книги из ГПНТБ / Волчкевич, Л. И. Автооператоры

Соответственно вероятность возникновения отказов длитель­ ностью 1—2 мин будет Р 02 = 15,5- ІО-4 и т. д. Суммарная вероят­ ность возникновения отказа любой длительности Ро-т есть не что иное, как параметр потока отказов (в рабочих циклах) со:

р°-~ = “ = - І Ш Г = 31'7 ' 10-4-

Для построения диаграммы надежности достаточно лишь «сменить шкалу» в диаграмме длительности единичных простоев; разделив числа по ординате на общее количество срабатываний, при которых возможны отказы (рис. 22, б). Таким образом, диа­ грамма надежности отражает и безотказность (суммарная заштри­ хованная площадь со), и ремонтопригодность (положение «центра тяжести» Ѳср).

Построив в одном масштабе диаграммы надежности однотипных механизмов и устройств различных автоматических линий (или любых других систем и подсистем), можно получить наглядное сравнение их эксплуатационной надежности.

Показатели допустимые и фактические; анализ надежности.

Анализ и оценка показателей надежности возможны лишь при срав­ нении их с другими одноименными показателями надежности, тре­ буемыми и фактическими.

Сравнение фактических значений показателей надежности с допустимыми позволяет определить, отвечают ли данные системы или элементы требованиям к надежности, целесообразно ли их применение в данных конкретных условиях при проектировании новых машин и автоматических линий или модернизации суще­ ствующих. Таким образом, можно объективно оценивать резуль­ таты производственных и лабораторных испытаний на надежность отдельных узлов и механизмов, в том числе автооператоров.

Допустимые значения показателей надежности, как показано выше (стр. 38—51), являются вполне определенными; значения фактических показателей надежности как случайные величины численно зависят от объема проведенных испытаний. В этом слу­ чае задачу анализа и оценки надежности исследуемых механизмов и устройств можно сформулировать следующим образом: какое количество испытаний необходимо провести, чтобы с высокой до­ стоверностью ответить на вопрос, соответствует или не соответ­ ствует данный исследованный объект требуемому уровню надеж­ ности, т. е. принять правильное техническое решение. Так как до­ стоверность полученных численных значений х зависит прежде всего от объема выборки, задача оценки технической достовер­ ности сводится к отысканию такой минимальной величины вы­ борки п, при которой с достоверностью, близкой к единице, можем утверждать (даже не зная характеристик генеральной совокуп­ ности), что А ^ X или Х{ ^ Xj.

Техническая достоверность может быть оценена с помощью метода доверительных интервалов, для чего достаточно вычислить

60

одну границу — верхнюю или нижнюю. Доверительный интервал— это интервал, который с заданной доверительной вероятностью а накрывает оцениваемый параметр. При экспоненциальном законе распределения случайной величины, который справедлив при простейшем потоке отказов, доверительный интервал для мате­ матического ожидания (v1xi; v 2xt) определяется выражением

( П )

При этом

( 12)

где п — объем выборки;

2п = k — число степеней свободы;

ѵх — оценка нижней границы доверительного интервала; ѵ2 — оценка верхней границы доверительного интервала;

_х — математическое ожидание оцениваемого параметра х,

лу — математическое ожидание параметра х по данной выборке П[.

Оценка достоверности [11, 14] сводится к определению матема­ тического ожидания и одной из доверительных границ (нижней и верхней) — нарастающим итогам по мере увеличения количества испытаний (объема выборки).

Впервом случае (при сравнении практических параметров на­ дежности с требуемыми) расчеты необходимо продолжать до тех пор, пока не будет получено равенство ѵх{ = А. Объем выборки, при котором достигнуто настоящее равенство, и будет минимально необходимым для достоверного ответа на вопрос, удовлетворяет ли данная система или элемент требованиям надежности.

Вкачестве примера оценим достоверность результатов испыта­

ний на надежность автооператора токарного многошпиндельного автомата типа КА-76. Минимально допустимая наработка на отказ kH= 890 циклов (см. стр. 51). При исследовании работоспособ­ ности автооператора было зафиксировано 96 интервалов безотказ­ ной работы, т. е. 96 реализаций случайной величины (лу), в сле­

(средняя фактическая наработка на отказ) для всей выборки xt = = 482 цикла. Необходимо определить, какой объем испытаний автооператора нужно выполнить, чтобы с доверительной вероят-

61

ностью а = 0,99 утверждать, что фактический уровень надежности автооператора не соответствует требованиям к надежности.

Для расчета границ доверительных интервалов воспользуемся таблицами, которые приводятся во многих работах по теории ве­ роятностей и математической статистике. С помощью таблиц [11, 14] для любого объема наблюдений (і испытаний), зная математи­ ческое ожидание случайной величины, можно определить нижнюю (лу,г2) и верхнюю (x,-,rj) границы доверительного интервала.

Рис. 23. Диаграмма для сопоставления допустимых пока­ зателей надежности с фактическими и определения необ­ ходимой длительности испытаний на надежность

Для автооператора автомата КА-76:

= 501 -2,01 = 1006; луг2 = 501 -0,56 = 281.

Таким образом, уже после 20 зафиксированных отказов с ве­ роятностью 0,99 можно сказать, что средняя наработка на отказ автооператора будет меньше, чем тысяча циклов. Однако так как допускаемое значение &Hmln = 890 циклов, исследования необ­

ходимо продолжить, обрабатывая результаты выше указанным методом и рассчитывая границу доверительного интервала (xtr) последовательно для значений і = 25, 30, 35 и т. д.

Результаты расчетов с использованием таблиц х2 сведены в табл. 7 и представлены на рис. 23. После п = 30 отказов с до­ стоверностью, практически равной единице, можно утверждать, что автооператор не отвечает требованиям к надежности. Даль-

62

Таблица 7

Расчет доверительных интервалов для оценки надежности авто оператора автомата КА-76

нейшие 65 испытаний имеют значение лишь для уточнения факти­ ческих параметров надежности (например, абсолютной величины средней наработки на отказ тх). Следовательно, исследование надежности автооператора показало, что необходимо провести конструкторско-технологические мероприятия, направленные на повышение его надежности. Одним из наиболее распространенных видов отказов является недогрузка колец в зажимной патрон из-за возникающей несоосности между осями шпинделя и питателя ав­ тооператора. После того как на предшествующей операции обра­ ботки (выдавливание стаканчика) была введена операция образо­ вания наружной фаски, частота отказов существенно уменьшилась. На рис. 24 приведены диаграммы надежности автооператора ав­ томата КА-76 по результатам исследований, проведенных до и после введения операции получения фаски в штампе. Частота

с допустимыми необходимо при оценке результатов испытаний ме­ ханизмов на надежность, сдаче-приемке автоматических линий, определении пригодности станков для встраивания в линии и т. д. Сравнение показателей надежности механизмов и устройств оди­ накового функционального назначения позволяет определить, какая конструкция является наиболее надежной. Такое сравнение

63

не может выполняться по частным показателям (например, по безотказности), так как механизмы с малой интенсивностью отка­ зов могут иметь большое время восстановления работоспособности.

Наиболее простым и удобным показателем для сравнения на­ дежности являются внецикловые потери іп — технические простои на единицу продукции; графическая наглядность может быть до­ стигнута с помощью диаграмм надежности, метод построения ко­ торых описан на стр. 59. Построив в одном масштабе по обеим осям

Рис. 24. Диаграмма сравнительной надежности автооператора подан­ ным исследования разных лет:

а — 1964 г., t n = 0,00203; б — 1966 г., t n = 0,00133

координат диаграммы для всех сравниваемых устройств, получим диаграмму сравнительной надежности.

В качестве примера на рис. 25 приведена диаграмма сравни­ тельной надежности для автооператоров к многошпиндельным ав­ томатам 1265П8, обрабатывающим в два потока подшипниковые кольца (см. стр. 118). Все четыре автооператора имеют одинаковое целевое назначение. Следовательно, важнейшим параметром сравнения их качества является надежность в работе.

Для каждого автооператора приведены характеристики как интенсивности потока отказов со (суммарная заштрихованная площадь), так и ремонтопригодности («положение центра тяжести» Ѳср). Среднее время обнаружения отказов у трех конструкций, за исключением автооператора 21ТБ, почти одинаково. Автоопе­ ратор ЗТ имеет и наибольшую интенсивность отказов и наиболь­ шую длительность их устранения.

64

АВТООПЕРАТОРЫ К СТАНКАМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА КОЛЕЦ

АВТООПЕРАТОРЫ К СТАНКАМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

Станки для предварительной обработки заготовок деталей типа дисков, колец и втулок работают в наиболее трудных усло­ виях и поэтому имеют наибольшее количество неполадок и простоев. Неполадки и простои объясняются тем, что на обработку поступают необработанные заготовки с отклонениями размеров и геометрической формы. Предварительная обработка заготовок де­ талей типа дисков, колец и втулок производится на одношпин­ дельных и многошпиндельных токарных автоматах и полуавтома­ тах. Наиболее сложны автооператоры к многошпиндельным полу­ автоматам. Одновременная обработка на нескольких позициях приводит к образованию большого количества стружки и застав­ ляет устанавливать автооператор далеко от зоны обработки. Авто­ оператор обычно выполняют двухходовым, так как сбрасывать детали в лоток непосредственно возле шпинделя невозможно; отсюда громоздкость конструкции и сложный цикл работы авто­ оператора. Наиболее широко разрабатываются новые конструкции автооператоров в подшипниковой промышленности, где накоплен большой опыт.

Автооператоры к многошпиндельным токарным автоматам и полуавтоматам. Основная особенность автооператоров к много­ шпиндельным токарным автоматам и полуавтоматам состоит в том, что цикл работы автооператора совмещен с обработкой и это поз­ воляет снизить требования к быстроте срабатывания автоопера­ торов. Автооператор к токарному полуавтомату 1262П (9 ГПЗ), используемый для обработки подшипниковых колец, устанавли­ вают на четвертой позиции. Схема автооператора показана на рис. 26, а. Магазин 1 автооператора закреплен на поперечном суп­ порте полуавтомата. Отсекатель 2 для поштучной выдачи заготовок управляется путевым кулачком во время перемещения суппорта с магазином. Питатель 5 с кулачками 4, скалка которого переме­ щается во втулке, приводится в движение через рычажную си­ стему 6, 7 и 14 от рычага, жестко связанного с осью 9 и получаю­ щего движение от кулачка распределительного вала полуавтомата. Кулачки 4 имеют гидравлическое управление. Блокирующая система состоит из рычага И, золотника 12 и пружины 13. Цикло­ грамма работы автооператора показана на рис. 26, б. После окон­ чания обработки и поворота шпиндельного блока питатель 5 (рис. 26, а) перемещается справа налево, захватывает кулачками 4

обработанное кольцо и при обратном ходе сбрасывает его в отвод­ ной лоток 15. После отхода питателя вправо магазин 1 переме­ щается в радиальном направлении и устанавливает заготовку соосно со шпинделем. При втором ходе влево головка питателя захватывает поданную заготовку и отводит назад. В это время магазин перемещается в исходное верхнее положение и освобо­ ждает проход для головки автооператора. Затем питатель пере-

мещается дальше влево и передает заготовку в патрон шпинделя 3, где она зажимается; питатель отходит в исходное правое поло­ жение.

Питатель 5 перемещается влево через рычажную систему 6, 7, 14, сектор 10, рычаг 11 от пружины 13 следующим образом. Ры­ чаг 7 свободно насажен на оси 9; в ушках рычага 7 установлен сек­ тор 10, левая сторона которого опирается на регулируемый упор, установленный в рычаге 14, жестко закрепленном на оси 9\ пружина 13 через рычаг И и ролик давит на сектор 10 и прижимает рычаг через упор 8 влево к рычагу 14, поэтому при повороте ры­ чага 14 влево пружина 13 через рычаг 11 и сектор 10 давит на ры­ чаг 7, который через рычаг 6 перемещает головку. Скалка пита­ теля перемещается вправо от кулачка посредством рычага 14, который получает вращение вправо и через упор 8 передает дви-

68

жепие рычагам 7 и 6. Если при ходе влево питатель встретит пре­ пятствие и не будет перемещаться, то рычаг 14, продолжая вра­ щаться влево, нажмет упором на левую сторону сектора 10 и по­ дожмет его. Рычаг И повернется вокруг своей оси, преодолевая силу пружины, золотник 12 выключит станок. Питатель переме­ щается в сторону шпинделя с помощью пружины 13, поэтому устраняется возможность его жесткого заклинивания в случае неполадок. Перемещением хомута, закрепленного на скалке, можно регулировать величину продольного перемещения пита­ теля.

Автооператор работает в цикле автомата, т. е. все перемещения механизмов осуществляются от кулачков распределительного вала. Конструктивной особенностью автооператора является то, что магазин выполнен отдельным узлом и закреплен на верхнем суппорте. Магазин — подвижный и при каждом рабочем ходе выводится из зоны обработки, а это позволяет уменьшить вероят­ ность попадания в магазин стружки. Улучшаются условия отвода стружки, а также наладки механизмов полуавтомата.

Надежность работы данной конструкции автооператора может быть повышена введением механизма регулировки соосности го­ ловки автооператора относительно патрона шпинделя и заменой золотника 12, подающего сигнал на отключение станка, конечным выключателем.

Автооператор к токарному полуавтомату 1261П предназначен для загрузки деталей типа втулок. Автооператор устанавливают на шестую загрузочную позицию. Схема автооператора показана на рис. 27. Автооператор состоит из питателя 1 с электромагнитным захватом, подводящего лотка 2 с отсекателрм для поштучной вы­ дачи заготовок, кронштейна 3, в котором монтируется передняя опора питателя, упоров 6 и 8, пружины 7 и задней опоры 9 пита­ теля. Питатель автооператора получает движение от кулачка 4 через рычажную систему, кронштейн 3 и упор 8. Захват втулки осуществляется электромагнитом, вмонтированным в переднюю часть головки питателя 1. Циклограмма работы автооператора показана на рис. 27, б. После поворота шпиндельного блока авто­ оператор получает перемещение влево, головка питателя 1 (см. рис. 27, а) подходит к заготовке, зажатой в шпинделе, включается электромагнит, и патрон освобождает заготовку. При перемещении питателя в обратном направлении заготовка захватывается элек­ тромагнитом и переносится в отводной лоток 10. Питатель продол­ жает перемещаться в обратном направлении; срабатывает отсекатель и новая заготовка поступает в приемник подводящего лотка, после чего подается ток в электромагнит и заготовка удерживается на торце головки питателя. Далее питатель вновь перемещается в направлении к шпинделю и переносит заготовку в патрон. После зажатия заготовки в патроне шпинделя электромагнит головки питателя отключается и питатель перемещается в исходное поло­ жение.

6 9