Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 38

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

Текст из файла (страница 38)

В ма­шиностроении объект рассмотрения называют изделием. В зависимости отпоставленной задачи изделием может быть отдельная деталь, кинематическаяпара, механизм, узел, агрегат, машина или система машин. Основные понятияи показатели надежности изделия связаны с оценкой изменения во времениего работоспособности.Работоспособность-это состояние изделия, при котором оно способновыполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров впределах,установленныхнормативно-технической документацией.Такимобразом, работоспособность изделия взаимообусловлена необходимостьювыполнения технического задания при соблюдении диапазона собственныхдопустимых параметров.Событие, которое заключается в нарушении работоспособности изделия,называется отказом.Как уже отмечалось выше, надежность изделия включает в себя понятиябезотказности и долговечности.

Деление надежности на эти две основныекатегории зависит от того, какой промежуток времени рассматривается иучитываются ли мероприятия, связанные с восстановлением утраченной ра­ботоспособности.Безотказность-это свойство изделия непрерывно сохранять работоспо­собность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки.Долговечность-это свойство изделия сохранять работоспособность донаступления предельного состояния, т. е. в течение всего периода эксплуата­ции при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.Предельное состояние-это такое состояние изделия, при котором егодальнейшее применение по назначению недопустимо (например, по требова­ниям безопасности) или нецелесообразно (например, по экономическим при­чинам).Таким образом, надежность изделия определяется его безотказностью идолговечностью. Первое из них рассматривает самостоятельную непрерыв­ную работу изделия без каких-либо вмешательств для поддержания его рабо­тоспособности, второе, наоборот,-работу изделия в течение всего периодаего использования, причем с учетом ремонтных и профилактических меро­приятий, восстанавливающих работоспособность, утрачиваемую в процессеэксплуатации.Основные причины, определяющие надежность изделия, связаны, какправило, со случайными явлениями, для описания которых применяют мате­матический аппарат теории вероятностей.

Так, отказ-это случайное собы-2005.Надежность станковтие, срок службы или наработка до отказа-случайная величина, а процесс,приводящий к потере работоспособности (например, изнашивание)чайная функция(случайный-слу­процесс). Поэтому и показатели, применяемыедля оценки надежности изделия, имеют вероятностную природу.Особенно важной задачей при эксплуатации металлорежущих станков яв­ляется получение требуемой точности изготовления деталей и сохранение еев процессе заданного периода эксплуатации. Это свойство станков характе­ризуется их параметрической надежностью.Параметрическая надежность-свойство станка обеспечивать в тече­ние требуемого промежутка времени вьmолнение обусловленных его назна­чением технологических операций при изготовлении деталей с показателямикачества и ритмом вьmуска, установленными нормативно-технической доку­ментацией.Показателями качества обработки, характеризующими станок с ЧПУ кактехнологическую систему, являются точность размеров, формы и относи­тельного расположения обрабатываемых поверхностей, а в ряде случаев ифизико-механические характеристики поверхностного слоя.Событие, заключающееся в выходе любого из заданных параметров каче­ства (точности) обработки за установленные пределы, считается отказом (от­казом по точности обработки).

Поэтому эти отказы относятся к категориипараметрических, а технологическая надежность станков является разделомпараметрической надежности машин. Следует иметь в виду, что параметри­ческие отказы наиболее характерны для технологического оборудования, таккак отражают влияние разнообразных процессов старения на изменение ра­ботоспособности станка.Отказы функционирования, приводящие к остановке станка или к недопу­стимым условиям его работы, могут быть выявлены в процессе эксплуатациипри специально организованных наблюдениях и исследованиях.

Эти отказыявляются следствием неправильных методов конструирования, изготовленияили эксплуатации станков, в то время как параметрические (технологические)отказы присущи любой сложной технологической системе.5.2. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ СТАНКОВОсновным показателем безотказности технологической машины, в част­ности металлорежущего станка, является вероятностьработы-P(t)ее безотказнойвероятность того, что в заданном интервале времениt = Т (иливпределах заданной наработки) отказа изделия не возникает. Значение P(t), каквсякой вероятности, может находиться в пределах О ~ P(t) ~ 1. Например, ес­ли в течение Т =1 ООО ч вероятностьбезотказной работы станка P(t)= 0,95, тоэто означает, что из большого количества станков данной модели в среднем5 % потеряют свою работоспособность раньше, чем через 1 ООО ч работы.Показатель P(t) применим и для оценки безотказности одного станка.В этом случае он определяет его возможность проработать без отказов задан-5.2.201Показатели наде:жт-юсти станковный период времени.

Вероятность безотказной работыP(t)и вероятность от­каза F(t) образуют полную группу событий, поэтомуP(t) + F(t) = 1.Вероятность отказаF(t)характеризует степень опасности отказа, поэтомучем ниже его значение, тем при прочих равных условиях станок будет рабо­тать более надежно.Если последствия отказа связаны с незначительными экономическимипотерями, допустимое значениеP(t) принимают обычно в пределах 0,9 ...

0,99.Вероятность безотказной работы конкретного станка можно определить, еслиизвестен закон распределения срока службы (наработки) до отказа, которыйназывают также законом надежности. Закон распределения может быть вы­ражен в аналитической форме или в виде гистограммы, полученной на осно­вании статистических данных.Если для данного выходного параметра известен закон распределения, товероятность безотказной работы может быть определена для любого заданно­го значенияt = Т по формулеP(t)=f f (t)dt.t=TПри высоких требованиях к надежности станка (например, при финишнойобработке дорогостоящей ответственной детали) задаются допустимым зна­чениемP(t)= у и определяют время работыизделияt=Ту, соответствующееданной регламентированной вероятности безотказной работы. Величина Туназывается гамма-процентным ресурсом (неслучайная величина) и по ее зна­чению судят о большей или меньшей безотказности станка.

При у =50 %по­лучаем средний ресурсTso = Тт,где Тт -средняя наработока до отказа.При обычных требованиях к надежности, если отказ не приводит к тяже­лым последствиям, можно задаваться ресурсом станкаслужбыt=t =Тр (или срокомТел), например, из условия необходимости проведения плановогоремонта или технического обслуживания. В этом случае о безотказности судятнепосредственно по значению P(t), а Тр назьmают установленным ресурсом.При низких значенияхP(t), что весьма редко для работы современных ме­таллорежущих станков, характеристикой безотказности может служить сред­нее число отказов.Q(t)в интервале времени от О дощая функция) или параметрm потокаt(так называемая веду­отказов:d.Q(t)1dt - Тт.w- - - - -Параметр потока отказоввремени.-это среднее число отказов изделия в единицу2025.Надежность станковСлучай, когда трудно непосредственно применятьP(t), имеетместо такжепри оценке безотказности высоконадежных изделий, когда в течение периодаработы изделия t= Т111 должно быть обеспечено P(t) =1.

Создание сверхвысо­конадежных станков сP(t)=1 (что может диктоваться, например, требовани­ями безлюдной технологии) возможно при большой избыточности, т. е. приналичии запаса надежности. Этот запас можно определить, если оцениватьфизические процессы, приводящие к отказу станка, и для данных условийэксплуатации знать максимально возможную скорость процесса.ПоказательP(t) для станков с ЧПУ часто применяют как вероятность без­отказной работы станка по точности обработки за межналадочный периодТМR, т.

е. вероятность того, что в интервале времениt = T,m не возникает отка­за, связанного с точностью обработки. Межналадочный период ТМ11-это ре­гламентированный период работы станка до его подналадки.Для станков с ЧПУ находят применение и другие показатели надежности:резерв (запас) станка с ЧПУ по точности обработкидопуском•-разность междуна определенный параметр и регламентированным наибольшим(экстремальным) значением погрешности обработки <>э (без учета погрешно­стей инструмента, детали и приспособления):<>т=• -<>э;коэффициент резерва точности обработки (запас надежности), определя­емый для каждого из регламентированных параметров точности по формулеКт()()=-=--~1.◊э() -()тЗначение <>э устанавливают с учетом вероятности невыхода фактическогозначения ◊ф за границу• 3 • Резерв станка по точности обработки в целом мож­но характеризовать минимальным из получаемых значений Кт или тем из егозначений, которое определяет ресурс станка по точности обработки;скорость изменения резерва станка по точности обработкиУт =d<3т(t)dt;скорость изменения коэффициента резерва станка с ЧПУ по точности об­работки (скорость изменения запаса надежности)Ук =dKт(t)dt;ресурс Тр станка с ЧПУ по точности обработки-наработка в часах допотери точности обработки станка с ЧПУ по любому из параметров качества(точности) обработки.

Характеристики

Список файлов книги