книги из ГПНТБ / Силаев, И. С. Система КАНАРСПИ в действии (основные направления повышения качества и надежности изделий)

дои определенной зоне. Конструктивно-технологическая до­ водка всех систем по зонам позволяет устранить недостатки,

вызванные проектированием систем разобщенными конст­ рукторскими бригадами, выбрать рациональное расположе­

ние и методы крепления элементов различных систем, устра­ нить нежелательное влияние одних систем на другие.

Зональная отработка монтажей, намеченная еще при плазовой проработке, получает дальнейшее развитие и углуб­ ление при объемной отработке на макете. Она создает наибо­

лее благоприятные условия для размещения большого числа аппаратуры и других элементов систем на общих панелях и специальных блоках. На таких панелях целесообразно мон­ тировать и некоторые трубопроводы, фитинги и другие эле­ менты системы.

Таким образом, если основы панелирования заклады­ ваются еще при проектировании изделия в опытно-конструк­ торском бюро, то работы по панелированию продолжаются и получают наибольшее завершение при конструктивно-техно­

логической отработке серийного образца.

Некоторые заводы для проведения геометрической увязки

Работы на инструментальном макете ведутся в два этапа. Первым этапом производится проверка и отработка всех де­

талей каркаса, деталей и узлов управления, деталей и узлов

другие труднообра'змериваемые чертежами узлы и детали. По результатам отработки монтажей проводятся соответ­

ствующие уточнения в чертежах.

Законченные монтажи разбираются, детали окрашивают­ ся в красный цвет и раздаются в заготовительные цехи для доводки заготовительной оснастки и изготовления кондукто­ ров для сверления сборочных отверстий. Эталоны трубопро­

монтажей позволяет глубоко проследить качество изготовле­ ния деталей, оперативно ввести изменения в первоисточники

(планы, шаблоны) и начать сборку в агрегатно-сборочном це­ хе из отработанных деталей с применением минимального

количества сборочной оснастки.

71

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ

ИДОЛГОВЕЧНОСТИ СЕРИЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Впериод проектирования и изготовления опытного образ­ ца изделия проводится максимум испытаний и исследований.

Но в большинстве случаев ими не ограничиваются. Дальней­ шие исследования по широкой программе продолжаются также в процессе подготовки производства и в ходе освое­ ния серийного производства машины.

Необходимость проведения широкой программы исследо­ ваний и испытаний изделия в период подготовки серийного образца вызывается следующими обстоятельствами.

Во-первых, рассеиванием результатов испытаний. Испы­

тания одного или даже нескольких опытных образцов изде­ лия еще не отражают действительной картины, так как могут

дать завышенные или заниженные результаты по надежности

Во-вторых, должны быть экспериментально проверены те изменения, которые вносятся в машину в результате конструк­ тивно-технологической отработки, а также более глубокие из­ менения и модификации, предложенные конструкторами се­ рийного завода по результатам испытаний опытного образца.

В-третьих, должны быть расширены и углублены исследо­ вания условий и режимов работы элементов конструкции, а также аппаратуры и приборов на машине в реальной экс­ плуатации. На опытном образце эти исследования, как пра­ вило, проводятся в небольшом объеме. Следовательно, необ­ ходимо организовать испытания элементов конструкции и систем машины с учетом данных по спектрам нагрузок, тем­ пературам и другим параметрам.

В-четвертых, необходимо проведение исследований и ис­ пытаний для выявления причин отказов изделий, неизбеж­ ных в процессе производственных проверок и при эксплуата­ ции первых экземпляров.

Не менее важное значение имеют исследования, направ­ ленные на совершенствование технологических процессов, средств и методов контроля. Если исследования по конструк­ ции изделия могут проводиться как в опытно-конструктор­ ском бюро, так и на серийном заводе, то исследования по его технологии следует проводить на серийных заводах даже в

том случае, если методику и технологию разрабатывает на­ учно-исследовательский центр.

72

Вусловиях серийного завода можно проводить как лабо­ раторные, так и эксплуатационные испытания.

Взависимости от объекта исследований лабораторные ис­ пытания подразделяются на следующие виды:

испытания элементов конструкции;

испытания агрегатов; испытания систем; испытания корпуса;

совместные испытания корпуса и систем оборудования.

В зависимости от характера действия прилагаемой на­

грузки и внешних условий лабораторные испытания подраз­ деляются на следующие виды:

испытания на однократную разрушающую нагрузку; испытания на повторно-переменные нагрузки; испытания на функционирование; климатические испытания;

комплексные испытания агрегатов совместно с систе­ мами.

Лабораторные испытания можно подразделить на следую­

щие виды:

ресурсные испытания; испытания и исследования в целях улучшения конструк­

ции; тематические испытания.

Ресурсные испытания, в свою очередь, делятся на: ресурсные испытания первых изготовленных в производст­

ве элементов, узлов, агрегатов;

типовые и контрольные испытания.

Ресурсные испытания первых деталей, узлов, агрегатов

преследуют цель — выявление характеристик надежности и

долговечности.

Типовые испытания имеют целью выявить действительные

показатели прочности и надежности детали, а также влияние

не всегда реализуются немедленно; часто их результаты на­

оборудования. Зачастую это оборудование приходится созда­ вать на серийных заводах. В качестве примера ниже приве­ дено описание установки для усталостных испытаний, создан­

73

ной специалистами серийного завода при участии научно-ис­

следовательского института.

Электрогидравлическая усталостная испытательная маши­ на со случайным характером нагружения.* Проблема прибли­

жения условий усталостных испытаний конструкций машин к условиям их эксплуатации в настоящее время становится все

более актуальной. В реальных условиях воздействие нагру­ зок на элементы конструкций носит характер случайных про­ цессов. Существующие методы усталостных испытаний с регу­ лярными воздействиями дают лишь качественную оценку вы­ носливости конструкции и не позволяют судить о конкретной ее долговечности. Усталостные испытания в условиях слу­ чайных воздействий не получили широкого применения из-за отсутствия испытательного оборудования, позволяющего в лабораторных условиях воспроизвести случайные нагрузки с заданными статистическими характеристиками.

Для проектирования испытательной установки нужно за­

дать определенные статистические характеристики случайно­ го процесса — закон распределения вероятностей мгновен­ ных значений нагрузки, корреляционную функцию или спект­

ральную плотность мощности.

Распределение вероятностей мгновенных значений слу­ чайного стационарного процесса нагружения естественно за­ давать в виде нормального закона, так как в реальных систе­ мах большинство встречающихся на практике случайных про­ цессов представляет собой результирующий эффект большого числа независимых воздействий и имеет распределение веро­

ятностей, близкое к нормальному. Математическое ожидание и дисперсия случайного процесса должны быть регулируемы­ ми. Для усталостных испытаний нужны установки, возпроиз-

водящие широкополосные и узкополосные случайные про­ цессы нагружения. Испытательная установка должна воспро­ изводить реализацию случайного процесса, т. е. должна быть следящей системой с обратной связью по ошибке меж­

следящий электрогидравлический дроссельный привод, основ­ ные достоинства которого заключаются в большом коэффици­ енте усиления, жесткости и стабильности характеристик, про­ стоте изготовления и эксплуатации.

Блок-схема установки, воспроизводящей на выходе слу­ чайный процесс нагружения с заданными статистическими ха­

* Разработана авторским коллективом в составе Сейфи Т. Ф., Андре­

ева Г. А., Бусыгина А. А., Гиц И. Д., Арсона Л. Д.

74

рактеристиками, изображена на рис. 12. Генератор нормаль­

ного шума задает исходный случайный процесс в виде непре­

нормальному закону. Среднее и среднеквадратическое значе­

равномерна в этом диапазоне. Электрический сигнал посту­ пает в сравнивающее устройство, которое представляет собой

Рис. 12. Блок-схема усталостной испытательной установки со случайным характером нагружения:

/ — генератор случайных процессов; 2 — электромеханический преобразователь; 3 — гидроусилитель; 4 — редуктор: 5 — золотник; 6 — силовой цилиндр; 7 — усилитель об­ ратной связи

На два входа симметричных плеч двухтактного усилителя

подаются прямой сигнал с генератора шума и сигнал обрат­ ной связи, пропорциональный нагрузке в испытательном эле­ менте. Сигнал рассогласования поступает в электрогидравли­

ческий усилитель, на выходе которого стоит рабочий гидро­

цилиндр, создающий усилия в испытуемом образце, пропор­ циональные сигналу рассогласования. В качестве регистра­ тора напряжения в испытательном элементе используются

75

тензометрическая аппаратура — тензодатчик и усилитель

типа ТА-5.

Выходной сигнал с усилителя может быть записан на лю­ бом регистрирующем приборе или может наблюдаться визу­ ально на экране электронного осциллографа.

В цепи обратной связи стоит дополнительный усилитель сигнала обратной связи, позволяющий регулировать ее глуби­ ну. Рабочее давление в гидросистеме 200 кгс/см2, максималь­ ная величина нагрузки 6000 кгс.

На рис. 13 представлена запись случайного процесса на входе и выходе установки. Из осциллограмм видно, что фор­

ма выходного сигнала нагрузки в основном повторяет форму входного электрического сигнала, только с некоторым запо­

зданием.

Рис. 13. Осциллограмма электрического сигнала:

1 — на выходе фильтра низких частот; 2 — на входе тензометрического измерителя

Испытываемый элемент на данной установке может под­ вергаться как растяжению, так и сжатию. Для контроля за статистическими характеристиками случайного процесса на­ гружения во время испытаний на выходе тензометрического измерителя поставлены измерители среднего и среднеквад­ ратического значений процесса и счетчик числа пересечений на десятки уровнях сигнала.

СЛУЖБА НАДЕЖНОСТИ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

Служба надежности на машиностроительном предприятии в системе управления качеством является важным звеном сбора, учета и обработки информации об отказах изделий,

ниях и эксплуатации во все службы завода, вырабатывающие управляющие воздействия на качество и надежность продук­ ции. Она также непосредственно участвует в выработке

управляющих воздействий на качество продукции на основе анализа всей совокупности причин, вызывающих отказы из­ делий.

76

Служба надежности призвана координировать и направ­ лять все работы на заводе, проводимые в направлении повы­ шения надежности, обеспечить научно-методическое руко­

водство деятельностью всех подразделений завода в этой об­ ласти; она активно участвует в разработке основных конст­ руктивных, технологических и организационных мероприя­ тий, направленных на повышение надежности изделий, про­ водит контроль за осуществлением этих мероприятий и дает оценку их эффективности, разрабатывает и совершенствует совместно с отраслевыми институтами методику расчета на­ дежности изделия и отдельных его систем.

Служба надежности предприятия строит свою работу, ис­ ходя из основной целевой функции системы КАНАРСПИ, —

обеспечения высоких показателей качества и надежности изде­ лий с первых промышленных образцов и ускоренного процес­ са дальнейшего роста качества и надежности изделий в ходе серийного производства.

Основными источниками информации об отказах, которые концентрирует и обрабатывает служба надежности, служат:

ресурсные испытания систем изделия на натурном стенде;

эксплуатационные испытания одного или нескольких се­ рийных изделий на заводе;

данные по эксплуатации изделия; регламентно-ресурсные испытания отдельных приборов

оборудования и элементов систем, наиболее часто отказы­ вающих в эксплуатации.

Если проанализировать работу служб надежности в раз­ личных отраслях техники, которые в настоящее время имеют

уже значительный опыт, то можно, несмотря на все многооб­ разие форм и методов их работы, выделить два главных на­

правления: статистический анализ отказов и неисправностей на базе хорошо поставленной системы информации о резуль­

конструкторское бюро с рекламационными актами или отка­ завших при испытаниях на заводе.

Весьма часто для многих служб надежности характерно либо одно, либо другое направление. Там, где встречаются

77

ших и забракованных изделий; при этом зачастую подменяется работа соответствующих лабораторий, OTK, конструкторских служб.

чать достаточную информацию по отказам, преобладает пер­

вое направление.

Такая односторонняя ориентация некоторых служб на­ дежности является основной причиной их недостаточной

эффективности.

Невозможно правильно и объективно судить о причинах того или иного отказа, основываясь только на статистических данных, характеризующих условия и динамику его появления, как невозможно по одному — двум экземплярам, исследован­ ным с большой скрупулезностью, дать заключение о надеж­ ности прибора, системы или машины в целом. Поэтому эти два направления должны не противопоставляться друг дру­ гу, а дополнять друг друга.

Знание основ теории надежности еще не является доста­ точным условием того, чтобы специалист определенного про­ филя мог эффективно работать в службе надежности. Инже­ нер службы надежности должен быть прежде всего исследо­ вателем, владеющим всеми средствами статистического ана­

лиза.

Основной особенностью, которая отличает труд инженера

вать математический аппарат теории вероятности и математи­ ческой статистики для анализа надежности и исследования причин отказов.

Одним из методов исследований сложных систем и целых комплексов является математическое моделирование, поэто­ му в арсенале средств, находящихся в распоряжении службы надежности, должны быть моделирующие электронные ма­

шины.

Исследование причин отказов на электронных моделях, не­ смотря на всю его сложность, представляется одним из наибо­ лее перспективных направлений в работе служб надежности,

которое позволит значительно сократить время и число на­ турных испытаний, неизбежных при исследовании любого яв­ ления, связанного с отказами машин.

Исходя из задач, конкретных условий, специфики произ­ водства и заданного объема работ, структура службы надеж­ ности на каждом заводе может быть различной, но, как по­ казал отечественный и зарубежный опыт, для машинострои­

78

тельных заводов, производящих сложные машины, насыщен­

имеющий в своем составе несколько групп инженерного ана­

лиза по видам оборудования, группу статистики и информа­

сборку и испытания изделий с учетом требований по повыше­ нию надежности и ресурса;

участвует в разработке программ всех видов испытаний и исследований, контролирует проведение испытаний и анали­ зирует их результаты;

оценивает надежность элементов, систем и изделия в це­ лом по результатам испытаний;

разрабатывает руководящие технические материалы по методам повышения надежности.

При проектировании технологических процессов отдел на­

дежности дает рекомендации по устранению технологических недостатков, обнаруженных при исследовании причин неис­ правностей прототипов изделий и при испытаниях опытного образца.

При разработке методов и средств контроля отдел прово­ дит согласование выбора контролируемых параметров, мето­ дик контроля основных параметров изделий, определяющих

их надежность, методик входного контроля комплектующих

изделий.

Работы по повышению качества, надежности, ресурса и долговечности не заканчиваются постановкой изделия на се­ рийное производство. Они продолжаются в течение всего сро­ ка производства и эксплуатации. Но с начала массовой экс­ плуатации изделий работы ведутся уже на основе всесторон­ него научного анализа отказов изделий, выявленных в про­

цессе эксплуатации, а также по данным испытаний серийных

изделий на заводе.

79

80