Лекция 20. Основные понятия о надежности процесса

Надежность отражает свойство изделий сохранять в период эксплуатации способность выполнять заданные функции. Надежность технологических систем приобретает еще большее значение в ХХI веке как один из основных показателей качества. По стандарту ИСО - «…Качество – совокупность характеристик объекта, относящиеся к его способности удовлетворять установленные или предполагаемые потребности…». Надежность – основная характеристика качества.

Прогрессивные технологии основаны на применении автоматизированного оборудования – станков с ЧПУ, гибких производственных модулей (ГПМ) и гибких производственных систем (ГПС). Для надежного функционирования автоматизированного оборудования, помимо измерения выходных параметров, необходимо обеспечить контроль и диагностирование станка и режущего инструмента в реальном времени всего технологического процесса.

Действия оператора и его органы чувств заменяет чувствительная контрольно-измерительная аппаратура. Анализ информации, поступающей из зоны обработки, вместо оператора выполняет ЭВМ. С ее помощью логически распознаются повреждения в элементах технологической системы и принимаются решения по управлению или прекращению работы.

В последнее десятилетие в этой области произошли существенные изменения и, в первую очередь, в связи с появлением быстродействующих компьютеров с большим объемом памяти и прогрессивных измерительных систем на базе датчиков функциональных параметров процесса обработки (пьезоэлектрические датчики для измерения сил резания и колебаний, тензометрические втулки ходовых винтов, диагностические подшипники). Современное программное обеспечение позволяет выполнять диагностирование станка и процесса резания.

Дисциплина опирается на элементы теории вероятностей и случайных процессов, теории резания, металловедения, технологии машиностроения, станковедения, приборостроения и др.

В основу курса положены исследования и практические разработки в области надежности и диагностики режущего инструмента, выполненные на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин» и опубликованные в ряде учебных пособий. На примере режущего инструмента излагаются научно-методический подход к созданию систем диагностирования и необходимые для этого сведения из теории надежности.

На дисциплину «Надежность технологических систем» отводится 24 часа лекций, 4 часа семинарских занятий, 12 часов лабораторных работ и 38 часов самостоятельной работы студентов.

Рассмотрим основные термины и понятия, применяемые в дисциплине.

Надёжность — свойство объекта выполнять и сохранять во времени заданные ему функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремон­тов, хранения и транспортирования.

Надёжность является внутренним свойством объекта. Оно проявляется во взаимодействии этого объекта с другими объек­тами внутри системы, а также с внешней средой, являющей­ся объектом, с которым взаимодействует сама система в соот­ветствии с её назначением. Это свойство определяет эффек­тивность функционирования системы во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, надёжность объекта (в зависимости от его назначения и условий эксплуа­тации) оценивается через показатели частных свойств (безот­казности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемос­ти) в отдельности или в определённом сочетании.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работос­пособности технологической системы. Отказы разделяют на функциональные и параметрические.

Функциональный отказ – отказ технологической системы, в результате которого наступает прекращение ее функционирования непредусмотренное регламентированными условиями производства или в конструкторской документации.

Функциональный отказ наступает в результате разрушения инструмента, станка, приспособления и деталей. Это приводит к невозможности обеспечить, например, формообразующие движения резания или транспортировку заготовки.

Параметрический отказ – отказ технологической системы, при котором сохраняется ее функционирование, но происходит выход значений одного или нескольких параметров технологического процесса за пределы, установленные в нормативно-технической документации.

Высокие требования к качеству обрабатываемых деталей делают параметрические отказы главным объектом исследований в теории надежности, и в связи с этим – главным объектом изучения в дисциплине. Они определяют параметрическую (технологическую) надежность технологической системы.

Контроль состояния — совокупность операций по проверке работоспособности, локализации и прогнозирования отказов объекта с целью определения технического состояния объекта.

Техническое диагностирование — процесс определения технического состояния объекта с определённой точностью, базирующийся на анализе данных, полученных при контро­ле состояния, с целью распознавания вида состояния и места отказа.

Объект контроля (диагностирования) — объект, состо­яние которого подвергается контролю (диагностированию).

Средства контроля (диагностирования) — аппаратные и программные средства, с помощью которых осуществляет­ся контроль (диагностирование).

Параметр технического состояния — физическая ве­личина, характеризующая работоспособность объекта конт­роля (диагностирования), изменяющаяся в процессе работы.

Диагностический параметр — параметр объекта диаг­ностирования, используемый в установленном порядке для определения технического состояния.