ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия и определения из "Надежность автоматических линий " Надежность есть свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки Под изделиями в теории надежности понимаются любые системы или элементы, имеющие определенное функциональное назначение. Система — это совокупность совместно действующих объектов, которая предназначена для самостоятельного выполнения заданных функций. Такими функциями для средств производства являются обработка, контроль, сборка, которые обеспечивают получение годной продукции. Таким образом, системой является любая рабочая машина станок, автомат, автоматическая линия. [c.67] Так как для автоматической линии заданной функцией является выпуск продукции заданного качества в требуемом количестве, то надежность автоматических линий есть прежде всего их способность к бесперебойному выпуску годной продукции в размерах, обусловленных заданной производственной программой в течение всего срока службы. [c.67] Надежность автоматических линий обусловливается их безотказностью, ремонтопригодностью, а также долговечностью отдельных механизмов, сопряжений и деталей. Чем реже случаются неполадки механизмов и устройств линии, выше стойкость инструмента, износостойкость отдельных деталей и сопряжений, быстрее сроки восстановления работоспособности, короче сроки ремонта, иными словами, чем реже собственные простои и меньше их длительность — тем выше надежность автоматической линии. [c.67] Надежность любой системы обусловлена прежде всего надежностью элементов, на которые делится система. Такими элементами в рабочих машинах являются целевые механизмы рабочих и холостых ходов (суппорты, силовые головки, приспособления, транспортеры, зажимные механизмы и т. д.), а также устройства управления. Каждый элемент можно рассматривать как совокупность элементов более высокого порядка. [c.68] Любое изделие (система или элемент) может быть в двух состояниях работоспособном и неработоспособном. Работоспособным называется такое состояние автоматической линии, при котором она способна выполнять заданные функции — выпуск годной продукции, соответствующей техническим условиям. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности в переходе системы или элемента из работоспособного состояния в неработоспособное, вследствие возникших неполадок, называется отказом. При этом система или элемент считаются неисправными, если нарушено хотя бы одно из технических требований однако не всякая неисправность приводит к неработоспособности — к отказам. Отказы различных элементов (механизмов, устройств, аппаратуры, инструмента) приводят к частичным или полным отказам всей системы — автоматической линии. [c.68] Рассмотрим эти положения на примерах. На рис. 27 показана конструктивная схема и циклограмма автооператора к многошпиндельному токарному автомату, настроенному на обработку колец подшипников. Автооператор установлен на позиции VI. Исполнительные органы автооператора перемещаются от гидропривода. Управление работой механизмов автооператора осуществляется от распределительного вала полуавтомата. Автооператор состоит из питателя, включающего скалку 9, с левой стороны которой установлена головка 14 с зажимными кулачками, а с правой — гидравлический цилиндр, шток 7 которого закреплен в задней стенке коробки привода станка (правой стойки). Скалка 9 перемещается в двух опорах неподвижная опора 10 выполнена в виде втулки, закрепленной в передней стенке коробки привода, вторая подвижная опора /2установлена на продольном суппорте 13. Скорость перемещения скалки 9 изменяется коробкой управления 6, которая регулирует поступление жидкости в гидравлический цилиндр автооператора. [c.68] Выполнение этих элементов рабочего цикла (кроме зажима — разжима) и составляет функциональное назначение автооператора. Проведенное выше описание показывает как должен работать автооператор по замыслу конструктора, что и выполняется в подавляющем большинстве циклов. Однако в реальных условиях эксплуатации в работе автооператора возникают отказы, так как те или иные элементы цикла загрузки-выгрузки не выполняются. В среднем такие отказы встречаются через 20—25 рабочих циклов [11]. [c.70] Ниже приведены данные по удельному весу отказов выполнения отдельных элементов цикла работы автооператора, откуда видно, что отказам подвержены все элементы цикла. [c.70] Такие отказы также являются неизбежным следствием того, что заготовки имеют большой разброс размеров наружного и внутреннего диаметров. В этих случаях естественное стремление наладчиков отрегулировать магазин по высоте лишь приводит к увеличению числа неполадок, так как постоянные подрегулировки уменьшают жесткость системы, а получить гарантированную соосность заготовок с осью скалки невозможно из-за большого разброса положения оси заготовки. Обработанные кольца не захватываются головкой скалки из патрона шпинделя в тех случаях, когда патрон не разожмет во-время заготовку и автооператор не заберет обработанное кольцо. При втором ходе головка автооператора, захватив заготовку в магазине, переносит в патрон, но так как патрон занят, автомат выключается. [c.71] Заклинивание обработанного кольца в отводном лотке также происходит из-за стружки. Стружка, попадая в отводной лоток, не дает возможности выкатиться кольцу, загораживая путь скалке автооператора и автомат выключается блокирующим механизмом. Эта причина типична для автоматов черновой обработки, так как на верхних позициях образуется большое количество стружки, которая падает в отводной лоток. [c.71] Не следует, однако, думать, что все неполадки в работе механизмов объясняются лишь влиянием внешних факторов. Б большинстве случаев частота возникающих неполадок, а следовательно, и уровень надежности механизмов и машин в работе определяется нестабильностью параметров самого механизма. Согласно вероятностным закономерностям при этом должно время от времени встречаться неблагоприятное сочетание этих параметров и как следствие — невыполнение механизмом заданного функционального назначения. Поясним это на примере работы типовых механизмов автоматических линий из агрегатных станков шагового транспортера и механизма фиксации. В линиях из агрегатных станков наибольшее распространение имеют шаговые транспортеры с подпружиненными собачками, которые перемещают корпусные детали или спутники по направляющим из одной позиции в другую. Детали в рабочей позиции фиксируются с помощью штырей, которые входят в базовые отверстия, после чего происходит зажим деталей, а транспортер возвращается в исходное положение. При этом собачки утапливаются и проскакивают под очередной деталью (рис. 28). [c.72] Если бы величины Од и определяющие величину отскока от собачки, были строго постоянными в процессе работы линии, отскок был стабильным и не составляло никакого труда отрегулировать механизм так, чтобы в конечном положении детали оси базовых отверстий совмещались с осями фиксаторов. Однако как скорость, так н коэффициент трения колеблются в некотором диапазоне. Колебание скорости транспортера обусловлено различной температурой и вязкостью масла в процессе работы, переменными усилиями сопротивления и т. п. Величина коэффициентов трения деталей о направляющие также зависит от множества случайных факторов, например, попадания стружки или масла. [c.73] например, при значениях Уо = 8-ь 10 м/мин и коэффициентов трения в пределах [х = 0,1 0,25 разность положений осей Ах согласно формуле (27) составляет почти 10 мм. К этому нужно добавить нестабильность переднего положения транспортера из-за деформаций жесткого упора, погрешности обработки базовых отверстий, погрешности расстояния между базовыми отверстиями и ведущей плоскостью детали, которая контактируется с собачками, и т. д. В результате этого возможный разброс положений осей отверстий относительно осей фиксаторов еще более увеличивается (рис. 28). [c.73] Получение бракованной продукции в теории надежности квалифицируется как отказы параметра, которые характеризуют технологическую или точностную надежность системы, рабочей машины или автоматической линии. Уровень технологической надежности определяется в первую очередь стабильностью протекания технологического процесса, положенного в основу системы машин. [c.75] К числу циклических факторов относятся колебания размеров заготовок, их твердости, коэффициентов трения, жесткости передаточных звеньев механизмов, стыков деталей и т. д. Эти факторы приводят к тому, что при обработке каждой очередной детали ее размер может оказаться в некотором диапазоне, который называется мгновенным полем рассеивания размеров. При этом плотность вероятности получения конкретного размера внутри этого диапазона распределяется по нормальному закону. [c.76] Если проанализировать размеры партии деталей, обработанных за некоторый промежуток времени (рис. 29), то можно определить обе характеристики точности партии — величину поля рассеивания размеров партии 6а (где а — среднеквадратичное отклонение), и центр группирования размеров т , который характеризует уровень настройки. Если диапазон рассеивания размеров больше допуска (6а б), то точность данной машины является неудовлетворительной и никакие размерные подналадки не могут обеспечить высокое качество обработки. Как правило, 6а б (рис. 29). Однако, если проследить за точностью в течение достаточно длительного промежутка времени, мгновенное поле рассеивания постепенно сдвигается к одной из границ поля допуска. Это объясняется действием монотонных факторов, постоянно действующих в одном направлении, в первую очередь — износом инструмента, разрегулированием механизмов и снижением их жесткости, температурными деформациями и т. д. [c.76] Общность отказов элементов и отказов параметров, несмотря на формально различные формы их проявления, заключается в том, что в обоих случаях возникновение их одинаково приводит к простоям машины и вмешательству человека для ремонта или размерной подналадки механизмов и инструмента, очистки станков от стружки и т. д. Отказы элементов и систем можно классифицировать и по другим признакам, отражающим все многообразие причин их возникновения и методов устранения. [c.77] По характеру изменения параметров элемента или системы различают внезапные и постепенные отказы. Внезапные отказы вызываются обычно причинами, которые не носят монотонный характер и действие которых проявляется внезапно во всем объеме. Сюда относится, например, попадание стружки в патрон, что препятствует загрузке заготовки, появление деталей с большими припусками или заусенца.ми, что приводит к застреванию их в лотках, поломке инструментов и т. д. Внезапные отказы характерны для элементов радиоаппаратуры и систем управления электронных ламп, полупроводников, сопротивлений, конденсаторов, особенно работающих в тяжелых условиях (удары, вибрации, высокие температуры). Постепенные отказы как правило являются следствием монотонных необратимых процессов, как износ, разрегулирование механизмов, старение материалов. Так, например, постепенное изнашивание уплотнений пневмоцилиндров фиксаторов, особенно при загрязнении штоков, приводит к утечке воздуха и падению давления в цилиндрах. Наступает момент, когда усилие в цилиндрах оказывается уже недостаточным, чтобы сдвинуть деталь или приспособление-спутник до совпадения базовых отверстий с осями фиксаторов, и происходит отказ, даже если оси отверстий находятся в зоне А (рис. 28). Износ направляющих скалки питателя автооператора приводит к тому, что радиальное положение захвата автооператора с заготовкой в крайнем переднем положении становится все более неопределенным, заготовка не попадает в патрон шпинделя и блокирующее устройство выключает автооператор (рис. 27). [c.77] Постепенные отказы являются особенно характерными для технологической надежности, когда в процессе работы машины размеры обрабатываемых деталей постепенно изменяются из-за износа инструмента, температурных деформаций, разрегулирования механизмов, до тех пор, пока не достигают критической величины — границы поля допуска (рис. 29). Следует отметить, что и внезапные отказы во многом являются следствиями накопления необратимых изменений, которые до некоторого предела при отсутствии постоянного контроля остаются незамеченными. [c.77] По связи с другими отказами различают независимые и зависимые. Независимые отказы вызываются обычно причинами, которые носят внутренний характер для данного элемента или системы. Сюда относится, например, непереключение силовых головок с рабочей подачи на быстрый ход из-за нестабильности работы аппаратуры управления (реле давления, насосов, клапанов и т.д.). Независимыми отказами являются поломки инструмента из-за износа или внутренних трещин, несрабатывание автооператора из-за перекоса заготовки в лотке-накопителе и т. д. [c.78] Вернуться к основной статье