достаточно обеспечить езотказную работу каждого элемента в отделы асти. С позиций надежности могут быть следующие структуры сложных систем; расчлененные, у которых надежность отдельных элементов может быть заранее определена, так как отказ элемента можно рассматривать как независимое событие; связанные, у которых отказ элементов является зависимым событием, связанным с изме-. нением выходных параметров всей системы; комбинированные, состоящие из подсистем со связанной структурой и с независимым формированием показателей надежности для каждой из подсистем. При возможности расчленения сложной системы на элементы, для каждого из которых можно отдельно определить вероятность безотказной работы, для расчета ее надежности широко используют структурные схемы 12, 5~.
Для независимых элементов применяют теорему умножения теории вероятностей, когда вероятность безотказной работы сложного изделия, состоящего из и элементов, (9.22) где р; — вероятность безотказной работы ~-го элемента. Значение р; каждого элемента формируется под влиянием процессов старения или внешних воздействий и является функцией времени. Для повышения надежности сложных систем применяют метод резервирования 12, Ь~. Вероятность безотказной работы системы с резервными элементами, каждый из которых способен выполнять заданные функции: или при р=р~=р2=...=р; Р(~) = 1 — (1 — р), где т — число элементов системы.
Формула (9.24) применима при постоянном (нагруженном) резервировании, когда (т — 1) резервных элементов постоянно присоединены к основному и находятся в одинаковом с ним режиме работы. Примером применения резервных элементов в станках может служить постановка дополнительных фильтров в гидро- системах, когда при засорении одного фильтра другой продолжает функционировать, обеспечивая работоспособность системы. Особенность структур механических систем станков заключается в том, что метод резервирования сравнительно редко применяют в чистом виде. Для повышения надежности станков характерно применение принципа избыточности, который является более общим, чем резервирование. Создание запасов прочности, износостойкости (например, за счет увеличения площади опорных поверхностей), жесткости, виброустойчивости, теплостойкости и т.
и. приводит к тому, что повышается запас надежности, поскольку область состояний изделия удаляется от предельных значений параметра. В применении методов расчета надежности сложных систем для машин и станков имеется своя специфика по сравнению с методами, которые разработаны для радиоэлектронных комплексов и устройств 151. Разраооп ка мероприятий по побышению надежноопи Фактические показатели надежности Проектные показатели надежности Граднение показателей Опытный ооразец Проект станка Герийныд ооразец Зксплуата Ремонт Программные испытания Гполные) Программные испытания (сокращенные1 Годержание ремонтнык радот Отказы при .эксплуатации Расчеты Для машиностроения более характерно наличие таких выходных параметров отдельных элементов, которые участвуют в формировании выходных параметров всего изделия (параметры типа Х2, см.
рис. 9.8). В этом случае элементы нельзя считать независимыми и для каждого из них самостоятельно определять показатели надежности (например, вероятность безотказной работы) . Здесь необходимо рассматривать систему или подсистему в целом и учитывать как участие каждого элемента в формировании выходного параметра системы, так и их взаимное влияние на работоспособность (выходные параметры типа Хз). Для станочных механических систем наиболее характерен случай, когда при расчете надежности нельзя применять формулу (9.22), а необходимо рассматривать весь механизм или узел в целом и оценивать процесс изменения выходного параметра.
Рассматривать станки и станочные комплексы как сложную систему с независимыми элементами можно в следующих основных случаях: для больших систем, состоящих из отдельных машин, агрегатов, подсистем, которые могут функционировать самостоятельно (автоматическая линия, гибкая производственная система); для нескольких независимых выходных параметров станка; для систем, состоящих из отдельных агрегатов, особенно в тех случаях, когда их принцип работы и особенность функционирования представляют самостоятельную конструктивную единицу (узлы гидросистем, целевые узлы станков — коробка скоростей, механизм загрузки и др., особенно при модульном принципе компоновки станков (см.
гл. 11). Все перечисленные случаи условны, и требуется предварительный анализ для решения вопроса о возможности расчленения изделия на независимые элементы или подсистемы. Рис. 9.9. Источники информации о надежности станка 9.6. Основные методы повышения надежности станков В распоряжении конструктора, технолога, эксплуатационника всегда имеется широкий ассортимент методов и средств для повышения надежности станка и его элементов. Однако для сокращения затрат необходимо, во-первых, стремиться к обеспечению требуемого уровня надежности (а не вообще к его повышению) и, во-вторых„проводить целенаправленные мероприятия по улучшению тех характеристик, которые в наибольшей степени определяют надежность станка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
