Проблемы надежности современных машин на примере станков, промышленных роботов
Государственный Комитет Российской Федерации
по Рыболовству
Реферат
по дисциплине «Основы работоспособности технических систем»
по теме
«Проблемы надежности современных машин
на примере станков, промышленных роботов»
Выполнил: Пивень Р.Л.
группа 001-КЭТ-60
5 курс
специальность 230100 ЭТ
Приняла: Коршунова Т.Е.
Владивосток 2005 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………………3
Надежность станков………………………………………………………….4
Надежность промышленных роботов………………………………………11
Вывод…………………………………………………………………………14
Библиографический список…………………………………………………15
Введение
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации.
Уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта, экономии материалов и энергии.
Современные технические средства очень разнообразны и состоят из большого количества взаимодействующих механизмов, аппаратов и приборов. Первые простейшие машины и радиоприемники состояли из десятков или сотен деталей, а к примеру, система радиоуправления ракетами состоит из десятков и сотен миллионов различных деталей. В таких сложных системах в случае отсутствия резервирования отказ всего одного ответственного элемента может привести к отказу или сбою в работе всей системы.
Низкий уровень надежности оборудования вполне может приводить к серьезным затратам на ремонт, длительному простою оборудования, к авариям и т.п.
В настоящее время наблюдается быстрое и многократное усложнение машин, объединение их в крупные комплексы, уменьшение их металлоемкости и повышением их силовой и электрической напряженности. Поэтому наука о надежности быстро развивается.
Отказы деталей и узлов в разных машинах и разных условиях могут иметь сильно отличающиеся последствия. Последствия выхода из строя машины, имеющейся на заводе в большом количестве, могут быть легко и без последствий устранены силами предприятия. А отказ специального станка, встроенного в автоматическую линию, вызовет значительные материальные убытки, связанные с простоем многих других станков и невыполнением заводом плана.
В этом реферате я рассмотрю надежность станков и промышленных роботов, потому что эти вопросы имеют большое значение для производства, и они связаны с моей специальностью и, возможно, будущей работой.
1. Надежность станков
Важнейшие тенденции развития станкостроения - повышение точности, производительности и уровня автоматизации станков.
Повышение точности изделий, обрабатываемых на станках, позволяет существенно повышать технические характеристики новых машин. Повышение точности станков достигается подчинением конструкций важнейших узлов станков критерию точности и ее сохранению в эксплуатации, повышением точности изготовления и автоматизацией управлением точностью.
Повышение производительности станков достигается повышением режимов резания, применением новой прогрессивной технологии с уменьшением нерабочего для инструмента времени. Исследования на заводах с единичным и серийным характером производства показали, что обработка деталей занимает лишь 5% общего времени от запуска деталей в производство до окончания их изготовления.
Важнейшим направлением повышения производительности и облегчения труда и, в частности, решения проблемы недостатка рабочих кадров является автоматизация станков и комплексная автоматизация производства. Автоматизация массового и крупносерийного производства достигается применением автоматических линий и цехов. Автоматические станочные линии повышают производительность обработки по сравнению с обработкой на универсальных станках в десятки раз. Автоматизация серийного и мелкосерийного производства достигается применением станков с числовым программным управлением и гибких производственных систем. Японские результаты исследования показывают, что замена 5 универсальных станков станками с ЧПУ позволяет уменьшить число операторов с 5 до 3, а производительность увеличить в 3 раза. Если же дополнительно установить роботы для подачи заготовок и снятия готовых деталей, то число операторов можно сократить до двух, при этом производительность труда возрастает в 3,5 раза по сравнению с первоначальной.
Затраты на ремонт и потери от простоев станков, как и других машин, весьма значительны. Среднее время простоя универсального станка в ремонте, отнесенное к одной смене, составляет 10 мин. Сложность и высокая стоимость станков с ЧПУ требуют соответствующего уровня их надежности и использования. По исследованиям ЭНИМС, 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.
Точность и производительность станков в значительной степени зависят от их надежности. Станки характерны большим количеством трущихся пар и трудностью защиты их от загрязнений. Надежность станков определяется надежностью механизмов и узлов станков против разрушений и других отказов и точностной надежностью, т. е. надежностью по критерию точности обработки.
Возможно, рассмотрение надежности собственно станков и надежности всей технологической системы: станок, инструмент, приспособление, заготовка. В этом комплексе наименее надежным элементом является инструмент, так как на его лезвии возникают высокие напряжения и температуры.
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%.
Простейшая аппроксимация закона распределения мощности в приводе станков по эксплуатационным наблюдениям имеет вид:
у = ах - bx
где у - частота нагружения, ах - относительная мощность (в долях от номинальной).
Требования к надежности станков различных типов различны.
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 механизмов и узлов станков против разрушений и отказов рассматривается, во-первых, в связи с возникновением внезапных отказов: нарушением нормального процесса обработки, усталостными разрушениями и заеданиями, во-вторых, в связи с монотонным постепенным понижением работоспособности вследствие износа, коррозии и старения.
Наблюдаются следующие виды отказов, связанных с нарушением нормального процесса обработки: недопустимое врезание инструмента в заготовку вследствие сбоев системы автоматического управления; забивка зоны резания стружкой; наезд суппортов или столов один на другой или на другие узлы по тем же причинам; вырывание обрабатываемой заготовки из патрона или приспособления; переключение шестерен на большой скорости.
Надежность станков по критерию усталостных разрушений обычно бывает достаточной. Это объясняется тем, что универсальные станки работают при переменных нагрузках, с редким использованием полной мощности; размеры многих деталей станков определяются не прочностью, а другими критериями работоспособности, в первую очередь жесткостью; зубчатые передачи станков работают с износом, затрудняющим развитие трещин поверхностной усталости.
