Файл: Кочергин, А. И. Основы надежности металлорежущих станков и измерительных приборов учебное пособие.pdf

или

и , - . I

где tn — число отказов, полученных при испытании п из­ делий.

Показателем безотказности ремонтируемых изделий является вероятность Р (t\, t2) безотказной работы в

период между наработками t{ и t2. Если H(t\) и 7/ (/2 )— математические ожидания числа отказов соответственно в интервалах наработок от 0 до t\ и от 0 до t2,

Отсюда следует, что в случае простейшего потока от­ казов вероятность безотказной работы изделия Р (t) в интервале наработок от 0 до t определяется по формуле

Это значит, что в случае простейшего потока нарабо­ тка до отказа подчиняется экспоненциальному распре­ делению.

Ремонтопригодность ремонтируемых изделий можно оценить по среднему времени восстановления, интенсив­ ности восстановления \i(t) и вероятности восстановле­ ния в заданное время Рв (t), средней и удельной тру­ доемкости ремонтов, средней и удельной их стоимости.

Среднее время восстановления Тв равно среднему времени вынужденного не регламентированного простоя, вызванного отысканием и устранением одного отказа. Пусть на отыскание и устранение i-го отказа было за­ трачено время ti , тогда среднее время восстановления

ность восстановления работоспособности изделия в еди­ ницу времени при условии, что до момента t восстанов­ ление не произошло.

Вероятность восстановления в заданное время Рв (t)

есть вероятность того, что отказ будет обнаружен и

27

устранен в течение заданного интервала времени (0, t). Рассмотрим еще два показателя надежности: коэф­ фициент готовности и коэффициент технического исполь­ зования. Коэффициент готовности — это вероятность то­ го, что изделие будет работоспособно в любой момент времени в промежутках между выполнениями планово­

го технического обслуживания.

Пусть в течение некоторого времени суммарная на­ работка равна St'/ , суммарные простои на устранение отказов St"/ , число отказов т.

Коэффициент готовности

гSt'/+ 2 t" *

Разделив числитель и знаменатель этой дроби на ш, получим

где все величины выражены в единицах времени. Коэффициент готовности и коэффициент техническо­

го использования характеризуют одновременно безотказ­ ность и ремонтопригодность изделия.

Показателями долговечности ремонтируемых изделий являются межремонтный срок службы, срок службы до первого капитального ремонта, межремонтный ресурс, ресурс до первого капитального ремонта и др. Напри­ мер, межремонтный срок службы — это календарная продолжительность эксплуатации изделия между двумя последовательными средними или капитальными ремон­ тами.

28

<

Гл а в а 2. ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ

ВСТАНКАХ В ПЕРИОД ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Вредные воздействия на станки

ивызываемые ими отказы

На элементы работающего в цехе станка действуют нагрузки и окружающая среда. Среда состоит из группы материалов и группы энергий. Нагрузки на механичес­ кие элементы станка представляют собой силы, которые определяются силами резания, трения в кинематических парах и инерции перемещающихся элементов. На эле­ менты электрической или электронной системы действу­ ют нагрузки в виде электрического напряжения. Нагруз­ ки подвержены случайным колебаниям (рис. 2. 1). «Выбросы» нагрузки Р за предельно допустимый уро­ вень Р0 возникают в случайные моменты времени. Ес­ ли не приняты специальные меры, «выброс» обычно при­ водит к отказу какого-либо элемента системы.

Рис. 2.1. Характер изменения нагрузки на элементы станка

Со стороны среды на станок действует поток элек­ тромагнитной энергии (радиоволн), который может вли­ ять на работоспособность электронной аппаратуры. Между станком и средой происходит постоянный обмен тепловой энергией. Изменение температуры сильно вли­ яет на работоспособность станка в целом и всех его элементов. Механическая энергия в виде вибраций пере­ дается данному станку от других работающих машин.

29

Между станком и средой существует также поток ма­ териалов. Например, вода и некоторые вещества, содер­ жащиеся в атмосфере цеха, иногда вызывают коррозию деталей станка. Пыль, состоящая из частиц металлов и

нарушения регулировок и взаимного положения деталей, отказы системы управления. Ко второй группе относился события, заключающиеся в выходе какого-либо парамет­ ра (обычно точности) за допустимые пределы.

В результате события первой группы станок останав­ ливается, перестает функционировать как машина. Этот отказ называется отказом функционирования. Он может

После события второй группы станок продолжает ра­ ботать как машина, но обработанные детали не удовлет­ воряют техническим условиям или же производитель­ ность станка снижается до недопустимого уровня. Это нарушение работоспособности называется отказом по параметру. Отказ по параметру является результатом изнашивания ответственных деталей, коробления базо­ вых деталей и нарушения регулировок. Он накапливает­ ся постепенно. Иногда он бывает и внезапным, напри­ мер в результате удара. Отказ по параметру обнаружи­ вается измерением размеров обработанных деталей и устраняется ремонтом или регулировкой.

По причине возникновения отказы можно разделить на конструктивные, технологические и эксплуатацион­ ные (табл. 2. 1).

30

Табл. 2. 1. Распределение числа отказов и времени их устранения у автоматических линий ЛМ 169 и ЛМ 215

2. 2. Процессы, снижающие работоспособность станков

Общие сведения. Внешние и внутренние воздействия на части и системы вызывают в них протекание процес­ сов, ухудшающих эксплуатационные показатели станка. В зависимости от скорости протекания все процессы можно разделить на три группы [34].

Быстро протекающие процессы. Эти процессы про­ должаются в течение цикла работы станка и заканчива­ ются с его прекращением. К ним относятся колебания нагрузок, упругие деформации, вибрации узлов, измене­ ния сил трения и др. Быстро протекающие процессы при­ водят к изменениям шероховатости поверхностей и рас­ сеиванию размеров обработанных на станке деталей.

Металлорежущий станок является упругой системой. При нагружении силами его механические элементы де­ формируются, а при снятии нагрузок форма и размеры этих элементов полностью восстанавливаются. Это зна­ чит, что при изменении сил в допустимых пределах эле­ менты деформируются упруго. Как известно, способность узла сопротивляться появлению упругих деформаций (отжатий) под действием нагрузки называется жест­ костью. Жесткость узла зависит от деформаций всех его деталей, а деталь может получить одновременно нес-

31