Виды связей в ТП, их параметры и взаимодействие

Технологический процесс на концептуальном уровне представляет

собой сложную систему элементов пяти видов связей: размерных, временных,

информационных, свойств материалов, экономических.

Технологический процесс можно интерпретировать графически: схематично

(рис. 3.8, а); с помощью кругов Вена (рис. 3.8, б) в виде обобщенного

множества М*:

где Мр, Мв, Ми, Мс, Мэ — соответственно множества, отражающие пять видов связей: размерных, временных, информационных, свойств материалов,

экономических; б^.б,, — погрешности обработки; tHC, tn, f3ar, tx, tp9

W 'а.ц> 'шт — время наладки и смены инструмента, пуска, загрузки, холостых ходов, рабочих ходов, разгрузки, автоматического цикла, штучное;

УП — команды станку; L — траектория; G— подготовительные команды; М —вспомогательные команды; Э — команды электроавтоматики;Сзаг, Си, Спр — свойства заготовки, инструмента, прочие; Роп, Ршт, Ршк —себестоимость операции, штучная, штучно-калькуляционная; Q —производительность.

31. Как влияют и связаны показатели надежности и производительности?

Все показатели надежности и производительности являются функциями

времени, носят случайный характер, изменяются при эксплуатации

станков в результате действия различных погрешностей и факторов (износа,коррозии, старения, короблений, разрегулирования и др.).

Рассмотрим два варианта зависимости показателей производительности от надежности.

Таким образом, при снижении коэффициентов загрузки hзи технического использования hт всего на 0,1 (из-за понижения уровня надежности в период Nд) производительность Q снижается на 0,17 (с 0,81 Q до 0,64Q).

32. Какие методы повышения надежности используют на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации?

Стадия проектирования. На этой стадии применяют ряд способов создания надежных конструкций:

1. Выбор рациональных и эффективных принципов действия и схем

построения машин.

2. Создание избыточности и резервирование.

3. Научно-техническое и экономическое обоснование выбранных

материалов, параметров, величин допусков.

4. Моделирование и прогнозирование работы технологических систем

или отдельных элементов (расчет погрешностей, потери точности,

усилий зажима заготовок в приспособлениях и схватах).

5. Оснащение специальными системами (контроля и диагностики за

состоянием режущего инструмента и элементами ТС; адаптивными).

6. Использование статистических данных и опыта создания аналогичных

конструкций.

При проектировании ТП важно заранее (априори) сделать прогноз о

потере точности по всей цепи «чертеж—заготовка—деталь». Определить

долю и степень влияния каждого элемента ТС на потерю точности

(выявить доминирующие элементы).

Стадия изготовления. На данной стадии необходимо учитывать факторы,

обеспечивающие надежность.

1. Выбор рациональных способов получения заготовок и методов

обработки (приближение формы заготовки к форме детали, минимальные

припуски).

2. Строгую технологическую дисциплину при изготовлении детали

(исключение наследственности, концентраторов напряжений, внутренней

потенциальной энергии).

3. Выбор эффективных методов термообработки. Применение эффективных

упрочняющих технологий для повышения прочности и износостойкости

(ионное азотирование, цементация, плазменное напыление и др.).

4. Высокое качество сборки и наладки.

Стадия эксплуатации. При эксплуатации на надежность и стабильность

функционирования влияет ряд следующих факторов:

1. Применяемые смазки.

2. Применяемые СОЖ при обработке.

3. Применяемые режимы резания.

4. Условия эксплуатации оборудования (виброзащита, термоконстантные

помещения).

33. Меры по повышению надежности на на¸альной стадии проектирования.

Избыточность — основной метод повышения надежности сложных

систем. На стадии проектирования систем предусматривается создание

запаса по основным параметрам, обусловливающим надежность: прочности,

жесткости, износостойкости, виброустойчивости, теплостойкости и

др. В результате избыточности достижение предельных значений доминирующих

параметров при работе изделия отдаляется. Наступление отказа

как бы искусственно «сдвигается» во времени, т. е. в конструкции на стадии

проектирования заранее закладывается завышенная наработка на отказ.

При создании надежных систем принцип избыточности проявляется в

том, что ресурс изделия устанавливают намного ниже среднего срока службы

до отказа. Недоиспользование потенциальной долговечности изделия

дает гарантию его безотказной работы.

Частным случаем избыточности является резервирование, т. е. создание

и включение в схему АС дублирующих элементов. При выходе из

строя (или отказе) одного из элементов дублер выполняет его функции и

узел продолжает нормально функционировать.

Резервирование значительно повышает надежность систем.

Есть два вида резервирования—с нагруженными и ненагруженными резервными элементами (рис. 3.13). При нагруженном резервировании резервные элементы постоянно присоединены к основным и находятся в одинаковом с ними режиме работы.

В этом случае отказ системы — сложное событие, которое будет иметь

место при условии отказа всех элементов. Вероятность появления одновременно

всех отказов F(f) по теореме умножения равна произведению:

Вероятность безотказной работы

Если вероятность безотказной работы каждого элемента Р( = 0,9 и

п = 3, то получим:

Таким образом, вероятность безотказной работы резко (на три порядка)

повысилась. Используя принцип резервирования, возможно создавать

надежные системы из ненадежных элементов.

При ненагруженном резервировании резервные цепи (элементы) находятся

в отключенном состоянии и включаются лишь в случае отказа

основной цепи (рис. 3.13, б). В этом случае надо вначале обнаружить

отказ, а затем — включить резерв.