книги из ГПНТБ / Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие

ности их оценки у и числа отказов п. Доверительные гра­ ницы для наиболее вероятных значений коэффициента восстанавливаемости

где во1 и ео2 — коэффициенты точности, зависящие от у и п- Зная доверительные границы Kamia и /Свшах для коэф­ фициента восстанавливаемости, можно оценить мини­ мальное и максимальное значения области возможных

значений коэффициента готовности:

* r min 1+ кв max 1 + Кв inln : К г max*

Для иллюстрации определения коэффициента готов­ ности воспользуемся статистическими данными, приве­ денными в табл. 7. Определим коэффициент восстанавли­ ваемости гидравлической системы станка с ЧПУ с учетом точности и достоверности оценки. Значения коэффициен­

с фазовой системой ЧПУ представлены также в табл. 7. Иногда в процессе эксплуатации необходимо знать, какое количество неисправных систем находится в дан­ ный момент в производстве. Если задано общее коли­ чество М 0, предполагаемых к эксплуатации станков с системами ЧПУ, для которых была проведена оценка надежности по статистическим данным и определен коэф-

211

2 1 2

Рис. 93. Графики минимального и максимального количества простаивающих узлов и блоков станков с фазовой системой ЧПУ (значения кривых те же, что и на рис. 91)

фициент готовности, то среднее число простаивающих систем

где Мпр — число простаивающих систем в любой момент эксплуатации.

Количество простаивающих (неисправных) узлов и бло­ ков станков с фазовой системой ЧПУ в зависимости от количества находящихся в эксплуатации приведено на рис. 93. Графики построены на основе статистического анализа работы станков с фазовой системой ЧПУ.

Надежность восстанавливаемых систем — количествен­ ный критерий их работоспособности — в основном опре­ деляется безотказностью и восстанавливаемостью. Сле­ довательно, количество простаивающих систем дает коли­ чественную оценку двух критериев и, как следствие, оценку технического обслуживания этих систем.

Анализ различных сторон технического обслуживания позволяет оценить надежность восстанавливаемых систем, а следовательно, решить следующие практические (част­ ные) задачи.

213

1. Оценить работоспособность системы в любой мо­ мент времени. Эта характеристика для начала основного рабочего периода является критерием готовности, а для любого произвольного момента времени — критерием обобщенной готовности или надежности восстанавливае­ мой системы.

2.Определить вероятность нахождения системы в те­ чение фиксированного или больше чем фиксированный интервал времени в ремонте (вероятность простоя системы). Оценку времени простоя системы можно производить по моментам распределения времени простоя, например по его среднему времени.

3.Определить распределение отказов в течение задан­ ного интервала времени, а также оценить его средними значениями количества отказов. Получение указанной оценки представляет практический интерес, так как она позволяет правильно выбрать количество запасных дета­ лей, необходимых для замены, определить оптимальное

количество ремонтных рабочих и их специальность.

§ 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ МЕЖДУ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИМИ ОБСЛУЖИВАНИЯМИ ОБОРУДОВАНИЯ

В процессе эксплуатации автоматизированных систем должна обеспечиваться надежность существующих уст­ ройств и должны собираться и обобщаться данные, не­ обходимые для разработки новых технических устройств. Для выполнения этих задач проводится большое число мероприятий, которые можно разбить на четыре группы: 1) разработка научных методов эксплуатации оборудо­ вания; 2) сбор и обобщение опыта эксплуатации; 3) обмен опытом между изготовителями, проектными организа­ циями и эксплуатирующими предприятиями по модерни­ зации и увеличению надежности; 4) повышение квали­ фикации работников, обслуживающих данную аппара­ туру.

Научные методы эксплуатации включают в себя науч­ нообоснованные приемы подготовки к работе, правила проведения профилактики и ремонта и другие мероприя­ тия по обеспечению надежности технических устройств в процессе их эксплуатации [13]. Основная цель профи­ лактического обслуживания аппаратуры после началь­ ного периода эксплуатации (периода приработки) —*

214

устранить влияние на работоспособность постепенных (износовых) отказов. Интервалы времени, через которые необходимо проводить профилактические мероприятия (технические осмотры, регламентные работы, ремонт), чаще всего определяются путем тщательного анализа характеристик изнашивания и старения основных элемен­ тов, узлов и блоков системы. Профилактические меро­ приятия приводят к сложным и противоречивым послед­ ствиям. С одной стороны, перед обслуживающим персо­ налом возникают противоречивые требования: необхо­ димо повышать надежность оборудования за счет прове­ дения профилактических работ, что требует значитель­ ных затрат времени, однако длительный простой дорого­ стоящего оборудования на профилактике экономически невыгоден. С другой стороны, в процессе проведения про­ филактических мероприятий технические устройства под­ вергаются механическим нагрузкам, электрическим пере­ грузкам и другим нежелательным воздействиям, в резуль­ тате чего увеличивается интенсивность отказов в период после профилактики. Однако существуют оптимальные условия проведения профилактического обслуживания, при которых обеспечивается достаточно высокая надеж­ ность оборудования после проведения профилактик и сокращается время простоя.

На рис. 94 показано при существующих условиях эксплуатации условное изменение во времени параметров основных элементов станков с системами ЧПУ, включая те, которые имеют наименьшее время износа (старения). Если приведенные кривые являются усредненными, то простейший метод нахождения периодичности и объема

2 — появление зазоров в механиче­ ской передаче датчиков обратной связи; 3—разрегулировка прижим­ ного ролика лентопротяжного ме­ ханизма; 4 — изменение обратного коллекторного тока транзистора; 5— изменение тягового усилия элек­ тромеханического преобразователя; 6— изменение выходного напряже­ ния тахогенератора; ^npi — период

первого технического обслужива­ ния; Тпр г — период второго техни­

ческого обслуживания

215

профилактических работ состоит в следующем: с некото­ рым запасом по сравнению с временем наступления отказа вследствие износа наименее надежных элементов (у нас 1,5 и 6) назначается первое техническое обслуживание (регламентные работы) с периодом Tnpi (заштрихованные области характеризуют выход параметров элементов за пределы допустимых значений). Если по другим сообра­ жениям (например, для проверки механических, гид­ равлических узлов, регулировочных работ) этот период будет слишком большим, то устанавливают соответственно меньшее время для проведения этих работ.

Следует также заметить, что поле допуска для различ­ ных элементов, узлов и блоков будет различным. В объем первого обслуживания, наряду с другими необходимыми проверками и регулировками, должна входить проверка и при необходимости замена элементов 1, 5 я 6. При этом считается, что параметры замененных (или отрегулиро­ ванных) элементов возвращены в начальное состояние. Подобным же образом начинается второе техническое обслуживание с периодом Тпр2 и т. д. При втором техни­ ческом обслуживании объем работ (проверок и замен) будет больше, чем в первом, поскольку наряду с провер­ кой (заменой) элементов 2, 3 и 5 групп необходимо про­ верить и параметры элементов 1, 5 и 6 групп.

Здесь изложен физический принцип определения пери­ одичности профилактических мероприятий. В настоящее время в ряде случаев применяются на практике математи­ ческие методы определения периодичности профилакти­ ческих работ, которые подробно освещены в рабо­ тах [13, 49 ].

При назначении периода времени Тпр между профилактиками целесообразно исходить из условия, что сред­ няя интенсивность потока отказов системы за это время была минимальной.

Рассмотрим общую задачу, позволяющую связать по­ казатели надежности с периодом Тпр между очередными профилактическими работами. В качестве показателя на­ дежности принимается вероятность того, что в произволь­ ный момент времени аппаратура работоспособна и безот­ казно работает в течение времени t, т. е. вероятность безот­ казности работы аппаратуры описывается законом

___<_

Р (t) ~ е Т°>

216

где / —■требуемое время работы; Т0 — средняя наработка на отказ.

Предполагаем, что после проведения профилактичес­ ких мероприятий работоспособность аппаратуры вос­ станавливается до первоначального состояния, что эк­ вивалентно замене аппаратуры.

Возможны два способа планирования профилактиче­ ских работ: 1) помимо проведения запланированной про­ филактики, после каждого отказа (ремонта) проводится внеплановая профилактика, после чего планируется за­ ново очередная профилактика; 2) вне зависимости от того, возникали или нет отказы аппаратуры в межпрофилак­ тический период, проводится плановая профилактика. Второй способ оптимального планирования менее целе­ сообразен, так как возможно случайное совпадение от­ каза и восстановление аппаратуры с близко назначенной профилактикой. Поэтому первый способ имеет преиму­ щество, рассмотрим его.

Среднее время между профилактиками Тпр вычис­ ляется для времени t аналогично тому, как вычисляется средняя наработка на отказ. Время Тпр фактически пред­ ставляет собой среднее время между ремонтами как пла­ новыми, так и внеплановыми. В случае экспоненциаль­ ного закона распределения вероятности между отказами среднее время между профилактиками

Тпр = Т0 { \ - е T° ) = T 0 Q(t),

где Тпр — время между профилактиками в ч;

/— время календарного периода, для которого определяется периодичность профилактики, в ч;

Т0— средняя наработка на отказ в ч;

( - т И

\1 — е 0 I = Q(t) — вероятность ненадежности,

Таким образом, Тпр равно произведению средней на­ работки на отказ и ненадежности для периода времени t.

Для станков с фазовой системой ЧПУ по статисти­ ческим данным приведены в табл. 7, рассчитаны и пост­ роены графики периодичности профилактики для элек­ тронных блоков 1, пускорегулирующей аппаратуры 2, гидросистемы 4, механических узлов 5 и лентопротяж­ ного механизма 3, которые изображены на рис. 95,

217

Рис. 95. Графики периодичности профилактик для узлов и бло­ ков станков с фазовой системой ЧПУ (обозначения см. на рис. 91):

Р (t) — вероятность безотказной работы между профилактиками

Наряду с высококачественным выполнением профи­ лактических работ надежность станков с системами ЧПУ в процессе эксплуатации обеспечивается применением методов прогнозирования отказов и предотвращения их, обязательной инструментальной (приборной) проверкой и «тренировкой» элементов и блоков, в условиях, близких к эксплуатационным («тренированные» элементы и блоки устанавливаются взамен отказавших), качественной под­ готовкой обслуживающего персонала, а также повыше­ нием уровня организации процесса эксплуатации и ре­ монта.

§ 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

Анализ различных сторон технического обслуживания позволяет оценить надежность восстанавливаемых сис­ тем, а следовательно, решить одну из практических за­ дач — обеспечение необходимым количеством запасных частей, которое позволит рационально сократить время на восстановление системы после отказа. В процессе экс-

218

плуатации станков с ЧПУ нередки случаи, когда нет необходимых запасных элементов, блоков и узлов, в ре­ зультате чего станки длительное время простаивают. Следовательно, восстанавливаемость станков с ЧПУ, как систем многократного действия, является функцией коли­ чества запасных элементов, узлов и блоков. Количество запасных элементов, блоков и узлов, необходимых для постоянного поддержания надлежащей и эффективной работы оборудования, имеет весьма важное значение. Поэтому определение количества, запасных частей должно производиться на научной основе. Если, например, под рукой находится слишком мало запасных деталей, то это может весьма отрицательно повлиять на выполнение поставленного задания. С другой стороны, если преду­ смотреть слишком большое количество запасных частей, то это приводит к излишним затратам, неэкономичному использованию складских помещений и в некоторых слу­ чаях к залеживанию дефицитных материалов. Зная прин­ ципы обеспечения надежности можно достаточно точно определить потребность в запасных частях. Самый про­ стой способ определения потребности в запасных частях (среднее количество) состоит в делении предполагаемого срока службы элемента, узла, блока на величину нара­ ботки на отказ.

Очевидно, для более точного определения количества запасных частей надо пользоваться более уточненными методами расчета. Основная задача состоит в том, чтобы количество запасных частей было достаточным во избе­ жание создания дефицита в самые критические периоды времени работы. Для определения требуемого количества запасных частей существует много математических ме­

с системами ЧПУ можно пользоваться упрощенным ме­ тодом [17]. Уравнение, позволяющее определить коли­ чество запасных элементов в узлах и блоках станков с ЧПУ по статистической оценке надежности для определенного календарного периода, имеет следующий вид:

219

t — общее число часов в календарном сроке;

г— коэффициент, зависящий от довери­ тельного уровня;

М0 — число эксплуатируемых станков;

А г — количество запасных частей.

В качестве примера рассмотрим определение количе­ ства запасных элементов к узлам и блокам для станков с фазовой системой ЧПУ из расчета месячного запаса и количества установленных элементов в блоках и узлах на станке типа ФП-7. На станке установлено шесть элек­ тронных блоков, 70 установочных элементов пускорегу­ лирующей аппаратуры, 40 элементов лентопротяжного механизма; в станке 24 гидроузла и 21 механический узел.

Для определения значения коэффициента г для раз­ личной достоверности у воспользуемся табл. 8.

Опуская математические расчеты для определения ко­ личества запасных частей для станков, построим графики минимального и максимального их количества в зависи­ мости от числа станков, находящихся в эксплуатации,

Рис. 96. Графики минималь­ ного и максимального количе­ ства запасных частей по узлам и блокам станков с фа­ зовой системой ЧПУ (обозна­

220