6. НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТОВ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
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−
t
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
p
c
c
Θ
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
.
1
1
рс ср
р р
тех
ΘΣΘ+
=
ΣΘ+Θ
Θ
=
Θ
Θ
=η (6.5)
С учетом формулы (6.4):
( ) cp ср
тех
m Θ+
=η
1
1
. (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
t
t
eetP
−
ω−
== . (6.7)
Кривая типа является экспонентой, поэтому принимается,
что функция надежности носит экспоненциальный характер. Такое
x
e
−
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