 |
|
Анализ и расчёт надёжности системы «станок»
Возможные причины отказа станка: функциональный отказ как следствие внезапного отказа блоков, узлов, деталей или параметрический отказ, который произойдёт, когда будет исчерпана технологическая надежность.
Функциональный отказ, приводящий к остановке станка, наступит в результате реализации прогнозируемых причинно-следственных цепей опасностей.
Система рассматривается в период нормальной эксплуатации, поэтому принимается, что параметрические отказы не происходят.
Функциональный отказ может произойти из-за выхода из строя электрического оборудования, выхода из строя гидравлического оборудования и выхода из строя механической части.
Электрический отказ может произойти из-за:
- отказа электродвигателя:
- отказа магнитного пускателя;
- отказа предохранителя;
- отказа вводного автоматического выключателя;
- короткого замыкания кабеля на землю;
- короткого замыкания электрооборудования на корпус.
Гидравлический отказ может произойти из-за:
- отказа дросселя;
- отказа муфты главного привода;
- отказа насоса;
- отказа предохранительного клапана;
- отказа обратного клапана.
Кинематический отказ может произойти из-за:
- отказа электродвигателя;
- отказа подшипника;
- отказа шестерни;
- отказа коробки передач;
- отказа муфты.
На рис. 12 представлено построенное на основе рассмотренных причинно-следственных цепей «дерево неисправностей» металлообрабатывающего станка.
Рис. 12 – «Дерево неисправностей» металлообрабатывающего станка
1 – отказ электродвигателя; 2 – отказ магнитного пускателя; 3 – отказ предохранителя; 4 – отказ вводного автоматического выключателя; 5 – короткое замыкание кабеля; 6 – короткое замыкание электрооборудования на корпус; 7 – отказ дросселя; 8 – отказ муфты главного привода; 9 – отказ насоса; 10 – прорыв трубопровода; 11 – отказ предохранительного клапана; 12 – отказ обратного клапана; 13 – отказ зубчатого колеса; 14 – отказ подшипника; 15 – отказ шестерни; 16 – отказ коробки передач; 17 – отказ муфты.
Таблица 1 – Интенсивность отказов элементов металлообрабатывающего станка
| № п/п | Наименование отказа | Интенсивность отказа λ, ч-1 |
| Отказ электродвигателя | 3,4 · 10-5 | |
| Отказ магнитного пускателя | 11 · 10-6 | |
| Отказ предохранителя | 3 · 10-7 | |
| Отказ вводного автоматического выключателя | 2,3 · 10-5 | |
| Короткое замыкание кабеля на землю | 3 · 10-7 | |
| Короткое замыкание электрооборудования на корпус | 1,1 · 10-5 | |
| Отказ дросселя | 1 · 10-8 | |
| Отказ муфты главного привода | 4 · 10-8 | |
| Отказ насоса | 1,12 · 10-6 | |
| Прорыв трубопровода | 1,2 · 10-4 | |
| Отказ предохранительного клапана | 1,7 · 10-6 | |
| Отказ обратного клапана | 1 · 10-5 | |
| Отказ зубчатого колеса | 4,6 · 10-6 | |
| Отказ подшипника | 5 · 10-6 | |
| Отказ шестерни | 0,3 · 10-6 | |
| Отказ коробки передач | 0,2 · 10-6 | |
| Отказ муфты | 2,5 · 10-5 |
1 Определяем вероятность безотказной работы элементов по формуле:
P(t) = exp-λt
Рабочее время станка 3000 часов
Таблица 2 – Вероятность безотказной работы элементов металлообрабатывающего станка
| № п/п | Наименование отказа | Вероятность безотказной работы Р |
| Отказ электродвигателя | 0,9030 | |
| Отказ магнитного пускателя | 0,9675 | |
| Отказ предохранителя | 0,9991 | |
| Отказ вводного автоматического выключателя | 0,9333 | |
| Короткое замыкание кабеля на землю | 0,9991 | |
| Короткое замыкание электрооборудования на корпус | 0,9675 | |
| Отказ дросселя | 0,99997 | |
| Отказ муфты главного привода | 0,9999 | |
| Отказ насоса | 0,9966 | |
| Прорыв трубопровода | 0,6977 | |
| Отказ предохранительного клапана | 0,9949 | |
| Отказ обратного клапана | 0,9404 | |
| Отказ зубчатого колеса | 0,9863 | |
| Отказ подшипника | 0,9851 | |
| Отказ шестерни | 0,9991 | |
| Отказ коробки передач | 0,9994 | |
| Отказ муфты | 0,9277 |
2 Определяем вероятность отказа подсистем по формуле:
Q = 1 - ПРi
а) Определяем вероятность отказа подсистемы Д:
QД = 1 – Р13 · Р14 · Р15 · Р16 · Р17;
QД = 1 – 0,9863 · 0,9851· 0,9991 · 0,9994· 0,9277 = 0,0999.
б) Определяем вероятность отказа подсистемы Г:
QГ = 1 – Р7 · Р8 · Р9 · Р10 · Р11 · Р12;
QГ = 1 – 0,99997 · 0,9999 · 0,9966 · 0,6977 · 0,9949 · 0,9404 = 0,3495.
в) Определяем вероятность отказа подсистемы В:
QВ = 1 – Р1 · Р2 · Р3 · Р4 · Р5 · Р6;
QВ = 1 – 0,9030 · 0,9675 · 0,9991 · 0,9333 · 0,9991 · 0,9675 = 0,2125.
3 Определяем вероятность функционального отказа Б:
QБ = 1 – РВ · РГ · РД;
где РВ = 1 – QВ; РГ = 1 – QГ; РД = 1 – QД;
QБ = 1 – (1 – QВ) ·(1 – QГ) ·(1 – QД);
QБ = 1 – (1 – 0,2125) ·(1 – 0,3495) ·(1 – 0,0999) = 0,5389.
4 Определяем вероятность остановки станка:
QА = QБ;
QА = 0,5389.
Результаты расчёта представляем в виде табл. 13.
Таблица 3 – Расчётные данные по вероятности отказов станка
| № п/п | Индекс | Наименование отказа | Вероятность отказа |
| А | Остановка станка | 0,5389 | |
| Б | Функциональный отказ | 0,5389 | |
| В | Выход из строя электрооборудования | 0,2125 | |
| Г | Выход из строя гидрооборудования | 0,3495 | |
| Д | Выход из строя механической части | 0,0999 |
Таким образом, вероятность отказа станка равна 0,5389. Чтобы повысить надёжность работы станка, необходимо уменьшить количество отказов электрооборудования, гидрооборудования и механической части.