Файл: Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие.pdf

Для полной количественной характеристики основных сторон надежности используются различные критерии,

роятность безотказной работы; 2) частота отказов (число отказов в единицу времени, отнесенное к первоначальному числу поставленных на испытание элементов, систем); 3) среднее время безотказной работы; 4) интенсивность отказов (число отказов в единицу времени, отнесенное к числу элементов или систем, оставшихся в исправном состоянии к началу рассматриваемого промежутка вре­ мени); 5) наработка на отказ.

Первые четыре критерия используются главным обра­ зом для оценки надежности невосстанавливаемых изделий, но при каких-то ограничениях могут быть использованы и при оценке восстанавливаемых систем. Пятый критерий имеет смысл только по отношению к восстанавливаемым изделиям,

II.Критерии восстанавливаемости. К ним относятся:

1)вероятность восстановления; 2) среднее время восста­ новления после отказа; 3) интенсивность восстановления (количество восстановлений в единицу времени).

III.Критерии технического обслуживания. К ним

К ним относятся: 1) коэффициент использования; 2) коэф­ фициент готовности (отношение суммарного времени исправной работы ко времени восстановления, взятых за один и тот же период эксплуатации); 3) коэффициент простоя; 4) коэффициент стоимости эксплуатации.

Применительно к станкам с системами ЧПУ можно сформулировать общую методику экспериментальной оценки эксплуатационной надежности в процессе эксплуа­ тации или специальных испытаний на надежность. В про­ цессе эксперимента фиксируются все случайные величины времени безотказной работы станка и системы ЧПУ между очередными отказами, случайные значения вре­ мени восстановления после каждого отказа и общее число отказов. Если оценивается не вся система или станок, а отдельные ее (его) элементы, узлы или блоки, то обра­ ботка статистических данных ведется в том же порядке. В данной работе рассматривается только часть критериев надежности станочных систем с ЧПУ; более подробно

19Э

эти вопросы рассмотрены в работах [1, 13, 21]. По получен­ ным в процессе эксплуатации значениям определяются и рассчитываются статистические оценки показателей экс­ плуатационной надежности, такие как: среднестатисти­ ческое значение наработки на отказ, среднестатистиче­ ское значение времени восстановления, среднестатисти­ ческие значения коэффициентов восстанавливаемости и готовности и другие критерии надежности. По заданной достоверности оценки определяются коэффициенты точ­ ности. По полученным коэффициентам точности рассчи­ тываются доверительные границы для критериев надеж­ ности, такие, как наработки на отказ, время восстановле­

С учетом полученных данных строят графики и области вероятности этих величин.

§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ВЕРОЯТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ

Сущность эксплуатационной оценки надежности состоит в том, что на основании статистических данных об отказах по разработанным методам производится определение физически возможного значения надежности с заданной достоверностью и точностью. Для того чтобы определить характеристики надежности станков и систем ЧПУ по статистическим данным необходимо сделать ряд пред­ положений:

1) плотность вероятности времени между отказами имеет экспоненциальную зависимость;

2)восстановление работоспособности системы и станка осуществляется обслуживающим персоналом ручным спо­ собом;

3)период «приработки» станков с системами ЧПУ прошел и наступил период нормальной эксплуатации.

Экспериментальное определение характеристик на­ дежности и обработка статистических данных в этом слу­ чае значительно упрощаются.

Удобным для практики критерием надежности восста­ навливаемых систем является среднее число часов работы между двумя соседними отказами, взятыми за определен­ ный промежуток времени эксплуатации, обычно называе­ мое наработкой на отказ. Для того чтобы определить

среднюю статистическую величину наработки на отказ

200

для станков и систем ЧПУ определенного типа, берут суммарное время исправной работы аппаратуры Тр в ча­ сах, число отказов п за определенный календарный пе-

т

риод и из соотношения Т’* = —2- определяют среднюю

наработку на отказ. Определение статистической вели­

чины То поясняется рис. 90, где изображены интервалы времени исправной работы станков и аппаратуры ЧПУ — /г- и времени ее восстановления после отказа Т1без учета времени на профилактику и другие виды простоя обору­ дования [для какого-либо интервала (периода), не пока­ занного на рисунке]. Продолжительность времени исправ­ ной работы tt между любыми двумя соседними отказами является величиной случайной, точное значение которой заранее предсказывать невозможно. Поэтому пользуются

усредненной статистической величиной Т0, определяемой по данным опыта эксплуатации.

Общее время работы станков с системами ЧПУ за определенный календарный срок равно сумме интервалов рабочего времени между соседними отказами, т. е.

п

+ и + • • • + tn ■ ■ ъ и .

i—1

Тогда соотношение для определения среднестатисти­

ческой величины

П

Е и

где п — число отказов за время эксплуатации в кален­ дарном периоде;

tt— время исправной работы между отказами в ка­ лендарном периоде.

201

Если наработка на отказ определяется по нескольким станкам и системам ЧПУ одного типа, то необходимо просуммировать время исправной работы по всем систе­ мам и станкам и разделить на общее число отказов, или в математической форме:

М п

Е Е *п

где М — число станков (систем, узлов, блоков или эле­ ментов);

t/[ — время исправной работы всех однотипных стан­ ков (систем, узлов, блоков, элементов);

tij — число отказов всех станков (систем, узлов, блоков, элементов) в календарном периоде.

Точность экспериментальной оценки средней величины наработки на отказ по существу зависит от количества полученных при эксплуатации отказов и времени прове­ дения этого эксперимента. При увеличении накопленного

числа отказов величина Т0 приближается к математи­ ческому ожиданию времени работы станков с ЧПУ между

отказами, т. е. при п —*ооТ1—* Т0. Наработка на отказ является хорошим и удобным для практики критерием надежности, так как при определении его в реальных условиях эксплуатации учитываются все факторы, влияю­ щие на надежность станков с системами ЧПУ.

Для расчета доверительных пределов при оценке точности экспериментального определения среднего вре­ мени наработки на отказ и оценки нижнего и верхнего значений можно воспользоваться формулами, приведен­ ными в работах [1, 49]:

где 80i и 602 коэффициенты точности, зависящие от числа п и коэффициента достоверности у.

Зная минимально возможные значения Tomln и макси­ мальное Готах Для параметра Г0) можно определить дове-

202

Для иллюстрации применения метода определения значения наработки на отказ, экспериментального опре­ деления среднего времени безотказной работы при вне­ запных отказах в станках с системами ЧПУ и при задан­ ной достоверности рассмотрим обработку статистических данных по отказам, проведенную в течение двух лет по группе станков с фазовой системой ЧПУ. Анализ будет проведен по отдельным элементам, узлам, блокам системы и станка. Результаты эксплуатационных данных по стан­ кам с ЧПУ приведены в табл. 4. По данным таблицы рассчитаем среднестатистическое значение наработки на

По таблицам и графикам, приведенным в работах [13, 49], определим коэффициенты точности оценки: для досто­ верности у — 90% они соответственно равны а 01 = 0,883 и а о 2 = 1,117. С учетом коэффициента точности оценки определим нижнюю и верхнюю границы среднего значе-

203