Ви є тут

Визначення стандартизуємих норм надійності точних технологічних машин (на прикладі промислових роботів)

Автор: 
Шебанов Олег Георгійович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2004
Артикул:
0404U001546
129 грн
Додати в кошик

Вміст

Раздел 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СТАНДАРТИЗУЕМЫХ НОРМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Процесс эксплуатации не всегда ведет к скоротечному отказу отдельных звеньев механизма, поскольку этого в настоящее время стремятся избежать ещё на стадии конструкторской и технологической подготовки производства, а зачастую, связан с постепенным смещением значения параметров на выходном звене механизма за установленные нормативно-технической документацией пределы. Ряд машин, механизмов приборов, манипуляторов промышленных роботов, а в контрольно-измерительной технике и всё устройство в целом, не испытывает в процессе эксплуатации высоких динамических нагрузок, агрессивного воздействия среды и существенных тепловых влияний, а подвержены необратимым процессам старения. Различные виды указанных машин, выполняющих технологическую функцию, объединим под общим понятием - точные технологические машины, в силу того, что для них общим важнейшим параметром является гарантированная точность положения выходного звена. Только такие машины и подвергаются рассмотрению в дальнейшем. Процесс старения наиболее интенсивно протекает при подвижном контакте звеньев, что имеет место в кинематических парах механизмов технологических машин. Возникающий при этом износ представляет собой процесс постепенного изменения размеров звена в результате трения, что в итоге приводит к параметрическому отказу.
Практика эксплуатации машин и приборов показывает, что параметрические отказы на современном уровне развития техники становятся превалирующими. Отсюда непосредственно вытекает актуальность постановки задачи об оценке параметрической надежности типовых кинематических схем механизмов на этапе проектных решений.
Для проведения такой оценки необходимо обладать соответствующим аналитическим аппаратом, который должен быть пригоден для реализации на ЭВМ. Изложению содержания такого аппарата и посвящена настоящая глава.
2.1. Основные принципы построения метода оценки параметрической надежности точных технологических машин

Предлагаемый в настоящей работе метод иллюстрирует возможность оценки на проектной стадии параметрической надежности точных технологических машин на основе прогнозирования перемещений выходных звеньев. В нем использованы зависимости, полученные в физике отказов, учтены кинематические и динамические параметры объекта, характер и его структура; решается задача о параметрической надежности точных технологических машин перемещения в кинематических парах которых, обусловлены износом, возникающим в результате трения. Настоящий метод может быть основой для учета влияния на процесс перемещения в кинематической паре температуры и смазки, колебаний и вибрации, что имеет место в самом общем случае условий эксплуатации механизма.
Как правило, исполнительный механизм обладает одним выходным параметром, характеризующим перемещение его выходного звена в направлении заданного движения и который может быть представлен случайной
величиной . В тоже время, перемещения в кинематических парах определяются рядом параметров, которые могут быть отображены также случайными величинами . Комбинация последних формирует выходной параметр . Параметрический отказ рассматривается при этом как выход параметра за пределы допустимой области , возможных, с точки зрения наложенных технических условий, перемещений выходного звена исполнительного механизма. При нереализуемой технологической функции, общая работоспособность устройства сохраняется.
Введем два иерархических уровня: низший - уровень кинематической пары, высший - механизма в целом.
Перемещения на низшем уровне будем определять на основе новейших зависимостей трибоники, с учётом характера смазки, незначительных тепловых влияний, а также возможного наложения на процесс износа явлений вибрации и колебаний. Формулы, используемые для определения величины износа, получены эмпирически. Сама природа этих выражений указывает на то, что определяемые на их основе параметры носят вероятностный характер и представляют собой математические ожидания искомых величин.
На высшем уровне будем определять перемещения, обусловленные кинематикой и динамикой механизма. Здесь же определяются перемещения, обусловленные компенсацией износа в кинематической цепи механизма.
Все расчеты на высшем уровне также осуществляются в вероятностной постановке и дают математические ожидания величин перемещений.
Структура предлагаемого метода оценки параметрической надежности точных технологических машин на стадии проектирования может быть представлена
схемой (рис.2.1).
Низший уровень Высший уровень

где - перемещение в -ой кинематической паре;
- перемещение в -ой кинематической паре, возникающее исключительно в результате износа при наличии смазки;
- перемещение при наличии тепловых влияний на смазываемых поверхностях звеньев, образующих кинематическую пару;
- перемещение при наличии вибрации и колебаний;
- перемещение в кинематической цепи, обусловленное кинематикой и динамикой машины
- перемещение в кинематической цепи, обусловленное начальным параметром звеньев;
- перемещение, при компенсации износа в кинематической цепи;
- время наработки до отказа.
2.2. Теоретические основы расчета перемещений на низшем иерархическом уровне
Перемещения, которые определяются на данном уровне, представляют собой следствие протекания износных явлений в кинематических парах механизмов точных технологических машин. Поэтому целесообразно рассмотреть виды износа и установить характерный износ для ранее выделенного класса машин.
2.2.1. Износные явления в кинематических парах механизмов.
В современных конструкциях механизмов на низшем уровне наиболее часто возникают следующие виды износа: абразивный, адгезионный, кавитационный, коррозионный, эррозионный и усталостный.

Абразивный износ появляется тогда, когда на поверхности