КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

На правах рукопису

Шебанов Олег Георгійович

УДК 621-924

ВИЗНАЧЕННЯ СТАНДАРТИЗУЄМИХ НОРМ НАДІЙНОСТІ ТОЧНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ МАШИН

(на прикладі промислових роботів )

05.01.02 - Стандартизація та сертифікація

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2004

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор технічних наук, професор

Петко Ігор Валентинович,

Київський національний університет технологій та дизайну,

кафедра електромеханічних систем

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Кузнєцов Юрій Миколайович,

Національний технічний університет України

“КПУ”, кафедра проектування верстатів та машин.

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кузнецов Ігор Борисович,

Національна академія оборони України МО України,

кафедра технічного забезпечення

Провідна установа Національний університет “Львівська політехніка”

Міністерства освіти і науки України (м. Львів),

кафедра метрології, стандартизації і сертифікації

Захист відбудеться “ 05 “ березня 2004 р. о 10 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.01 у Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011,Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

Автореферат розісланий “ 27 “ січня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради,

кандидат технічних наук, доцент Хімічева Г.І

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Аналіз вітчизняної і закордонної технічної літератури та передового виробничого досвіду дозволяє стверджувати, що забезпечення оптимальної надійності машин та приладів можливе тільки завдяки системному підходу до його управління шляхом стандартизації.

Одним з найважливіших напрямків стандартизації є її нормування. Особливо ефективним є використання норм надійності на стадії проектних рішень, коли формується прогноз надійності майбутньої конструкції. В той же час в діючих національних та міжнародних стандартах питання прогнозування надійності конкретних видів техніки не розглядались.

На практиці для прогнозування надійності устаткування, в основному, використовується статистико-імовірносний метод та його різні модифікації. В алгоритми цих методів не включені параметри, що характеризують явища фізики відмов. Крім того, оцінка надійності проводиться, як правило, за результатами випробувань машини або моделі, яка її емітує, а не на етапі проектування, що приводить до значних витрат матеріальних, трудових та енергетичних ресурсів.

Якщо і має місце прогнозування (оцінка) надійності майбутньої конструкції на стадії проектних рішень, то вона відображується формалізованою структурною схемою без врахування динаміки систем та явищ зносу, що виникають в з’єднаннях.

Між тим дослідження в області трибоніки показали, що знос є головною причиною відмови сучасних конструкцій точних технологічних машин. Тому, прогнозування надійності механічних систем з врахуванням структурних особливостей, кінематичних та динамічних факторів, але без зв’язку зі зносом в кінематичних ланцюгах пристроїв, приводить до значних помилок і, як результат, - малоефективне.

Нормативна база прогнозування надійності механічних систем знаходиться у стані формування. Стандартизуємі норми надійності точних технологічних машин, таких як промислові роботи, ще не розроблені.

Дисертаційна робота спрямована на розробку одного з напрямків оцінки параметричної надійності - стандартизуємих норм надійності точних технологічних машин на стадії проектування.

Зв’язок роботи з науковими планами. Робота виконувалась згідно з затвердженою науковою програмою діяльності Київського національного університету технологій та дизайну на тему “Дослідження нормативної бази галузевих стандартів і прирівняних до них інших нормативних документів в галузі машинобудування” (номер держреєстрації 0103U003847).

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка метода оцінки надійності точних технологічних машин ще на етапі проектування шляхом прогнозування можливих переміщень вихідної ланки в умовах експлуатації, на основі використання метода - визначення стандартизуємих науково-обгрунтованих норм надійності.

Для реалізації сформульованої мети необхідно провести дослідження, які б дозволили:

здійснити аналіз робіт, виконаних в загальній теорії надійності;

визначити вплив досліджень в галузі трибоніки на формування сучасної теорії надійності.

На підставі проведеного аналізу зроблено висновок, що на сучасному етапі розвитку машинобудування необхідно:

встановити науково обґрунтовані норми надійності ще на стадії проектування, з обов’язковим урахуванням в алгоритмі прогнозу факторів кінематики, динаміки та геометрії з’єднань, які є причиною інтенсифікації зносу; встановити сучасний рівень досліджень по прогнозуванню надійності точних технологічних машин; проаналізувати стан нормативної бази по розрахунковим методам надійності; обґрунтувати необхідність урахування як конструктивних так і експлуатаційних факторів при прогнозуванні надійності; розробити метод прогнозування переміщень вихідних ланок машин від зносу в кінематичних парах виконавчих механізмів; сформувати аналітичний апарат оцінки безвідмовної роботи точних технологічних машин; розробити стандартизуємі норми надійності для виконавчих механізмів промислових роботів.

Дослідження повинно завершитися апробацією в промисловості метода розрахунку надійності точних технологічних машин.

Об’єкт дослідження. Виконавчі механізми точних технологічних машин та пристроїв промислових роботів, кінематичні пари яких не зазнають високих динамічних навантажень, агресивного впливу середовища, суттєвих теплових дій, а підвладні процесам старіння.

Різні типи вказаних механізмів точних технологічних машин об’єднані загальним параметром – точністю положення вихідної ланки.

Предмет дослідження. Встановлення норм надійності виконавчих механізмів точних технологічних машин на основі фізико-математичних моделей зовнішніх силових впливів, кінематики, динаміки та зносних явищ, що мають місце в кінематичних ланцюгах і парах механізмів.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на використанні основних положень надійності машин, трибоніки, кінематики та динаміки просторових важільних механізмів, методів математичного моделювання та програмування з використанням ЕОМ. Експериментальні дослідження здійснювались з застосуванням сучасних технічних засобів.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному:

для визначення науково-обгрунтованих норм надійності точних технологічних машин та їх стандартизаціїї запропонований та обгрунтований підхід з позицій фізики відмов, який дозволив ще на етапі проектування найбільш повно врахувати вплив конструктивних та експлуатаційних факторів;

розроблений метод прогнозування параметричної надійності точних технологічних машин, при якому враховується вплив зносу в кінематичних парах на точність позиціювання вихідної ланки;

в моделі прогнозування переміщень у кінематичному ланцюгу виконавчого механізму точної технологічної машини в залежності від початкових параметрів ланок, використані ациклічні графи, а в якості характеристик - параметри державних стандартів;

запропонований аналітичний метод урахування можливої часткової компенсації переміщень від накопиченого зносу в кінематичних парах виконавчого механізму промислового робота;

розроблена аналітична модель, що дозволяє врахувати вплив пружності та власних коливань проміжних ланок на переміщення вихідної ланки промислового робота;

розроблена в імовірнісній постановці матрична модель визначення наробітку до відмови виконавчих механізмів промислового робота.

Практична цінність роботи полягає в розробці метода оцінки надійності конструкції точних технологічних машин ще на етапі проектних рішень, що дозволяє:

встановити оптимальний термін прийняття керуючих дій з метою не допущення параметричної відмови;

оптимізувати конструктивне рішення на основі отриманих даних прогнозу надійності;

сформувати документацію по стандартизації норм надійності.

Результати досліджень, виконаних у дисертації, доведені до рівня, що дає змогу використання їх у повсякденній практиці проектування та виробництва.

Реалізація результатів роботи. Впровадження метода прогнозування надійності, запропонованого автором цього дослідження, здійснено на підприємствах: п/я В-2453, Харківський тракторний завод, Харківський завод “Электробытприбор”.

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно на базі власних ідей та опрацювань. Особистий внесок здобувача у роботах, що виконані у співавторстві, полягає в тому, що він запропонував постановку проблеми, приймав активну участь у створені методик досліджень, їх проведенні; розробці фізико-математичної моделі прогнозування переміщень вихідної ланки точних технологічних машин в залежності від накопиченого зносу у кінематичних парах; фізико-математичної моделі прогнозування переміщень у кінематичному ланцюгу виконавчих механізмів точних технологічних машин в залежності від кінематичних, динамічних факторів та початкового параметру ланок; методології встановлення норм надійності виконавчих механізмів промислових роботів. При використанні розробок інших авторів приведені посилання на відповідні джерела.

Апробація роботи. Дисертація та окремі її розділи доповідались на міжнародній науково-практичній конференції „Качество, стандартизация, контроль: теория и практика“ (Крим, м.Ялта, 2002 р.); міжнародному симпозіумі „Якість та довкілля 2003“ (м.Київ, 2003 р.); міжнародній науково-практичній конференції „Процеси технічної обробки, верстати та інструмент“ (м.Житомир, 2003 р.).

Робота також доповідалась на наукових конференціях КНУТД (м.Київ, 2001 – 2003 р.р.) та науково-методичних семінарах кафедри метрології, стандартизації та сертифікації.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в 5 статтях збірників наукових праць переліку ВАК України; 3 тезах конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Робота має 144 сторінок, в тому числі 119 сторінки основного тексту, містить 21 рисунок, 1 таблицю, список використаних джерел із 170 найменувань.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність досліджень, визначені мета та задачі роботи, сформульовані наукова новизна і практична цінність отриманих результатів, висвітлені основні положення та найбільш важливі результати, що виносяться на захист.

У першому розділі виконано критичний аналіз сучасної науково-технічної літератури по темі дисертації. Визначено, що розвиток загальної теорії надійності доцільно поділити на два етапи. На першому етапі теорія надійності була обмежена розвитком математичного апарату оцінки надійності та питаннями збору і статистичної обробки даних про відмову. Другий етап розвитку теорії надійності характеризується виникненням та розвитком принципово нового напрямку досліджень, пов’язаних з аналізом впливу фізичних процесів на надійність, розробкою методів розрахунку на міцність та знос, прогнозуванням відмов машин в процесі експлуатації.

З розвитком досліджень в галузі теорії надійності в межах другого етапу з’явились роботи з питань надійності механічних систем, в яких проведений аналіз фізики відмов з урахуванням зносу під час контактної взаємодії в умовах тертя. Це в першу чергу роботи К.Ф.Фролова, О.С.Пронікова, О.М.Дальського, К.І.Заблонського, І.В.Крагельського, Б.І.Костецького та інших.

На жаль, в роботах по прогнозуванню надійності механічних систем не превалюють питання важливості урахування явищ зносу у кінематичних ланцюгах, а також компенсації зносу. При цьому явища зносу не розглядались у взаємозв’язку з кінематичними та динамічними параметрами машин, точністю виготовлення ланок та їх монтажу в кінематичній парі.

На основі критичного аналізу сучасного стану досліджень визначена та обгрунтована необхідність проведення теоретичних і експериментальних наукових досліджень з метою формування комплексного підходу до прогнозування надійності точних технологічних машин та розробки стандартизуємих норм надійності.

В другому розділі розглянуті теоретичні аспекти прогнозування стандартизуємих норм надійності просторових механічних систем.

Представлена в загальній постановці задача про параметричну надійність точних механізмів , в яких додаткові переміщення в кінематичних парах обумовлені зносом, що виникає під впливом температури, мастил, коливань та вібрації. Параметрична відмова розглядається при цьому як вихід параметра – переміщення вихідної ланки за межі можливої зони переміщень . Задача прогнозування надійності зводиться до визначення часу першої параметричної відмови, яка є результатом сумарного зносу, накопиченого у кінематичному ланцюгу механізму.

В моделі прогнозу введені два ієрархічних рівня: нижчий - рівень кінематичної пари, вищий - механізма в цілому. На нижчому рівні визначаються переміщення від зносу в кінематичній парі, які залежать від умов тертя, мастил, коливань та вібрації. Аналіз видів зносу показав, що втома матеріалів кінематичної пари виникає як результат циклічної деформації в умовах зовнішнього тертя поверхневих прошарків, а знос від втоми є визначальним для параметричної надійності вихідної ланки механізму. В якості основного параметра, який визначається в процесі прогнозування зносу була застосована інтегральна лінійна інтенсивність зношування, яка є функцією номінального тиску, коефіцієнта тертя, характеристик матеріалу кінематичної пари та мікрогеометрії поверхонь контакту. Наведені загальні алгоритми для визначення цих параметрів в умовах насиченого та ненасиченого контакту, наявності мастил та температурного впливу, коливань та вібрації.

На вищому ієрархічному рівні розглянутий прогноз переміщень, обумовлених кінематикою, динамікою, початковими параметрами кінематичних ланцюгів та наявністю компенсації зносу. Сформульований в загальному вигляді підхід до визначення переміщень вихідної ланки, обумовлених кінематикою та динамікою механізму з обертальним та поступальним рухом.

В моделі прогнозу переміщень, обумовлених початковими параметрами ланок, в якості початкового параметра запропоновано комплексний параметр точності , який характеризує точність виготовлення та монтажу ланок ланцюгів в кінематичній парі. Цей комплексний показник включає в себе різного роду характеристики ..., які оцінюються в умовах майбутньої експлуатації показниками ,.... Кількість таких характеристик та показників вибирається на основі вимог нормативно-технічної документації, при цьому характер розподілу похибок по кожному показнику встановлюється на основі даних попередньої експлуатації. Для вибраного кінематичного ланцюга будується дерево логічних можливостей (ДЛМ).

Для кожної характеристики , використовуючи ДЛМ, знайдена імовірність появи помилки

(1)

Урахування всіх можливих характеристик здійснено завданням лінійного закону їх зв’язку з комплексним показником .

У розділі також наведена модель прогнозування переміщень за умови компенсації зносу.

Коефіцієнти зносу визначені як похідні функції зносу по відповідному лінійному або кутовому переміщенню:

. (2)

Оцінка імовірності появи компенсації зносу проведена використанням метода ДЛМ.

Обґрунтовано прийняття в якості показника надійності – наробітку до відмови та визначений характер дифузійного розподілу моделі відмови.

У третьому розділі побудована математична модель визначення переміщень у кінематичних парах виконавчого механізму промислового робота внаслідок втомного зносу.

Розглянуто процес руху руки робота між двома крайніми положеннями: захвату деталі та встановлення у вимірювальну або оброблювальну позицію.

В основу прогнозування покладена гіпотеза фрикційної втоми,

при цьому розглядались тільки такі фрикційні з’єднання, в яких знос обох ланок виникає одночасно. В зв’язку з цим задача для кожної кінематичної пари зводилася до визначення величин зносу в напрямку переміщення вихідної ланки в залежності від часу - часу появи першої параметричної відмови. Величина зносу при цьому визначалась тільки в напрямку переміщення вихідної ланки руки робота. Цей напрямок співпадає з віссю Оx координатної сітки, в якій проведено перерахунок всіх векторів, і позначений одиничним вектором . Таким чином, в цій системі координат (абсолютній)

.

Вектор накопиченого за час зносу в кінематичній парі визначений як , (3)

де - швидкість зносу випадкового стаціонарного процесу;

- час досягнення першої параметричної відмови; - вектор локальних узагальнених координат.

Для обертальної кінематичної пари (рис. 1) виділена площина, яка проходить через вектори кутової швидкості та .

Знос в -ій кінематичній парі розглядався в напрямку нормалі до поверхні валу, що розташована у вказаній площині, і позначався , тоді утворював гострий кут з вектором , а - тупий кут

Рис. 1 Схема зносу в обертальній кінематичній парі.

Для поступальної кінематичної пари (рис. 2) через позначено вектор зносу однієї з поверхонь, що утворює гострий кут з вектором , а через - вектор зносу другої поверхні, що утворює тупий кут з вектором.

Рис. 2 Схема зносу в поступальній кінематичній парі.

В зв’язку з прийнятою абсолютною системою координат переміщення від зносу -ої кінематичної пари дорівнюють

, (4)

де - проекція вектора на вісь , а сумарне зміщення точки захвату, в результаті накопиченого зносу в усіх кінематичних парах у напрямку , знайдено як .

Визначення переміщень від втомного зносу здійснено за допомогою інтегральної лінійної інтенсивності зношування , з врахуванням пружних властивостей контртіла для умови пружного контакту.

Проекції моментів та сил, що діють в кінематичній парі, знайдені через сліди матриць сил та матриць перетворення систем координат :

;

; (5)

;

Величина номінального тиску у обертальній кінематичній парі отримана використанням співвідношень теорії пружності.

(6)

де - елементи матриці сил; - половинний кут охвату контакту; - радіус втулки; - довжина зони контакту ; - кутова координата точки контакту; - кут, визначений напрямком вектора сил .

Для поступальної кінематичної пари величина номінального тиску:

(7)

, (8)

де - елемент матриці сил; - номінальна площина контакту.

Знос в -ій кінематичній парі має випадковий характер, який визначається мікрогеометрією контакту, тиском в контакті, температурою, наявністю мастил у зоні контакту і т.п., тобто описується випадковим процесом з монотонними реалізаціями. Виходячи з цього, знос апрoксимовано дифузійним монотонним розподілом (DM-розподілом).

Знос у обертальній кінематичній парі визначений для пружного контакту за умови 1, як

та за умови (9)

де та - коефіцієнти, що характеризують параметри мікрогеометрії контакту, - границя міцності при розтягнені, - границя міцності при стиску; - параметр кривої фрикційної втоми; - параметр степеневої апроксимації кривої опорної поверхні.

Для поступальної кінематичної пари знос визначений за умови <<

та за умови (10)

де та - коефіцієнти, що характеризують параметри мікрогеометрії контакту; - довжина номінальної зони контакту; - ширина номінальної зони контакту; - швидкість ковзання.

Повне зміщення точки захвату у напрямку , що

обумовлено зносом, неточністю виготовлення та складання, пружними властивостями та особистими коливаннями -ої ланки для обертальної пари, має вигляд

(11)

де - розширений нормальний вектор до поверхні зносу; у коефіцієнті у випадку , та у випадку ; - матриця перетворень системи координат при пружних деформаціях ланок; - розширений вектор пружної деформації - тої ланки; - матриця перетворень системи координат при власних коливаннях ланок; - вектор деформації - тої ланки при власних коливаннях; - розширений вектор початкового параметру - тої ланки; - параметр перетворень системи координат.

Відповідно для поступальної кінематичної пари

(12)

де у коефіцієнті у випадку , та у випадку

У четвертому розділі викладений розрахунок надійності

виконавчого механізму промислового робота з чотирма ступенями вільності

(БРИГ–10Б).

В якості аналогів були використані роботи серії БРИГ, а також роботи з близькими до роботу БРИГ–10Б значеннями номінальної вантажопідіймальності та похибки позиціювання: Versatran (USA), Fanuc (Japan), Comau Mast (Japan), Robotek (BRD), Transfer-Automat (BRD). Оцінка однорідності початкового статистичного матеріалу була здійснена дисперсним аналізом. Оцінка параметрів розподілу була проведена методом максимальної правдоподібності. Таким чином, використані в розрахунку початкові дані являли собою математичні очікування відповідних параметрів.

Для розрахунку на ЕОМ з використанням програми FOXPRO, версія 2.6 були застосовані запозичені з конструктивних аналогів даного промислового робота наступні початкові дані: геометричні параметри; вектори стану кінематичного ланцюга виконавчого механізму; параметри матриць перетворень системи координат; параметри жорсткості ланок; координати центрів мас; довжини ланок; маси ланок та моменти інерції; матриці зовнішніх сил; матриці сил інерції; параметри мікрогеометрії контакту

В результаті розрахунку отримані вихідні дані - час появи першої параметричної відмови - наробітку до відмову, який становив 848 годин та отримані параметри розподілу сумарного зміщення точки С захвату в двох положеннях виконавчого механізму.

У п’ятому розділі наведені результати експериментального дослідження в виробничих умовах параметричної надійності інтерактивного робота БРИГ 10Б з метою підтвердження визначених норм надійності.

В якості об’єкта експерименту був обраний новий, раніш не експлуатований робот.

Експериментальне дослідження здійснювалось при: постійній напрузі і силі струму в електричній мережі; збережені постійного зайвого тиску на всіх ділянках пневмоланцюга; нормальному рівні пилу та загазованості у цеху; середній температурі +20С; відсутності впливу вібрації на промисловий робот та на максимальній паспортній швидкості.

Визначення наробітку до відмови здійснювалось при фіксації переміщень штоку гідроциліндра механізму поперечного переміщення. Таким чином, переміщення, що виникали у механізмі захвата, розглядались як ізольовані від переміщень у поперечному кінематичному ланцюзі.

Час робочого циклу механізмів промислового роботу визначався як сума порівняних часів вистою та руху.

Спостереження точності позиціювання захвата здійснювалось дискретно. В захваті встановлювалась виключно одна деталь – прототип з установчим штифтом. Кожен раз здійснювалась перевірка паралельності площини установчого штифта площині датчика. Це дозволило уникнути впливу дійсних розмірів деталі на точність позиціювання.

Блок-схема вимірювання складалась з датчика, підсилювача та осцилографа.

Потрапляння захвата з деталлю-прототипом в робочу зону фіксувалось індуктивним датчиком зсуву з розв’язуючою здатністю 0,01 мм, при коефіцієнті підсилення 100.

Рис. 3 Вимірювальна установка для оцінки похибки позиціювання виконавчого механізму промислового робота.

Проведене дослідження показало, що максимальні переміщення в кінематичному ланцюгу виникають при переміщенні руки вздовж осі X, що відповідає напрямку встановлення роботом деталі у верстат на позицію обробки, а мінімальні - характерні для переміщення руки вздовж осі Y, це відповідає захопленню деталі з рольгангу транспортера.

Для кожного з регіональних рухів точність позиціювання визначалась у наступній послідовності: перший замір через 0,5 годин, другий через годину роботи, наступні через кожні 2 години роботи.

Перше перевищення граничного значення точності позиціювання 0,3 мм, що відповідало наробітку до відмови, при кількості спроб плану N=408, при першому випробуванні становило 908 годин. План експерименту включав 5 послідовних випробувань. Середнє арифметичне значення наробітку до відмови по здійсненому експерименту становило 910 годин. Дисперсія відтворювання експерименту становила 2,5.

Перевірка узгодженості експериментального та теоретичного розподілів була проведена за допомогою критерію Колмогорова - . При

рівні значимості =0,01 =1,58 при граничному значенні критерію = 1,63.

Розбіжність значень між результатами експерименту та розрахунку

становила 6,8 %.

Рис. 4 Графік формування наробітки до відмови за розрахунковими та експериментальними даними.

Таким чином по незалежним випробуванням отримані значення наробітки до відмови близькі до розрахункових, що підтверджує ефективність розробленого аналітичного апарата встановлення норм надійності для механізмів точних технологічних машин.

На основі проведених дослідів підготовлено проект нормативного документа „Надійність техніки. Розрахункова оцінка надійності виконавчого механізму промислового робота“.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Визначено і теоретично обгрунтовано, що репрезентативна оцінка надійності виконаних механізмів точних технологічних машин здійснюється

лише при переважному врахуванні явищ зносу на рівні мікрогеометрії контакту в кінематичних парах.

2. Встановлено, що характерний тип зносу в кінематичних ланцюгах виконавчих механізмів, що приводить до параметричної відмови – втомний вид зносу, в умовах пружного контакту.

3. Визначено, що оцінка параметричної надійності виконавчих механізмів залежить від точності виготовлення деталей та їх монтажу в кінематичній парі та компенсації зносу в кінематичних ланцюгах. Виведені відповідні математичні моделі.

4. Встановлено на основі розроблених аналітичних залежностей та експериментально підтверджено, що наробіток до відмови виконавчих механізмів точних технологічних машин обумовлений структурними взаємозв’язками, кінематичними та динамічними параметрами функціонування.

5. Доведено, що ефективний прогноз параметричної надійності здійснюється по робочим переміщенням вихідної ланки виконавчого механізму.

6. Запропонована нова ефективна методика розрахунку наробітку до відмови виконавчих механізмів точних технологічних машин на стадії їх проектування.

7. Сформований аналітичний апарат встановлення стандартизуємих норм надійності промислових роботів.

Матеріали дисертації докладались на 7 науково-технічних, науково-практичних конференціях та на 2 спеціалізованих семінарах.

Основні положення дисертаційної роботи висвітлені у наступних публікаціях:

1. Шебанов О.Г. Прогнозирование смещения схвата промышленного робота от накопленного износа в кинематических парах исполнительного механизма //”Механика и машиностроение”.– Харків, 1999.– №2. – С.9-14.

2. Шебанов О.Г. К вопросу учета упругости и собственных

колебаний звеньев при построении модели оценки параметрической надежности промышленных роботов // Збірник наукових праць “Технології в машинобудуванні”: Вісник Харківського державного політехнічного університету. – Харків: ХДПУ, – 2000.– Вип. 95. – С.38-42.

3. Шебанов О.Г., Петко І.В. Підхід до стандартизації норм надійності точних технологічних машин //Стандартизація, сертифікація, якість. – 2002.– №4.– С.19-21.

4. Петко И.В., Шебанов О.Г. Определение параметров надежности манипуляторов промышленных роботов // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну.– 2002.– №1.– С.134-138.

5. Петко І.В., Шебанов О.Г. Виробничі випробування точних технологічних машин з метою верифікації аналітично визначених норм надійності // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну.– 2002.– №2. – С.168-172.

АНОТАЦІЇ

Шебанов Олег Георгійович. Визначення стандартизуємих норм надійності точних технологічних машин (на прикладі промислових роботів). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.01.02 – Стандартизація та сертифікація – Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2004.

Дисертація присвячена розробці ефективних норм оцінки надійності виконавчих механізмів точних технологічних машин.

На основі аналізу фізичних процесів, що мають місце в кінематичних ланцюгах і парах виконавчих механізмів сформована нова методика встановлення стандартизуємих норм надійності точних технологічних машин, що базується на математичних залежностях наробітку до відмови від зносу на рівні мікроконтакту, структурних, кінематичних, динамічних параметрів, точності виготовлення ланок і їх монтажу у

кінематичній парі та компенсації зносу.

В результаті експериментальних досліджень та розрахунків на ЕОМ

підтверджена ефективність розробленої методики.

Ключові слова: захват, виконавчий механізм, промисловий робот, параметрична надійність, наробіток до відмови.

Шебанов Олег Георгиевич. Определение стандартизуемых норм надежности точных технологических машин (на примере промышленных роботов).- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.02 – Стандартизация и сертификация Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2004.

Диссертация посвящена разработке эффективных норм оценки надежности исполнительных механизмов точных технологических машин.

Проведенный анализ различных вариантов расчетных схем прогнозирования надежности на этапе проектирования показал, что достаточно близкое приближение к эксплуатационной надежности точных технологических машин дает метод, одновременно учитывающий их конструктивные и технологические параметры. Использование этого метода позволило получить прогноз перемещений выходных звеньев исполнительных механизмов на основе аналитического расчета возможного суммарного накопленного износа в кинематических парах механизмов в процессе его будущей эксплуатации.

Показано, что при расчете параметров микрогеометрии контакта возможно использование упрощенной зависимости интегральной линейной интенсивности изнашивания с учетом упругих свойств контртела.

На основе проведенных исследований исполнительных механизмов предложен проект новой методики установления стандартизуемых норм надежности, которая базируется на математических зависимостях наработки на отказ от износа на уровне микроконтакта, структурных, кинематических, динамических параметров, точности изготовления звеньев и их монтажа в кинематической паре и компенсации износа.

Проведенные экспериментальные исследования перемещения выходного звена исполнительного механизма робота в заданную точку, позволили определить значение наработки на отказ. Полученные результаты отличались от расчетных в пределах 10%, что подтвердило эффективность разработанного аналитического аппарата установления норм надежности для исполнительных механизмов точных технологических машин.

Ключевые слова: схват, исполнительный механизм, промышленный робот, параметрическая надежность, наработка на отказ.

Shebanov Oleg Georgievich. Definition of standardized norms of dependability for precise technological machines (industrial robots as example).-Manuscript.

Thesis for scholar degree of candidate of technical sciences on specialty 05.01.02. - Standardization and certification.

Kiev State National University of Technology and Design. Kiev. 2003.

Thesis is devoted to elaboration of effective norms for value dependability executive mechanisms of precise technological machines.

As the result of analysis of the physical processes which are proceeding in the kinematics chains and couples of executive mechanisms the new method on the mathematical dependence of calculation operating time based on mechanisms of fatigue wear on the microcontact level in probability putting, describing the structures, kinematics, dynamics parameters, parameters of precision manufacture and installation links in the kinematics couple and wear compensation in kinematics chains were elaborated.

As the result of the experimental research and computer calculation effect of method were confirmed.

Key words: skirmish, executive mechanism, industrial robot, parameter dependability, operating time for failure.