книги / Надежность и диагностика технологических систем

Для точного расчета *шх при изготовлении партии деталей надо пусконаладочное время £пн делить на количество деталей п в партии:

Величину — — — называют подготовительно-заключительным

п

временем.

Из рис. 6.2 и формулы (6.5) видно, что только одна из десяти составляющих времени обработки является производительной — это время формообразования *ф (при этом £ф < fp ). Практически все составляющие времени обработки в конечном счете являются производными от надежности, влияют на производительность и эффективность ТС.

В за и м о с в я зь н а д е ж н о с ти и п р о и з в о д и те л ь н о с ти т е х н о л о г и ч е с к и х

6.2. с и с те м м е т а л л о о б р а б о т к и

Зависимость состояния оборудования технологических систем от уровня надежности. В теории производительности, как уже говорилось, производительным считается только время формо­ образования. Остальное время относят к различного вида потерям, величина которых определяется общим уровнем надежности ТС и организации процесса изготовления деталей в целом (рис. 6.3). Любая эксплуатируемая ТС металлообработки может находиться

вдвух состояниях:

•бесперебойной работы, когда выдается годная продукция —

период Х ф раб;

• когда по различным причинам не выдается годная продук­ ция; этот период равен суммарной длительности всех видов про­ стоев Х Ф пр*

Таким образом, общий фонд времени механической обработ­ ки заготовок

Период работы £ Ф раб включает четыре вида составляющих времени:

•время процесса формообразования *ф, т.е. время снятия стружки — «полезное время»;

•время холостых ходов fx (подвод и отвод режущего инстру­ мента) — «потерянное время»;

•время выполнения вспомогательных операций tB(установ­ ка заготовки в приспособление, зажим-разжим заготовки, сня­ тие заготовки) — «потерянное время»;

•время движения инструмента на рабочей подаче fp до и по­ сле процесса формообразования — «потерянное время».

Общий период простоев £ Ф пр можно разделить на три вида:

• собственные простои (время 2 Ф СОб);

К собственным простоям ]ГФсоб относятся:

•простои оборудования (отказы, поломки, разрегулирование механизмов, устранение неисправностей, настройка механизмов);

•простои из-за оснастки (потеря точности, поломка деталей, неисправности гидропневмосистемы, снижение усилий зажима

уприспособлений ниже допустимых, вибрации);

•простои из-за инструмента (поломка, сколы, повышенный износ, затупление, потеря точности, вибрации, смена, регули­ ровка, подналадка);

•простои из-за брака (время, когда производится бракован­ ная продукция, считается простоем). Брак — первый признак (индикатор) и следствие низкой надежности ТС. Собственные простои обусловлены общим уровнем надежности всех элемен­ тов ТС.

Простои по организационно-техническим причинам ЕФорг не связаны непосредственно с состоянием и уровнем надежности оборудования ТС. Они определяются в основном «человеческим фактором»: несвоевременный приход или уход рабочего; несвое­ временный пуск или останов станка; отсутствие электроэнергии, заготовок, инструмента или УП; неправильные действия рабо­ тающих; уборка, осмотр, регламентные функции.

К простоям из-за переналадки оборудования £Ф пер на обра­ ботку деталей другого типоразмера относятся: замена и наладка приспособлений, комплекта нового инструмента; подготовка УП и обработка пробных деталей; корректировка УП.

Вобщем фонде времени простоев ]ГФпр собственные простои

£Ф соб являются превалирующими и обусловлены общим техни­ ческим уровнем оборудования ТС и уровнем его надежности.

Анализ надежности автоматизированного оборудования ГПС. Как показывает опыт эксплуатации автоматизированных ТС, простои оборудования связаны главным образом с отказами эле­ ментов электроники систем ЧПУ, элементов электроавтоматики

имеханических узлов.

Основные причины отказов пневматических роботов: некаче­ ственная регулировка и сборка; попадание посторонних предме­ тов в механизмы поворота; потеря точности позиционирования в результате износа зубчатых передач; износ уплотнений в пнев­ моцилиндрах.

Основные причины и виды отказов автоматизированного обо­ рудования:

1) отказы системы электроники: пробои изоляции; отказы ин­ терфейса; отказы элементной базы; нарушение регулировок;

2) отказы системы электроавтоматики: нарушение регулиро­ вок; обрыв проводов; пробой изоляции; нарушение или залипание контактов; короткое замыкание; нарушение контакта щеток элек­ тродвигателей; отказ блоков питания и датчиков; сгорание, обрыв или межвитковое замыкание обмоток электродвигателей;

3) отказы элементов механической части ТС: срезание или поломка фиксаторов; поломка или предельный износ режущего инструмента; нарушение регулировок и повышенный люфт в при­ водах; заклинивание подшипников; перегрев гидросистемы, за­ едание золотников и приводных шестерен; износ (или поломка) упоров, сухарей, кулачков; заклинивание или задиры в направ­ ляющих; обрыв трубопроводов или их засорение; нарушение уплотнений.

Основные элементы и блоки электроавтоматики, механиче­ ской части ТС и электронной системы можно диагностировать с целью предотвращения, обнаружения и быстрого устранения отказов.

Рис. 6.4. Параметры, формирующие качество обработки, надежность и производительность технологических систем:

М* — обобщенное множество параметров; Alt ..., Ап — погрешности; |Мпер|— мощность пересечения

характеризующее временные связи и содержащее параметры fH,

*п» *заг> *х» *Р>^раз» *ц* *шт — соответственно время наладки инст­ румента, пуска ТС, загрузки заготовки, холостых ходов, рабо­ чих ходов, разгрузки детали, автоматического цикла, штучное; Му.„ — множество, характеризующее элементы и виды управляю­ щей информации (УП — управляющая программа, L — траек­ тория режущего инструмента, G — подготовительные команды, М — вспомогательные команды, Э — команды электроавтома­ тики); Мс<м — множество, характеризующее свойства материа­ лов, используемых в процессе обработки (СМ!, СМ2, ...» СМП— свойства материала заготовки, режущего инструмента и др.); Мэ — множество, характеризующее экономические связи (Соп, Сшт, Q — себестоимость операции, себестоимость штучная, про­ изводительность). Совокупность (объединение) множеств Мр, М„, Му.и, Мс.м, Мэ образуют обобщенное множество М*.

Параметры множеств Мр, Ма, Мэ широко используются в мате­ матических моделях при решении и формализации задач техно­

Фактическая производительность:

ф пр =

_ ___________________ 1___________________

(6.14)

+ *х) + *в] + ( Х Ф соб+ Х ф орг + Е Ф пер)

Это реальная производительность с учетом всех видов потерь. Все формулы справедливы для случая, когда за рабочий цикл выдается одно изделие.

Между технологической К и цикловой Qn производительно­

1+ К*х тельности. Она характеризует степень непрерывности протекания

ТП. Например, величина Т|= 0,7 означает, что в рабочем цикле 70 % составляют рабочие ходы, а остальные 30 % — холостые, следовательно, возможности ТС используются только на 70 % .

Коэффициент использования Т|исп численно равен доле време­ ни работы машины Фр в общем плановом фонде времени Фпл:

Показатель

ХФпр

фр

есть величина внецикловых потерь Фпр, приходящихся на еди­ ницу бесперебойной работы Фр = Z •Т = Z(tp + tx + tB), откуда

Z = Фр/7\ (6.17)

Показатель Х*пот — величина внецикловых простоев (потерь), приходящихся на единицу продукции:

где Z — количество деталей; Т — время цикла.

230 6. Надежность, производительность и эффективность ТС

Коэффициент технического использования Т|тех численно ра­ вен доле времени работы машины при условии обеспечения ее всем необходимым (т.е. в периоды, исключающие организаци­ онные простои £ Ф орг).

Коэффициент загрузки Т|загпоказывает, какую долю времени машина обеспечена всем необходимым для бесперебойной работы. Так, значения цтех= 0,7 и = 0,8 означают, что в общем времени машина обеспечена всем необходимым для бесперебойной работы (заготовками, инструментом, электроэнергией) только на 80 % и в этот период машина работает только 70 % (остальное время она простаивает по техническим причинам — из-за отказов обо­ рудования, смены инструментов, наладки и др.).

Между коэффициентом использования Т)нсп и коэффициента­

Лисп = Л«Х Лзаг = 0,7 0,8 = 0,56.

Все виды производительности (К, Q4, Ятех* <?ф) связаны меж­ ду собой через безразмерные коэффициенты Т|, Лисп» Лтех» Лзаг:

K = l/tp;

Яц =К-Л;

Qrex = 0ц 'Лтех = (К *Л)’Лтех»

Оф = (?’Лисп = (К * Л)(Лтех*Лзаг) = Фц 'Лтех’Лзаг» К >Яц >Qrex >Яф*

Оценить влияние внецикловых простоев на производитель­ ность можно при помощи рассмотренных выше показателей т\, Лтех» Лисп» Х*п и £В. Численные значения показателей и видов производительности зависят в конечном счете от общего уровня надежности всех элементов ТС.

Влияние надежности технологических систем на производи­ тельность в условиях серийного производства. Для количествен­ ной оценки производительности Я необходимо общее количество деталей Z разделить на период их изготовления (общий фонд времени Фобщ):