6. НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТОВ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

← К оглавлению

1 2 3 4 5 6

Все потенциальные возможности автоматов и автоматических

линий относительно повышения производительности машин и произ-

водительности труда человека можно реализовать лишь при условии,

что механизмы, и устройства, выполняющие функции человека, будут

иметь высокую надежность в работе.

Надежность есть свойство объектов выполнять заданные

функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуата-

ционных показателей в заданных пределах, соответствующих за-

данным режимам и условиям использования, технического обслу-

живания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Такими функциями для автоматов и автоматических линий

является выполнение технологических процессов обработки, контроля,

сборки, которые обеспечивают получение продукции в требуемом ка-

честве и количестве. Поэтому надежность определяется способностью

к бесперебойному выпуску годной продукции в соответствии с произ-

водственной программой в течение всего срока службы.

Технологические процессы, конструкции механизмов и уст-

ройств, компоновка автоматов и линий разрабатывают из условия их

бесперебойной работы. Однако в реальных условиях эксплуатации

неизбежно возникновение неполадок в работе, простоев и потерь про-

изводительности. Чем чаще неполадки и длительность их устранения,

тем выше разность между цикловой (теоретической) и фактической

производительностью. Таким образом, надежность автоматов и авто-

матических линий характеризует, прежде всего, степень реализации

возможностей производительности, заложенной в технологических

процессах и конструкциях машин.

Надежность автомата или автоматической линии определяется

надежностью составляющих элементов – механизмов, устройств, ин-

струментов. Автомат или автоматическая линия может иметь два со-

стояния:

1) работоспособное, когда она может выполнять заданные

функции – выпускать годную продукцию;

2) неработоспособное, когда она из-за неисправностей меха-

низмов, устройств или инструмента не может выпускать годную про-

дукцию.

Нарушение работоспособности и переход автомата или линии

из работоспособного состояния в неработоспособное называют отказом.

252Отказы бывают двух типов:

1) отказы элементов – когда не срабатывает какой-либо конст-

руктивный элемент (механизм, устройство, инструмент), не выполня-

ется рабочий цикл, продукция не выдается;

2) отказы параметров – когда формально все механизмы и уст-

ройства срабатывают, рабочий цикл выполняется, но выданная про-

дукция оказывается бракованной.

Отказы элементов характеризуют надежность функциониро-

вания (срабатывания), отказы параметров – технологическую (пара-

метрическую) надежность, которая зависит прежде всего от ста-

бильности технологического процесса.

6.1. Причины отказов в работе

Современная наука о машинах, в первую очередь теория на-

дежности машин, рассматривает отказы как свойство процессов функ-

ционирования машин, неизбежное следствие нестабильности внешних

воздействий и рабочих параметров технологических процессов и кон-

структивных элементов. Поэтому при расчете, конструировании и экс-

плуатации автоматических линий основная задача заключается в том,

чтобы свести к допустимому минимуму количество отказов, макси-

мально сократить длительность их обнаружения и устранения.

Отказы механизмов и устройств возникают при неблагоприят-

ном воздействии разнообразнейших факторов, которые можно разде-

лить на две основные категории:

1. Обратимые, циклически действующие факторы, которые

проявляются в любом интервале срока службы машины, начиная с

момента ввода ее в эксплуатацию.

2. Необратимые, монотонно действующие факторы, которые

проявляются лишь постепенно и тем более, чем длительнее эксплуата-

ция машин.

К циклически действующим факторам относятся: а) неста-

бильность исходных материалов, их геометрических размеров и фор-

мы, твердости, физико-химических свойств и т. д.; б) погрешность из-

готовления и сборки отдельных конструктивных элементов, неста-

бильность скорости и величины рабочих перемещений исполнитель-

ных механизмов; в) колебания температуры и давления рабочих жид-

костей и газов, температуры окружающей среды; г) неодинаковая ве-

личина жесткости узлов машин, усилий обработки, сил трения, зажим-

ных усилий; д) нестабильность положения обрабатываемых изделий в

процессе их транспортирования и обработки.

К монотонно действующим факторам относятся: а) износ ме-

ханизмов и сопряжений; б) потеря усталостной прочности деталей;

253в) коррозия поверхностей; г) разрегулирование механизмов; д) загряз-

нение и засорение рабочей зоны; е) изменение геометрической формы

(коробление, деформирование и т. д.).

Нестабильность внешних условий и рабочих параметров авто-

матов и линий приводит к тому, что при каждом рабочем цикле благо-

приятное сочетание этих факторов означает нормальное срабатывание

и выдачу годной продукции, неблагоприятное – отказ элемента или

параметра. Монотонные процессы изнашивания, разрегулирования,

засорения и т. д. являются дестабилизирующими факторами, которые

ухудшают условия нормального срабатывания механизмов и уст-

ройств, повышают вероятность их отказов в работе.

6.2. Показатели надежности

Явления работоспособности автоматов и автоматических ли-

нии чрезвычайно сложны и многообразны, поэтому надежность нельзя

полностью охарактеризовать каким-либо единым показателем. Так как

нарушение и восстановление работоспособности, возникновение и

устранение отказов являются случайными процессами, все количест-

венные показатели надежности имеют вероятностный характер.

Количественные значения показателей надежности определя-

ются, как правило, путем проведения испытаний на надежность эле-

ментов и систем в лабораторных или производственных условиях, их

математической обработки методами теории вероятности и математи-

ческой статистики. Тем самым определяется статистическое распреде-

ление исследований случайной величины и ее характеристики – мате-

матическое ожидание, среднее квадратичное уклонение и т. д. Опыт

исследований технических систем различного вида показывает, что

статистические распределения случайных величин – показателей без-

отказности и ремонтопригодности – имеют сходный характер. Это по-

зволяет аппроксимировать статистические распределения при помощи

математических зависимостей, называемых математическими моделя-

ми отказов и восстановлений. Математические модели, описывающие

те или иные показатели надежности, являются типовыми для различ-

ных технических систем или их элементов.

Возникновение отказов, их обнаружение, устранение и преду-

преждение является случайными процессами, происходящими во вре-

мени. Поэтому все количественные показатели надежности имеют ве-

роятностный характер и связывают между собой, как правило, в ка-

честве аргумента – параметр времени (безотказной работы или восста-

новления работоспособности) и в качестве функции – вероятность со-

стояния (работоспособное или неработоспособное). Согласно приве-

денному определению надежность автоматических линий обусловли-

254вается их безотказностью, ремонтопригодностью, а также долговеч-

ностью элементов – механизмов, устройств, инструментов. Поэтому

показатели надежности можно разделить на две категории:

1) частные показатели, которые оценивают только одну каче-

ственную сторону надежности, например только безотказность или

только ремонтопригодность;

2) обобщенные, комплексные показатели, которые оценивают,

например, и безотказность, и ремонтопригодность.

Показатели безотказности. Безотказность – это свойство

системы или элемента сохранять работоспособность в течение некото-

рого времени без вынужденных перерывов в работе, т. е. без отказов.

Отсюда важнейшим показателем является вероятность Р того, что сис-

тема или элемент сохраняет свою работоспособность в течение регла-

ментированного промежутка времени t. Например, вероятность того,

что автомат через 30 мин после включения останется работоспособ-

ным, равна 0,8, обозначают Р (30) = 0,8. Нетрудно видеть, что эта веро-

ятность зависит от того, насколько велико время t. Так, Р (30) > Р (40),

потому что машина, проработавшая 30 мин безотказно, может отказать

в промежутке 30–40 мин.

Функциональную зависимость вероятности безотказной рабо-

ты Р от длительности времени t называют функцией надежности.

Многочисленные эксплуатационные исследования различных автома-

тов и линий показывают, что статистическая функция надежности но-

сит монотонно убывающий характер (рис. 6.1). Результаты статистиче-

ских исследований аппроксимируются обычно с помощью теоретиче-

ских кривых.

Для функции надежности наиболее типовая аппроксимирую-

щая зависимость имеет вид:

(6.1) ,)( 0

)(

∫

⋅ω−

dtt

etP

где ω(t) – параметр потока отказов, представляющий собой

вероятность возникновения отказа в единицу времени.

Величина, обратная параметру поток отказов, есть среднее

время безотказной работы:

1/ ( ) .

ср m t = ω (6.2)

Величины ω(t) и тср как и P(t), являются показателями безот-

казности и связаны между собой весьма простыми соотношениями

(6.1) и (6.2).

255Рис. 6.1 – Функция надежности автоматической линии

Параметр потока отказов ω(t) также является, показателем

безотказности, характеризуя их частоту при эксплуатации линии. Он

численно равен среднему математическому ожиданию количества от-

казов в единицу времени. Если время t выражено в рабочих циклах,

величина ω(t) означает вероятность возникновения отказа при каждом

срабатывании механизма или устройства, а также линии в целом.

Поток отказов в процессе эксплуатации линии не остается по-

стоянным во времени, достигая наибольшей величины в периоды пус-

ка и освоения, а также в предремонтные периоды. Однако длитель-

ность эксплуатационных исследований, при которых определяются

показатели надежности, обычно намного меньше, чем длительность

этих периодов. За время исследований (обычно 2–3 недели) не успева-

ет измениться сколь-нибудь существенно ни степень изношенности

оборудования, ни квалификация наладчиков. Поэтому в первом при-

ближении всегда можно считать, что параметр потока отказов есть

величина условно постоянная для некоторого интервала длительности

эксплуатации.

Параметр времени t в формулах (6.1) (6.2) является обобщен-

ным и его можно выразить как в единицах календарного времени (ми-

нутах, часах), так и в количестве срабатываний (рабочих циклов). В

последнем случае параметр потока отказов ω(t) характеризует сред-

нюю вероятность отказа при каждом очередном срабатывании, а сред-

нее время безотказной работы тср – среднее количество циклов между

отказами.

256Приведем некоторые свойства функции надежности: Р (0) = 1,0 –

в момент пуска автомат или линия являются исправными; Р(∞) =0 –

абсолютно безотказных автоматов или линий нет, любая машина рано

или поздно имеет отказы в работе.

Этим условиям функция (6.1) удовлетворяет при любых зна-

чениях ω.

Для автоматов и автоматических линий оценка безотказности

по календарному времени работы недостаточна, так как при этом не

учитывают интенсивность работы машин – количество рабочих цик-

лов и выпускаемой продукции в единицу времени. Например если

один автооператор имеет среднее время безотказной работы mср = 45 мин,

а второй mср = 30 мин, то, казалось бы, безотказность первого выше.

Однако если первый установлен на автомате с длительностью рабоче-

го цикла Т = 1,5 мин, а второй Т = 0,5 мин, то, очевидно, безотказность

второго выше (среднее количество

рабочих циклов между двумя отка-

зами составляет 25/0,5 = 50, в то время как у первого только 45/1,5 = 30).

Показатели безотказности

машин не являются стабильными во

времени. Так, в период пуска и ос-

воения интенсивность от ω(t) высо-

ка из-за неосвоенности технологии,

наличия конструктивных дефектов,

недостаточной квалификации обслу-

живающего персонала (рис. 6.2, зо-

на I). Постепенно интенсивность

отказов снижается, наступает пери-

од стабильной эксплуатации, когда

показатели надежности относитель-

но стабильны (рис. 6.2, зона II).

Рис. 6.2 – Изменение

интенсивности отказов

машины в процессе

ее эксплуатации

Дестабилизирующими факторами этого равновесия являются,

с одной стороны, повышение квалификации обслуживающего персо-

нала, с другой – процессы изнашивания и потери усталостной прочнос-

ти. Затем наступает период прогрессирующего износа (рис. 6.2, зона

III), когда интенсивность отказов возрастает настолько, что машина

выводится в планово-предупредительный ремонт (ППР).

На этом же графике (рис. 6.2) показаны суммарная длитель-

ность межремонтного периода N1 и длительность планово-предупре-

дительного ремонта.

Показатели ремонтопригодности. Ремонтопригодность –

это свойство систем и элементов, заключающееся в их приспособлен-

ности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем

257технического обслуживания и ремонтов. Так как автоматические ли-

нии могут находиться в двояком состоянии: эксплуатации (с чередова-

нием периодов безотказной работы и простоев) и планово-предупре-

дительного ремонта (только регламентируемые простои), то их ремон-

топригодность оценивают двумя группами показателей.

Ремонтопригодность автоматов и автоматических линий в

процессе их эксплуатации оценивают длительностью единичных про-

стоев для обнаружения, устранения и предупреждения отказов. Про-

стои для обнаружения и устранения отказов носят случайный нерегла-

ментированный характер как по длительности, так и по времени воз-

никновения; их можно оценить средним временем единичного простоя

θср для обнаружения и устранения отказов.

Для предупреждения отказов в автоматах и автоматических

линиях широко используют предварительный прогрев при запуске на

холостом ходу; профилактические осмотры механизмов и инструмен-

та, их подналадку; уборку и очистку от стружки и загрязнений; плано-

во-предупредительную смену инструмента и т. д. Эти простои, как

правило, регламентированы по срокам (обычно в начале и в конце

смены), но являются случайными по продолжительности. В этом слу-

чае ремонтопригодность можно определить средней длительностью

подготовительно-заключительного времени за рабочую смену.

Во многих случаях ремонтопригодность линии удобно оцени-

вать в процессе ее эксплуатации одним показателем – средним време-

нем единичного простоя для предупреждения, обнаружения и устра-

нения отказов, суммируя воедино как случайные простои, так и регла-

ментированные.

Ремонтопригодность во время ППР можно оценить их средней

длительностью с дифференциацией по видам ремонта: текущий, сред-

ний, капитальный. Известны и другие показатели оценки ремонтопри-

годности.

Следует заметить, что понятие “ремонт”, применяемое в тер-

минологии по теории надежности, несколько отличается от принятого

в машиностроении и подразумевает любые действия, направленные на

восстановление работоспособности систем и их элементов (в том чис-

ле замену и регулировку инструмента, подналадку, очистку и т. д.).

Показатели долговечности. Долговечность – это свойство

систем и элементов сохранять работоспособность до предельного со-

стояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания

и ремонта. Предельное состояние элементов (механизмов, устройств,

инструмента) определяется обычно невозможностью дальнейшего их

использования по причине потери технических качеств (точности об-

работки, режущих свойств, стабильности перемещений, жесткости и др.).

258Важнейшим критерием оценки долговечности является вели-

чина R – технический ресурс, равный суммарной наработке за весь

срок службы – от ввода в эксплуатацию – до ее прекращения по дос-

тижении предельного состояния. Ресурс может быть выражен как в

чистом проработанном времени, так и в суммарном количестве отра-

ботанных рабочих циклов (выпущенных изделий).

Комплексные показатели надежности. Выше показано, что

для автоматов и автоматических линий надежность важна как мера

реализации возможностей выпуска качественной продукции, заложен-

ных в технологии и конструкции; поэтому для оценки работы равно-

значно, имеет ли линия из-за отказов механизмов и устройств за смену

5 простоев по 10 мин или 10 простоев по 5 мин. В обоих случаях поте-

ри производительности и уровень эксплуатационной надежности оди-

наковы, поэтому показатели безотказности и ремонтопригодности в

процессе эксплуатации являются равноправными, характеризуя раз-

личные аспекты надежности.

Однако сравнение только показателей безотказности или

только показателей ремонтопригодности еще не позволяет сделать

вывод, какие из сравниваемых механизмов или систем более надежны

в работе. Например, имеется два варианта конструкции автооператора

к станкам сходного технологического назначения. У одного среднее

время безотказной работы = 1 ср m 30 мин, среднее время восстановления

работоспособности = Θ 1 ср 3 мин, длительность рабочего цикла автомата

Т = 0,5 мин. У второго соответственно = 2 ср m 40 мин, = Θ 2 ср 5 мин,

Т = 1 мин. Очевидно, сами по себе эти данные не могут дать ответа на

вопрос, какая конструкция более надежна, потому что у первого авто-

оператора интенсивность отказов выше, но длительность обнаружения

и устранения отказов меньше; кроме того, имеет значение частота их

срабатывания.

Следовательно, необходимы такие обобщенные показатели

надежности, которые учитывают все эти факторы вместе и дают одно-

значный ответ. Одним из важнейших параметров теории производи-

тельности являются собственные внецикловые потери – собственные

простои, приходящиеся на одно обработанное изделие. Если за произ-

вольный промежуток времени Θ суммарная длительность простоев

для предупреждения, обнаружения и устранения отказов составляет

, а суммарное чистое время работы , то собственные потери

на единицу продукции определяются из зависимости:

c ΣΘ p Θ

259 Tt

ΣΘ =Σ , (6.3)

где Т – длительность рабочего цикла линии, в течение которо-

го, как правило, выдается одно изделие.

При этом

cp ΣΘ + Θ = Θ , т. е. учитываются только собствен-

ные простои по техническим причинам (организационные потери не

учитываются).

Предположим, что за время Θ имеется s отказов, а следова-

тельно, s простоев и столько же интервалов безотказной работы. Сред-

няя длительность единичного простоя между двумя отказами

cp Θ ,

среднее время безотказной работы . Тогда

cp m

() (

ccppcp

пср срср

ssm

tTm

ΣΘ = Θ Θ = ⎫

⎬ Σ=ΣΘΘ =Θ ⎭ )T

(6.4)

Таким образом, важнейший параметр теории производитель-

ности – собственные внецикловые потери – является и комплексным

показателем надежности, который характеризует и безотказность ,

и ремонтопригодность

cp m

cp Θ , и интенсивность срабатывания Т.

Выразим через показатели безотказности и ремонтопригодно-

сти и другой параметр теории производительности – коэффициент

технического использования

рс ср

р р

тех

ΘΣΘ+

ΣΘ+Θ

=η (6.5)

С учетом формулы (6.4):

( ) cp ср

тех

m Θ+

=η

. (6.6)

Здесь показатели безотказности и ремонтопригодности

учитывают не только обнаружение и устранение случайных отка-

зов, но и их предупреждение (время технического обслуживания, под-

готовительно-заключительное время).

cp m

cp Θ

260Как и показатели производительности, показатели надежности

автоматов и автоматических линий в зависимости от поставленной

задачи имеют три вида:

– показатели фактической эксплуатационной надежности дей-

ствующего оборудования;

– показатели ожидаемой надежности проектируемого обору-

дования;

– показатели требуемой надежности – допустимые показатели

надежности, определяемые из условия выполнения автоматом или ав-

томатической линией заданного функционального назначения.

Соответственно с этим имеются методы расчета показателей

эксплуатационной надежности, методы определения ожидаемой на-

дежности, методы расчета требований к надежности. Для каждой из

форм можно определить показатели

техп cpcp tm η Σ Θ ω ,,,, и др. Их

сравнение между собой позволяет анализировать надежность машин,

определять, как достоверны проектные расчеты и насколько достигну-

тый уровень фактической надежности соответствует объективным

требованиям.

6.3. Тенденции изменения показателей

надежности в процессе эксплуатации

Как показали многократные исследования, показатели работо-

способности автоматов и автоматических линий не являются ста-

бильными, что обусловлено различными качественными состояниями

систем и их элементов во времени: пуск и освоение, стабильная экс-

плуатация, интенсивный износ (см. рис. 6.2). Это приводит к тому, что

на различных этапах эксплуатации машин их техническая производи-

тельность (производительность при отсутствии организационно-

технических потерь) также изменяется.

С другой стороны, фактическая производительность с учетом

как собственных, так и организационно-технических потерь также из-

меняется во времени, однако это изменение зависит, как правило, от

степени загрузки оборудования, величины производственной про-

граммы, которая не остается неизменной и имеет необратимый возрас-

тающий характер.

Характер изменения эксплуатационных показателей автоматов

и автоматических линий в процессе их эксплуатации в общем виде

представлен на диаграмме (рис. 6.3), где показано изменение отноше-

ния действительной производительности автоматической линии к тео-

ретической за время ее эксплуатации, начиная с момента пуска (N = 0).

Так как отношение фактической производительности Q к цикловой Qц

261есть коэффициент использования

ис η , учитывающий и технические и

организационно-технические простои, то кривая 1 есть кривая коэф-

фициента ( ) Nf ис 1 =η . Соответственно кривая 2 – отношение техни-

ческой производительности (при отсутствии организационных просто-

ев) к цикловой – есть коэффициент технического использования во

времени ( ) Nf тех 2 =η . Заштрихованные области означают потери

производительности по техническим и организационным причинам.

Рис. 6.3 – Диаграмма изменения эксплуатационных

показателей в процессе эксплуатации машины

Величина

ис η (кривая 1) определяется в каждый момент вре-

мени прежде всего загрузкой линии, величина

тех η – уровнем эксплуа-

тационной надежности. В период пуска и освоения линии технические

и организационные потери велики, затем они снижаются, при этом

эксплуатационная надежность стабилизируется на некотором уровне

(кривая 2), в то время как фактическая производительность увеличива-

ется вследствие роста производственной программы, улучшения орга-

низации обслуживания и т. д.

Постепенно уровень надежности системы начинает снижаться

из-за прогрессирующего износа механизмов. Когда возникает опас-

ность, что линия уже не в состоянии обеспечить производственную

программу по количеству и качеству обработки, она выводится в пла-

ново-предупредительный ремонт длительностью

1 τ .

262Объективность закономерно-

сти, отраженной в общем виде на рис.

6.3, подтверждается, например, диа-

граммой (рис. 6.4), на которой приве-

дены значения коэффициентов техни-

ческого использования некоторых

автоматических линий по итогам

многократных исследований, прове-

денных в процессе отладки, внедре-

ния и промышленных испытаний.

Здесь кривая 1 для автоматической

линии “Блок-2” (ЗИЛ), 2 – для автома-

тов КА-76 (ГПЗ-1), 3 – линия картера

сцепления (ЗИЛ). Как видно, после

пуска и освоения коэффициент тех-

нического использования стабилизи-

руется на уровне, который объектив-

но отражает качество конструкции и

системы эксплуатации и резко отли-

чается для различных линий. Любые исследования производительно-

сти и эксплуатационной надежности длительностью N Δ (см. рис. 6.3)

неизмеримо короче даже первого периода стабильной эксплуатации

. Поэтому все полученные числовые значения показа-

телей надежности

( 1 1 NNN <<Δ

Рис. 6.4 – Коэффициенты

технического использования

автоматических линий (по

результатам исследований)

)

( ) ,, , ,,

тех ис cp Pt ωΘ η η п t Σ ,

п t Σ имеют “мгновен-

ный” характер, т. е. характеризуют эксплуатационную надежность толь-

ко в определенный отрезок времени.

Даже в том случае, если исследования проводят в такие пере-

ходные периоды, как пуск и освоение или предремонтный период, за

две-три недели не успевают заметно измениться ни степень изношен-

ности машины, ни уровень квалификации обслуживающего персонала

и т. д. Поэтому показатели надежности, рассчитанные по результатам

кратковременных исследований, принимают как условно-постоянные

величины: const const cp = Θ =ω , и т. д.

С учетом соотношения (6.2.) функция надежности запишется:

() ср m

eetP

−

ω−

== . (6.7)

Кривая типа является экспонентой, поэтому принимается,

что функция надежности носит экспоненциальный характер. Такое

−

263допущение справедливо тем более, чем менее интенсивны процессы

изменения показателей надежности во времени. Оно позволяет значи-

тельно упростить все расчеты, связанные с определением числовых

значений показателей надежности, их достоверности, длительности

наблюдений и т. д.

Если исследования проводят в период стабильной эксплуата-

ции, когда показатели работоспособности стабилизированы, получен-

ные их фактические значения являются объективной оценкой эксплуа-

тационной надежности автоматической линии.

Если длительность эксплуатационных исследований настолько

велика, что условия эксплуатации могут существенно измениться за

это время, математические выражения, описывающие функцию на-

дежности, значительно усложняются.

Как изложено выше, основными причинами возникновения

отказов являются нестабильность числовых величин внешних и внут-

ренних параметров работы механизмов и устройств, их вероятностный

характер со случайным сочетанием при каждом срабатывании меха-

низма. Многие эти параметры, в первую очередь стабильность пере-

мещений и точность фиксированных положений, жесткость, вибро-

устойчивость и т. д., не остаются постоянными во времени вследствие

износа деталей и сопряжений. Так как условия работы механизмов

различны, то и действие всех факторов проявляется в каждом конкрет-

ном случае по-разному, а именно: у

одних конструктивных элементов

надежность в процессе эксплуата-

ции повышается (фактор освоения,

отладки превалирует над фактором

износа), у других – наоборот.

Это можно наглядно иллю-

стрировать диаграммой (рис. 6.5),

где приведены количественные

данные по изменению во времени

показателей надежности важней-

ших механизмов автоматической

линии, картера сцепления по ре-

зультатам трехкратных исследова-

ний в течение шести лет (1 – канто-

ватель, 2 – поворотный стол, 3 –

пресс, 4 – зажимная станция и по-

перечный транспортер, 5 – меха-

низм зажима и фиксации, 6 – про-

Рис. 6.5 – Внецикловые потери

автоматической линии

264дольный транспортер, 7 – силовая головка). Исследования проводи-

лись при внедрении автоматических линий и результаты приводятся в

качестве примеров. Как видно, у одних устройств уровень надежности

с увеличением времени значительно ухудшается, внецикловые потери

вырастают: силовые головки, механизмы зажима и фиксации, где осо-

бенно сказываются последствия износа (нарушение геометрической

точности, увеличение утечек воздуха и масла из цилиндров зажима и

фиксации и др.). У других уровень надежности существенно повыша-

ется – пресс, поворотное устройство и др., что является типичным для

сложных механизмов холостых ходов, мало влияющих на точность, но

освоение которых занимает значительное время.

Изменение показателей надежности одного из механизмов –

поворотного стола – характеризуется данными, приведенными в таб-

лице 6.1.

Таблица 6.1

Эксплуатация, лет

Показатель надежности

N = 2 N = 5 N = 8

Среднее время безотказной работы mср

Среднее время устранения отказов Θср

Собственные внецикловые потери Σtп

109 102 420

1,8 1,4. 1,1

16·10-3

7,3·10-3 -3

2,6·10

Если на втором году эксплуатации средняя наработка на отказ

составляет лишь 109 циклов, то через шесть лет она повышается до

420 циклов, т. е. безотказность повышается почти в четыре раза благо-

даря устранению ряда конструктивных дефектов, а главным образом

благодаря более глубокому знанию конструкции и всех тонкостей ее

эксплуатации. Характерно, что показатели длительности восстановле-

ния работоспособности также повышаются, хотя и в меньшей степени,

прежде всего вследствие уменьшения количества длительных просто-

ев, т. е. резко сокращается время обнаружения и определения характе-

ра отказов.

Таким образом, характер изменения надежности во времени

может быть различным в зависимости от количества и характера рабо-

ты механизмов: у одних – надежность увеличивается, у других – сни-

жается, итоговый результат может быть любым. Проведенные иссле-

дования показывают, что для сроков эксплуатации линий до 6–10 лет

общей тенденцией является повышение надежности, а не ее снижение.

265ЛИТЕРАТУРА

1. Азбель В.О. и др. Гибкое автоматическое производство. – Л.:

Машиностроение, 1983. – 376 с.

2. Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и

процессы в строительстве. – М.: Высшая школа, 1977. – 255 с.

3. Белоусов А.П. и др. Автоматизация процессов в машино-

строении. – М.: Высшая школа, 1973. – 456 с.

4. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемеще-

ние. – М.: Наука, 1964. – 410 с.

5. Бовсуновский Я.И., Свечников Л.В. Механизация и автома-

тизация контрольных операций в машиностроении и приборострении. –

М.; К.: Машгиз, 1961. – 318 с.

6. Бочков В.М., Сілін Р.І. Обладнання автоматизованого вироб-

ництва. – Львів: Видавництво державного університету “Львівська

політехніка”, 2000. – 380 с.

7. Буда Я.Я. и др. Автоматизация процессов машиностроения. –

М.: Высшая школа, 1991. – 480 с.

8. Владзиевский А.П. Автоматические линии в машиностро-

ении. Кн. І. – М.: Машгиз, 1958. – 430 с.

9. Владзиевский А.П., Белоусов А.П. Основы автоматизации

производства в машиностроении. – М.: Высшая школа, 1974. – 352 с.

10. Волчкевич Л.И. и др. Автоматы и автоматические линии.

Ч. 1. – М.: Высшая школа, 1976. – 230 с.

11. Глазов Г.А. Комплексная механизация механических цехов в

мелкосерийном производстве. – М.: Машиностроение, 1972. – 256 с.

12. Добрынин Е.М. Приборы автоматического контроля

размеров в машиностроении. – М.: Машгиз, 1960. – 302 с.

13. Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. – М.:

Машиностроение, 1977. – 288 с.

14. Кузнецов М.М. и др. Автоматизация производственных про-

цессов / Под ред. Г.А. Шаумяна. – М.: Высшая школа, 1978. – 431 с.

15. Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация сборочных

работ. – Л.: Лениздат, 1970. – 448 с.

16. Малов А.Н. Механизация и автоматизация в штамповочном

производстве. – М.; Л.: Машгиз, 1955. – 75 с.

17. Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматики и автоматиза-

ция производственных процессов. – М.: Машиностроение, 1974. – 368 с.

18. Малов А.Н., Прейс В.Ф. Механизация и автоматизация

штамповочных работ. – М.: Машгиз, 1955. – 308 с.

19. Медвидь М.В. Автоматические ориентирующие загрузочные

устройства и механизмы. – М.: Машгиз, 1963. – 299 с.

20. Митрофанов С.П. Научные основы организации группового

производства. – М.; Л.: Машгиз, 1963. – 308 с.

26621. Подлесный Н.И., Рубанов В.Г. Элементы систем автомати-

ческого управления и контроля. – К.: Вища школа, 1975. – 272 с.

22. Повидайло В.А. Расчет и конструирование вибрационных

питателей. – М.; К.: Машгиз, 1962. – 151 с.

23. Повидайло В.А., Беспалов К.И. Расчет и конструирование

бункерных загрузочных устройств для металлорежущих станков. – М.:

Машгиз, 1959. – 107 с.

24. Повидайло В.А., Силин Р.И., Щигель В.А. Вибрационные

устройства в машиностроении. – М.; К.: Машгиз, 1962. – 111 с.

25. Потураев В.Н., Франчук В.П., Надутый В.П. Вибрационная

техника и технологии в энергоемких производствах. – Днепропет-

ровск: НГА Украины, 2002. – 186 с.

26. Прейс В.Ф. и др. Автоматизация загрузки прессов штучными

заготовками. – М.: Машиностроение, 1975. – 280 с.

27. Рабинович А.Н. Автоматизация механосборочного произ-

водства. – К.: Вища школа, 1969. – 542 с.

28. Рабинович А.Н. Автоматизация технологических процессов

в машиностроении. – К.: Гостехиздат УССР, 1955. – 410 с.

29. Рабинович А.Н. Автоматизация и механизация сборочных

процессов в машиностроении и приборостроении. – М.; К.: Машгиз,

1956. – 174 с.

30. Рабинович А.Н. Приборы и системы автоматического

контроля размеров деталей машин. – К.: Техніка, 1970. – 396 с.

31. Силин Р.И. Автоматизация счета и расфасовки мелких

деталей. – М.: Машиностроение, 1965 – 167 с.

32. Силин Р.И. Автоматические системы для счета и расфасовки

мелких изделий. – К.: Вища школа, 1986. – 195 с.

33. Силин Р.И. Автоматизация загрузки оборудования в маши-

ностроении: Учебное пособие. – Хмельницкий: ТУП, 2003. – 225 с.

34. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвей-

еры, питатели и вспомогательные устройства. – М.: Машиностроение,

1972. – 328 с.

35. Староверов А.Г. Основы автоматизации производства. – М.:

Машиностроение, 1989. – 312 с.

36. Терехов Г.А., Шувалов Ю.А. Автоматизация технологичес-

ких процессов механической обработки и сборки в машиностроении. –

М.: Машгиз, 1960. – 320 с.

37. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. – М.: Наука,

1967. – 444 с.

38. Шаумян Г.А. Автоматы и автоматические линии. – М.:

Машгиз, 1961. – 562 с.

39. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных

процессов. – М.: Машиностроение, 1973. – 639 с.

40. Шаумян Г.А. и др. Автоматизация производственных про-

цессов. – М.: Высшая школа, 1967. – 472 с.

267

1 2 3 4 5 6 Наверх ↑