металло и автоматы (841805), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Основным показателем станка является точность обработки. которая должна сохраняться в течение заданного периода времени. Во-вторых, показатели долговечности всего станка должны характеризовать его способность выполнять свои функции с минимальными затратами на замену износившихся деталей, подналадку, ремонт и обслуживание. Чем меньше суммарные затраты времени и средств, идущие на восстановление работоспособности станка в течение всего периода эксплуатации, тем выше его долговечность. Показателем, определяющим долговечность станка, может служить коэффициент технического использования Т ХТ ° (144) где Т, — время работы станка за некоторый период эксплуатации; ХТ „,. — суммарное время простоев станка из-за его ремонта и технического обслуживания.
Потребность в ремонте и техниче-: ском обслуживании зависит от технического уровня станка. На время его простоев влияет система органнзацин-, ремонта (см. гл. !3). Для каждого типа станка время ремонта и организационные методы его осуществления регламентированы системой ППР. 1 Кд— т~ 1+Х— т~ (145) При периодических ремонтах, когда одновременно ремонтируется группа Коэффициент технического использо; ванин — безразмерная величина (О< <К,„<1), и чем выше его значение, ь тем долговечнее машина. Он равен ве,' роятности того, что в данный, произ'' вольно взятый момент времени станок ::. работает, а ие ремонтируется. Оценку :: долговечности станка целесообразно относить ко всему периоду его эксплуатации или минимум до капитального :: ремонта. В этом случае К,„превраща' ется в коэффициент долговечности К,.
Если же при подсчете времени : простоев не учитывают запланирован,': ные ремонты и техническое обслужи.' вание, а берут лишь время. идущее ;. на ликвидацию внезапно возникающих ::, отказов, то коэффициент технического использования превращается в коэффи:: циент готовности К,. Ремонтопригодность — это свойство изделия, которое заключается в его :;, приспособленности к предупреждению, ' обнаружению и устранению отказов и : повреждений путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Таким образом, ремонтопригодность, ,: которая определяет затраты времени ' ХТ (см. формулу (144) ),— составная часть долговечности.
Для определения коэффициента долговечности К„необхо, димо установить его зависимость от сро' ков службы элементов изделия. Время . простоя из-за ремонта данной 1-й детали или элемента станка Tх Твем 4 '- Т та 3 где Т;. — срок службы (наработка) (-й детали станка; т, — время (трудоемкость) ремонта 1-й детали, включая разработку, сборку и выверку. Отношение Т,)Т, показывает, сколько раз в течение периода, равного Т,, ремонтировали данную деталь. Для определения К„ необходимо брать период времени, больший, чем срок службы Т,. любой детали станка.
Подставляя значение Т „, в формулу (144), получим коэффицйент долговечности, выраженный через сроки служ' бы и трудоемкость ремонта деталей машины: деталей, под Т, понимают время до очередного ремонта и под т, — его трудоемкость. Из формулы (! 45) следует, что основной метод повышения долговечности машины — повышение срока службы ее деталей и сокращение времени, затрачиваемого на ремонт. Отказы, возникающие в станке, весьма разнообразны.
В первую очередь можно указать следующие категории отказов. Постепенные (износные) отказы возникают в результате протекания того или иного процесса старения, ухудшающего начальные параметры изделия, Основным признаком постепенного отказа является то, что вероятность его возникновения Т(() а течение заданного периода времени — зависит от длительности предыдущей работы изделия. Чем дольше работало изделие, тем выше вероятность возникновения отказа, т.
е. Т(гх) ) Т(1,), если Г, > (е К этому виду относится большинство отказов станка. Они связаны с процессами износа, коррозии, усталости, коробления, ползучести и другимн процессами разрушения и деформации материалов. Внезапные отказы — это те, причиной которых являются процессы. возникающие в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности изделия к их восприятию. Основным признаком внезапного от. каза является то, что вероятность его возникновения Г (г) в течение заданного периода времени 6 — Ц не зависит от длительности предыдущей работы изделия д Деление на постепенные и внезапные отказы определяется природой их возникновения, а не тем, установлена или нет причина отказа.
Внезапность отказа при эксплуатации машины в силу скрытости процесса разрушения еще не означает, что отказ относится к категории внезапных. Критерием здесь будет зависимость Е(() от времени предыдущей работы станка. Последствия отказов весьма разнообразны, но в первую очередь их можно разделить на параметрические и отказы функционирования.
Отказ функционирования приводит к тому, что станок или его механизм не может выполнять своих функций. 167; Часто отказ функционирования связан с поломками или заклиниванием отдельных элементов изделия. Параметрический отказ приводит к выходу параметров (характеристик) изделия за допустимые пределы (например, нарушение точности обработки на станке). Лля станков наиболее характерны параметрические отказы, это связано с высокими требованиями к их выходным параметрам.
Продолжение использования станка, имеющего параметрический отказ, может привести к выпуску некачественной продукции. й 2. Медкам параметрических отказав Разработка моделей формирования параметрических отказов является основой для расчета и прогнозирования надежности различных изделий, в том числе станка, его механизмов Закон распределения времени работы изделия до отказа, выраженный в дифференциальной форме в виде плотности вероятности )(!) илн в интегральной форме в виде функции распределения Р(!), является полной характеристикой надежности изделия или его элемента. Он позволяет определить (см. рис. )38) вероятность безотказной работы Р(!) = ! — Е(!), средний срок службы или среднюю наработку до отказа (математическое ожидание): Т,.„= ~)(!) ЫС -~ Р(!) юй, ()46) е е дисперсию ()47) или среднее квадратическое отклонениео=~/Ю и другие численные характеристики — моменты более высоких порядков, квантили.
Основная задача теории надежности состоит в выявлении и математическом описании такого закона распределения )(!), который отражал бы с высокой степенью достоверности объективную действительность. Наиболее простой и широко распространенный путь для решения этой задачи заключается в непосредственном выборе закона распределения, который, по мнению ис- следователя. отражает действительную картину. Часто пркменяют нормальный закон распределения, закон Вейбула, логарифмически нормальный, экспоненциальный и др. Однако непосредственный подбор закона распределения по его внешним признакам, даже при наличии статистических данных об отказах (которых, как правило, недостаточно или вообще нет), не может быть принят в качестве основного метода для решения задач надежности. Основа прогноза — рассмотрение физической модели формирования отказов с учетом стохастической природы протекающих процессов.
Возникновение отказа — конечный результат ряда последовательных этапов, которые независимо от вила отказа имеют общие черты. Рассмотрим блок-схему возникновения отказа (рис. !39), опираясь на общее представление о протекании в станке различных вредных процессов (процессов старения), которые при определенных условиях могут привести к потере им работоспособности (см.
гл. 8). Прн эксплуатации станка на него действуют все виды энергии, но для возникновения вредных процессов необходим определенный их уровень. Если этот уровень не превышен, то:: предпосылок для возникновения отказа, не будет. Под действием различных ' видов энергии могут появиться и раз- . виться во времени такие процессы,: как деформация, изнашивание, кор-: розия, изменение физических свойств;, и др. Эти процессы могут привести к;; повреждению изделия. Под поврежде-,. нием понимают отклонение контро- ,.'-:: лируемых свойств от начальных, по- ", лученных при изготовлении изделия..! Следует иметь в виду, что зависимость: между степенью повреждения (напри- -:;" мер, износом ~/) и выходным парамет--! ром х, как правило, неслучайная или;"", ее стохастическая природа пронвляет" „! ся весьма слабо. Полученное повреждение может вли-:~' ять или не влиять на выходные пара-;"." метры изделия, которые являются по-"'.
казателями его работоспособности,: (например, показатели точности стан-': ка). Если данное повреждение не.'., влияет на выходной параметр изделия!'; Пиг. ЫП Блохи веча стььзь иаирьммю~аих стэикв :то отказ не возникает. Например, равномерный износ направляющих 'станка не приведет к потери им точнос.ти, так как прямолинейность траектории .движения инструмента сохранится. ;Если же повреждение приводит к из:менению выходного параметра изде:лия, то отказ возникает лишь тогда, когда этот параметр выйдет за до;пустимые пределы, установленные техническими условиями на изделие.
В качестве примера разработки блок-схемы возникновения отказа на рис. 140 показан упрощенный вариант схемы для направляющих металлорежуших станков. Для возникновения процесса изнашивания, если придерживаться усталостной теории износа, необходимо, чтобы давление в направляющих р ие превосходило некоторого критического значения: р(рм. Условие для отсутствия тепловых деформаций заключается в обеспечении постоянства температуры: О=сонэ(. Поэтому прецизионные станки, как правило, работают в термоконстантных помещениях.
Для станков нормальной точности доля тепловых деформаций в балансе точности обычно невелика. Для оценки возможности протекания коррозии, которая для йаправляющих связана как с атмосферными влияниями, так и с действием охлаждающей жидкости, необходимо иа основании законов химической термодинамики определить термодинамическую устойчивость металла в данной среде. Для этого наиболее часто используется изобарно-изотермический потецциал (функция Гиббса). Коррозионный процесс возможен, если стандартная величина изменения этого потенциала ЛО (0. Для направляющих станков основной причиной потери работоспособности является износ. Повреждение поверхности в результате износа приводит к искажению начальной формы направляющих, что влияет на точность обработки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
