9

1. Надежность технологического оборудовании

Надежность - важнейшая составляющая качества технологического оборудования.

1.1 Основные определения и понятия о надежности

Технологический процесс, выполняемый на современном автоматизированном технологическом оборудовании должен обладать высокой надежностью.

Надежность технологического процесса определяется в первую очередь, надежностью технологического оборудования.

11нд1'жпость свойство объекта сохранять во времени в установленных продолах пшчения тех параметров, характеризующих способность выполнять фебусмые функции и ншинныч режимах и условиях применения, технического обслуживании н фшиноргироминии (ГО(' I П '102

ИплС/КНтм. объект iiikлючиекм и iiii'vh ниш пепрелиицснпых

нглпнусiHMi.is тменений • ю КИЧ1Ч иш и крон ннмнинни и нриценпи ')то

комплексное » МОЙ» IНо миорпе и ними ими» 111 in ни uni'ii ими обьекш ii условий

I III III! II liyil I llllllll МО/Ill I И h 11II1' III I I. II I I'Oll I lit lib mil Hi llll lilt Hint III Л111Н one •IIIOCTH,

ремпнтиршпцши lit ll епчриниемт III II Iilli i ' OHpe/ieillMIHili i оче Iitlllie >THX flhOtil I II

11адсжиое n, leMioiioi ичоиано иборунпйннпм »'ln t и*>lt« Iott страниц, во времени работоспособное cm тиши

Работоспособно»¹ состинпе cm шннне и himuioi иче» mи о от ipy цокания, при котором шлченпн linpnMeipon и поклннелец кичемим Н Н и i иилнемой продукции, производи leiiuioeui, Mitivpiiani.Hi.iN и i ишм^ nii.h мирт на

изготовление продукции соотен myioi требии.шиим w в

нормативно-технической, кот i pyii iopi кой и пчтли! ич» ■» «*• ■ i» чт.\ мац hiiiihi

Параметры и noKaiaie/ni качесшп iiiinioiiiiiieMi.i¹ и пни II '.лр<н и pinynn их

точность, шероховатое п. и полипе юс и. обриОтинны' ipniiuieli и

показателей качества поверхносшого слон депшеИ »н м» параметры

технологической системы. К материальным и mipin im шнисится:

расход сырья, материалов, шергии, пнсфуменнт i >■ < кого

обслуживания и т.д.

Неработоспособное состояние но спешишь и и ичеекго

оборудования, при котором значение хотя бы ицинш i• • i•¹ '■ • t• • члрак-

теризующего способность выполнять заданные фупки ни» к ntyei

требованиям нормативно-технической, копе i рук i ор< кой и ими пчеекпй

документации.

Основным понятием теории надежности являсчеи опии >ш (ши.гнн заключающееся в нарушении работоспособного сое юинпн

Критерий отказа - признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния технологического оборудования, установленные в нормативно-технической и конструкторской документации.

К понятиям, связанным с изменениями в технологическом оборудовании, относится повреждение. Это событие, заключающееся в нарушении исправного состояния при сохранении работоспособного состояния. А исправное состояние - это состояние, при котором технологическое оборудование соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

Следует различать работоспособное и исправное состояние. Различие в следующем: переход технологического оборудования из исправного состояния в неисправное работоспособное состояние происходит из-за повреждений. К этой же группе понятий относится определение предельного состояния. Это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Из определения следует, что переход в предельное состояние означает временное или окончательное прекращение эксплуатации технологического оборудования.

Работоспособное состояние технологического оборудования, как видно из определения, это не только его способность функционировать, но, функционируя, обеспечивать заданные технической документацией параметры качества обрабатываемой детали. В связи с этим отказы разделяют на функционатьные и параметрические. Функциональный отказ - отказ технологического оборудования, в результате которого наступает прекращение его функционирования не предусмотренное регламентированными условиями производства или в конструкторской документации (функциональный отказ наступает в результате разрушения деталей станка). Это приводит к невозможности обеспечить, например, формообразующие движения резания. Полностью исключить функциональнее отказы невозможно. Но большая часть функциональных отказов являются следствием ошибок при конструировании, изготовлении или назначении условий эксплуатации технологического оборудования. Они не связаны со временем, легко обнаруживаются.

Параметрический отказ - отказ технологического оборудования, при котором сохраняется его функционирование, но происходит выход значений одного или нескольких параметров технологического процесса за пределы, установленные в нормативно-технической или конструкторской и технологической документации. При эксплуатации технологическое оборудование подвержено механическим, тепловым и другим воздействиям, которые вызывают повреждения и изменяют значения параметров ее начального состояния. Снижается точность, нарушается стабильность работы. Параметрический отказ связан со временем и присущ всякому технологическому оборудованию, которое должно обеспечить заданное качество обработки и производительность. 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 Оии определяют параметрическую надежность технологического оборудовании

ГОСТ 27.002-89 предусматривает ряд временных понятий при эксплуатации объекта, в частности, технологического оборудования.

Наработка - продолжительность или объем работы технологического оборудования. Единицы измерения наработки могут быть временные (часы, минуты) и штучные. Последние используются в связи с тем, что скорость развития повреждений зависит не только от времени, но и от интенсивности эксплуатации технологического оборудования и от количества изготовленных деталей в единицу времени.

Наработка до отказа - наработка от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.

Ресурс - суммарная наработка от начала эксплуатации технологического оборудования или его возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Вводится понятие остаточный ресурс ')то суммарная наработка от момента контроля технического состояния объекта до перехода и предельное состояние.

Если технологическое оборудование молучтч повреждении даже тогда, когда она не работает (например, коррозия), то календарная продолжительность до предельного состояния называется сроком служОы

Для того чтобы обеспечить заблаговременное, предупредительное прекращение эксплуатации технологического оборудовании, исходя из технико- экономической целесообразности, устанавливаю! регламентированные временные показатели. Например, назначенный ресурс. ' >то суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация технологического ооорудоваиия должна быть прекращена независимо от его технического сое гоимии I In шачениый ресурс (или срок службы) не является показателем надежности, хотя при его установлении учитываются показатели надежное in 11а итчеииый ресурс относится к порядку технического обслуживания I синологического оборудования.

Безотказность - свойство технологического оборудовании непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство технологического оборудования сохранять работоспособное состояние до наступления продельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Между последними двумя понятиями различие во временных показателях. В первом - принимается некоторое время или наработка непрерывной работы технологического оборудования без подналадок и ремонта, т.е. без перерывов, вызванных отказами. Во втором определении принимается суммарное время, состоящее из нескольких наработок до отказа. Для невосстанавливаемых объектов понятия безотказности и долговечности совпадают.

Время в этих определениях отображает некоторое обобщающее свойство технологического оборудования и ее элементов, которое позволяет противостоять воздействию рабочих нагрузок, приводящих к отказу. Но, если основные физические свойства объекта можно определить в любой момент, то время - наработку до отказа или ресурс можно определить лишь после того, как наступил отказ или достигнуто предельное состояние. Пока эти события не наступили можно только прогнозировать время их появления. Оно зависит от многих разнообразных часто недоступных контролю и сложно взаимодействующих между собой факторов.

1.2 Требования к надежности технологического оборудования

Требования к надежности технологического оборудования определяются типом этого оборудования.

Для универсальных легких и средних станков в обычных условиях их применения из комплекса требований к надежности наибольшее значение имеет технический ресурс. С другой стороны, для тяжелых станков важна безотказность в течение длительного времени, а в случае обработки точных и дорогих изделий - также безотказность системы в течение одной операции.

По сравнению с универсальными станками к надежности специальных и уникальных станков предъявляют более высокие требования во избежание необходимости установки на заводах дорогих станков-дублеров.

Для станков, встраиваемых в автоматические линии, требования к надежности наиболее высоки, так как выход из строя одного из них ведет к простою участка или даже всей линии.

Надежность станков на стадии проектирования можно оценивать по результатам обобщения статистических данных по отказам прототипов, времени восстановления узлов, интенсивности износа и времени замены инструмента, а параметрическую надежность - расчетом основных погрешностей станка, их изменением по времени и оценкой влияния каждой из них на точность станка в целом.

Наблюдения, проведенные в разных отраслях отечественного машиностроения, показали, что универсальные станки работают 60...75% времени с мощностью до 0,5 номинальной и только 1... 10% времени - с номинальной мощностью или допустимой перегрузкой. Более поздние иностранные исследования показали близкие результаты. Средневзвешенные значения расчетных относительных мощностей станков рекомендуются: для станков токарной группы - 0,4...0,48; для станков сверлильно-расточных и фрезерных - 0,35...0,45. Нижние значения соответствуют применению традиционного набора инструментов (твердосплавного и из быстрорежущей стали), верхние значения соответствуют использованию на чистовых и получистовых операциях минералокерамических, а на черновых твердосплавного инструмента с покрытиями.

Станки с ЧПУ характеризуются более высокими уровнями средних и максимальных значений нагрузок по сравнению со станками общего назначения. Так, уровень использования токарных станков с ЧПУ для обработки в патроне выше по моменту на 20...25%, для обработки в центрах выше по мощности на 20% и частоте вращения на 30...40%.

Сложность и высокая стоимость станков с ЧПУ требуют соответствующего уровня их надежности и использования. По результатом ряда исследований приемлемый уровень удельной длительности восстановления для станков с ЧПУ составляет 0,05...0,1, т. е. 5... 10 ч простоя станка в неплановом ремонте на 100 ч работы по программе.

Надежность станков с ЧПУ может быть характеризована следующими данными по материалам международной организации МТ1КЛ, занимающейся исследованиями станков, время нросгоеи аапкоа с MlIV из-за неисправностей составляет 4...9% номинального фонда времени

Около 55% отказов, по отечественным данным, связано i шсктрониыми и электрическими устройствами вводи, считывания и переработки информации. Их устранение занимает около 40% общего времени носе ппюинешш Хотя отказы узлов и механизмов оборудования составляюi меньшую домю (около .41%), их устранение является трудоемким п продолжительным процессом

Вместе с простоями станков по техническим причиним сунн < i муки простои оборудования по организационным причинам. ' >ти проект ни

отдельных заводах в два раза и более превышали npoi юн ни пмшческим причинам.

Вероятность безотказной работы станков с ЧПУ cocminiuci 0,93 при эксплуатации в течение года и 0,89 - после эксплуатации а м чеиие шч