металло и автоматы (841805), страница 51

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 51)

е. данные, необхо..',, димые для определения РЯ. Последо':, - 'вательность расчета (статистического . 'испытания) следукчцая. После ввода иеобходимых данных (оператор 2) -' 'через счетчик испытаний (оператор 8) "::;;, производится выбор конкретных для ::, данного испытания значений Р, о и К (оператор 4). Для этого имеются ' водпрограммы, в которых заложены :: гистограммы или законы распределе:.;. иия, характеризующие даниые значе:-'.ния или величины, их определявшие. :.. Например, вместо давлений р иа по::: верхности трения может быть задан .. закои распределения внешних нагрузок ( Р, действующих на элемент станка. ,.„В этом случае в подпрограмме по выбранному значению Р рассчитывается Р =- Р( Р), в простейшем случае Р = = —, где 5 — плошадь поверхности 5 ' трения Для выбора конкретного значения каждого из параметров с учетом ил законов распределения применяют генератор случайных чисел, с помошью которого выбирают некоторое случайное число.

Обычно генератор выдает равномерно распределенные числа, которые с помощью стаидартных подпрограмм могут быть преобразованы так, что их плотность распределения будет соответствовать данному закону. Для учета рассеяния начальных параметров в программу закладывают сведения о законах распределения исходных характеристик станка. Например, погрешности изготовления деталей обычно распределяются в пределах допуска 6 по нормальному закоиу (о„ = !/66), а такие положительные величииы, как погрешность эксцеитриситета вала, — по закону Максвелла и т. п. При наличии опытного образца данные по ао и а, выдают иа основе его кратковременных испытаний. После получения случайных значеиий для каждого опыта рассчитывается скорость процесса повреждения у (оператор 5) и по ней скорость про цесса изменения параметра у„(оператор 6). Данная процедура повторяется Ф раз, и каждое полученное значение у, попадает во внец~июю па- Я мять машины.

После накопления необходимого числа статистических данных, т. е. при и = Ф (оператор 7), произвиди1ся определеиие у„ и о, (операторы 8 и 9), после чего возможен как расу А с пр ннкаа чет вероятности безотказной работы Р(() (оператор 10), так и построение гистограммы распределения у, и выдача иа печать всех необходимых данных (оператор !!). Прогнозирование надежности методом Монте-Карло позволяет вскрыть статистическую природу процесса потери изделием работоспособности и оценить влияние отдельных факторов. Например, для рассмотренной задачи можно определить, насколько повысится вероятность безотказной работы, если приведены мероприятия по уменьшению удельных давлений в зоне трения (измеиение конструкции узла), уменьшено значение коэффициента К (применеи новый материал), сужен диапазон режимов работы станка, изменены параметры законов )(Р) и )(и).

$4. На)(е3кмость сясминых сметем Большинство изделий машиностроения являются сложными системами. состоящими из отдельных деталей, агрегатов, систем управления и т. п. Под сложной системой будем понимать 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. Большей сложностью обладают, как правило, автоматизированные системы. Под элементом будем понимать составную часть сложной системы, которая может характеризоваться самостоятельными входными и выходными параметрами. Условность расчленения сложной системы иа элементы может быть продемонстрирована на примере автоматической станочной линий.

При рассмотрении работоспособностй линии элементами могут служить отдельные станки, транспортные и загрузочные устройства и другие достаточно сложные объекты. В свою очередь, каждый станок представляет собой весьма сложную систему, и при необходимости оценки его надежиости он также может быть разделен иа отдельные сборочные единицы, сборочные единицы иа подузлы и детали, а деталь иа отдельные части. 193 л~'с хе . Р (!)= Р'.

(!52) й) лг лз ла а) При расчленении сложной системы на отдельные элементы, для каждого из которых можно отдельно определить вероятность безотказной работы, для расчета надежности широко используют структурные схемы. В этих схемах каждый 1-й элемент характеризуется значением Р; — вероятностью его безотказной работы в течение заданного периода времени. Требуется определить вероятность безотказной работы Р(!) всей системы.

Такой расчет обычно называют расчетом схемой надежности. Наиболее характерен случай, когда отказ одного элемента выводит из строя всю систему, например, при последовательном соединении элементов (рис. 144, а), Вероятность безотказной работы такой системы при независимости отказов равна произведению вероятностей безотказной работы элементов (по теореме умножения вероятностей независимых событий): Р(!)=Р,Р„..., Р„= Д Р,. (!51) 1 ! При одинаковой надежности элементов формула (151) примет вид Сложные системы, состоящие из элементов высокой надежности, могут обЛадать низкой надежностью из-за наличия большого числа элементов. Например, если элемент состоит всего нз 50 деталей, а вероятность безотказной работы каждой детали за выбранный промежуток времени составляет Р„.

=0,99, то вероятность безотказной работы элемента Р Я= (0,99) ы = '"-0,55. Если же элемент с аналогич- ной безотказностью элементов состоит из 400 деталей, то Р(!) = (0,99) в= =0,018, т. е. узел становится практически неработоспособным. Для повышения надежности сложных систем можно применять резервирование, когда при выходе нз строя одного из элементов дублер выполняет его функции. и элемент не прекращает своей работы. Резервирование может значительно повысить надежность системы.

Например„при постоянном (нагруженном) резервировании, когда резервные элементы постоянно присоединены к основным и находятся в одинаковом с ними режиме работы (рис. 144, б), вероятность безотказной работы РЯ системы может быть подсчитана следующим образом. Пусть Р„Рм ..., Р— вероятности появле- ння отказа каждого из т элементов за время !. Тогда отказ системы это событие, которое будет иметь место при условии отказа всех элементов; вероятность совместного появления всех отказов (по теореме умножения) составит Р(!) =Р,Р„..., Р,„- Г) Р,. (158) Поэтому безотказность системы с па- раллельно резервированными элемен- тами РЯ=)-РЯ=1 — П Р = =-1 — Д (! — Р,). (154) ., с=~ Например, если вероятность безотказной работы каждого элемента Р= . =-09, гл=З, то Р(!) =1 — (0,1)з= =0,999.

Таким образом, вероятность безотказной работы системы резко по- ': вышается, и становится возможным: ' Глпьч К Износ с)анка и его механизмов )Фзданне надежных систем нз нена- 1))ежных элементов. При расчете схем:(юй надежности данную схему пред',:.ставляют в виде структурной схемы, ::::,Вдоторой элементы, отказ которых при;водит к отказу всей системы, изобра: жаются последовательно, а резервные '!Заементы нли цепи — параллельно.

(," При анализе надежности станка н его ,; элементов применение метода структур::,ных схем обычно ограничено. Это :;вызвано тем. что отдельные элементы ;::,-,станка не являются независимыми, и ;::надо рассматривать всю конструкцию, ::."учитывая взаимодействие отдельных .эаементов. Делить систему. на независимые '." элементы и применять формулы (151) и '''.(154) для расчета Р(1) сложных си- ~ .стем можно для станков и автомати- ',~(ческих линий в следующих основных . случаях: 1. При рассмотрении автоматических ':.;::линий и технологических комплексов, ';;:, состоящих из отдельных станков, агре' гатов и подсистем. 2. При рассмотрении нескольких не;;;,зависимых выходных параметров станъ,'ка; если известна вероятность безот- $ т.

Износ иак основная причина погори станины работоспособности Износ направляющих, ходовых вин:. тов, механизмов зажима и фиксации, (, различных узлов трения является ос!' новной причиной потери станком на:, чальной точности в процессе ега эксплуатации. Поэтому повышение надежности станков связано в первую очередь с повышением нх изнасастайкости. Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала н (или) его остаточной деформации. Изнашивание может сопровождаться процессами коррозии, оио является слаж ным физико-химическим процессом. При контакте двух сопряженных поверхностей и их относительном пере- казной работы станка па отношению к каждому параметру Р,. (1), для оценки параметрической надежности всего станка можно применять формулу (151).

3. При анализе надежности систем, состоящих из отдельных агрегатов, особенно в тех случаях, когда их принцип работы и особенность функционирования представляют самостоятельную конструктивную единицу (элементы гидросистем, целевые механизмы станков — коробка скоростей, механизм загрузки и подачи и др.) Для механических систем и изделий для повышения надежности характерно применение принципа избыточности. который является более абшим, чем резервирование. Создание запасов прочности, изнасостойкостн (например, за счет увеличения площади опорных поверхностей), жесткости, виброустойчнвости, тепло- стойкости и т. и.

приводит к тому, что повышается запас надежности, поскольку параметры станка удаляются от предельных состояний. чешеиии в поверхностных слоях воз никают механические и молекулярные взаимодействия, которые приводят к разрушению микроабъемов поверхностей. В процессе изнашивания исходный (технолагический) микрорельеф преобразуется в эксплуатационный. Основное влияние на процесс изнашивания оказывает постоянное возникновение и нарушение фрикциониых связей, которые имеют двойственную молекулярио-механическую природу. Основным процессом, возникающим при трении материалов и приводящим к износу, является упруго-пластическая дефаамация как результат взаимодействия микрарельефов павчрхиостей. В свою очередь этот процесс сопровождается целой гаммой производных физических, химических и механических процессов, протекаюших иа поверхностях и в поверхностных слоях трущихся тел.

сйрвчьэ.м Это процессы окисления, теплофизические и коррозионио-механические процессы, усталостное разрушение, поверхностные явления (адсорбция) и др. Все виды изнашивания можно разделить на три основные группы: 1) механическое, происходящее в результате только механических взаимодействий материалов изделия; 2) молекулярно- механическое, сопровождающееся также взаимодействием молекулярных или атомарных сил; 3) коррозионно-механическое, происходящее при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Наиболее часто в станках встречаются следующие виды изнашивания. Абразивное изнашивание сопровождается появлением на поверхностях абразивных частиц, разрушающих поверхность за счет резания и царапания с отделением стружки. Усталостное изнашивание является следствием циклического воздействия на микровыступы трущихся поверхностей.

Характеристики

Список файлов книги