Разработка методики поиска неисправности элемента

4 Разработка методики поиска неисправности элемента

       

       

   4.1 Виды отказов, классификация неисправностей

 

   Под отказом понимается полная или частичная утрата работоспособности устройства.

Отказ является основным параметром теории надежности.

   Надёжность – свойство того или иного объекта сохранять во времени в установленных пределах, значения всех параметров, характерных номинальной работоспособности объекта.

   Сбой – это самоустраняемый отказ или однократно вызванный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора или наладчика.

   Существуют следующие виды отказов:

– внезапный отказ – возникает в результате скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров элементов. Является результатом неисправной технологии производства или скрытых изменений параметров, накапливающихся в процессе эксплуатации при ударах;

– постепенный отказ – характеризуется постоянными плавными изменениями во времени параметров элементов, вызванных необратимыми процессами старения, износа, нарушения условий регулирования;

– частичный отказ – отказ, после возникновения которого объект может быть использован по назначению, но с меньшей эффективностью, либо когда вне допустимых пределов находятся значения не всех, а одного или нескольких выходных параметров;

– полный отказ – отказ, после которого использование объекта по назначению невозможно (для восстанавливаемого объекта - невозможно до проведения восстановления);

– независимый отказ – отказ, не обусловленный другими отказами или повреждениями объекта;

– зависимый отказ – отказ, обусловленный другими отказами или повреждениями объекта;

– явный отказ – отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению;

– скрытый отказ – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;

– конструктивный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования;

– производственный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии;

– эксплуатационный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации;

– деградационный отказ – отказ, обусловленный естественным процессом старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

   Причины возникновения отказов могут быть связаны с нарушением в выполнении каких-либо заданных функций или с недостаточной квалификацией обслуживающего персонала, в результате которой система не выполняет заданные функции удовлетворительно. Отказы могут быть связаны с изменением параметров или характеристик системы, т.е. одна из основных функций выполняется плохо. Так же причинами отказов объектов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.

   Отказы подразделяются на:

– Функциональные

– Параметрические

Функциональный отказ – отказ, в результате которого устройство прекращает свое функционирование. Отказ наступает в результате разрушения устройства, что приводит к невозможности выполнения определенных функций. Большая часть таких отказов является следствием ошибок при конструировании, изготовлении или назначении условий эксплуатации технической системы. Они не связаны со временем и легко обнаруживаются.

   Параметрический отказ – отказ, при котором сохраняется функционирование технологической системы, но происходит выход значения одного или нескольких параметров за пределы, установленные нормативно-технической или конструкторской документацией.

      Критерием отказа является признак или совокупность признаков, нарушение работоспособного состояния объекта, установленного нормативно-технической и конструктивной документацией.

   Основными качественными показателями надежности является вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и средняя наработка до отказа.

   Вероятность безотказной работы представляет собой вероятность того, что в пределах заданной наработки до отказа, отказ системы не возникнет.

   Средняя наработка до отказа представляет собой математическое ожидание наработки объекта до первого отказа.                                                         

   Интенсивность отказов λ(t) – это условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, восстанавливаемого устройства определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не наступил.

       

   Кривая интенсивности отказов представлена на рисунке 11.

 

                  

 

Рисунок 11 – Кривая интенсивности отказов

 

   Из кривой зависимости отказов от времени видно, что весь период работы объекта можно условно поделить на 3 периода:

1. Начальный период работы (приработка).

2. Период нормальной эксплуатации.

3. Период износа.

   Приработочные отказы являются, как правило, результатом наличия у объекта дефектов и дефектных элементов, надежность которых значительно ниже требуемого уровня. При увеличении числа элементов в изделии даже при самом строгом контроле не удается полностью исключить возможность попадания в сборку элементов, имеющих те или иные скрытые дефекты. Кроме того, к отказам в этот период могут приводить и ошибки при сборке и монтаже, а также недостаточная освоенность объекта обслуживающим персоналом.

   Физическая природа таких отказов носит случайный характер и отличается от внезапных отказов нормального периода эксплуатации тем, что здесь отказы могут иметь место не при повышенных, а и при незначительных нагрузках.

   Среднее время приработки определяют при испытаниях. Для особо важных случаев необходимо увеличить срок приработки в несколько раз по сравнению со средним.

   Период нормальной эксплуатации характеризуется тем, что приработочные отказы уже закончились, а отказы, связанные с износом, еще не наступили. Этот период характеризуется исключительно внезапными отказами нормальных элементов, наработка на отказ которых очень велика.

   Сохранение уровня интенсивности отказов на этом этапе характеризуется тем, что отказавший элемент заменяется таким же, с той же вероятностью отказа, а не лучшим, как это происходило на этапе приработки.

   В период износа начинают возникать износовые отказы. Происходит процесс старения элементов и количество отказов быстро увеличивается со временем.

   В таблице 2 приведены наиболее встречающиеся на практике неисправности УЧПУ Маяк-221, их возможные причины и методы устранения.

Таблица 2 – Список наиболее встречающихся неисправностей

Проявление неисправности	Причина неисправности	Метод устранения неисправности
Возникает ошибка УЧПУ: «недопустимое рассогласование по оси»	Не проведена настройка параметров УЧПУ на привод	Выполнить тест самонастройки
	Обрыв проводов кабеля связи с датчиком	Отремонтировать кабель связи с датчиком
	Неисправен датчик перемещения	Заменить датчик перемещения
	Неисправен модуль приёма информации от датчиков перемещения	Заменить модуль приёма информации от датчиков перемещения
	Неисправен электропривод	Заменить или отремонтировать электропривод
Неустойчивая работа УЧПУ	Плохое заземление станка	Заземление станка должно быть выполнено отдельной шиной и не иметь болтовых соединений
	Информационные кабели УЧПУ проложены рядом с силовыми цепями станка	Проверить раскладку кабелей в станке и разнести кабели УЧПУ и силовые кабеля станка
Удары в начале движения и при остановке	Время разгона/торможения слишком мало	Увеличить время разгона/торможения
Накопление ошибки при перемещении или при ориентации шпинделя	Плохое подсоединение датчика к валу (проскальзывание, перекос муфты)	Исправить подсоединение датчика к валу
	Неисправен датчик перемещения	Заменить датчик перемещения
	Занижено питание датчика обратной связи (+5В)	Выставить питание датчика (питание проверять непосредственно у разъёма датчика под нагрузкой
	Отсутствие (плохое) заземление приводов подач	Восстановить заземление приводов подач

              

      4.2 Разработка блок-схемы алгоритма диагностирования

 

   Алгоритм – последовательность действий при решении задачи, записанные по определённым правилам.

   Любая команда алгоритма записывается в блок-схеме в виде графического элемента – блока, и дополняется словесным описанием. Блоки в блок-схемах соединяются линиями потока информации. Направление потока информации указывается стрелкой. В случае потока информации сверху вниз и слева направо стрелку ставить не обязательно. Блоки в блок-схеме имеют только один вход и один выход (за исключением логического блока).

   Блок-схема алгоритма — графическое изображение алгоритма в виде связанных между собой с помощью стрелок (линий перехода) и блоков — графических символов, каждый из которых соответствует одному шагу алгоритма.

        Перечень основных элементов схемы алгоритма представлен в таблице 3.

 

Таблица 3 – Перечень основных элементов схемы алгоритма

Наименование	Обозначение	Функция
Терминатор (пуск-останов)		Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее (наиболее частое применение − начало и конец программы).
Процесс		Выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида (изменение значения данных, формы представления, расположения).
Решение	ице	Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин. Если выходов больше трех, то их следует показывать одной линией, выходящей из вершины элемента, которая затем разветвляется. Соответствующие результаты вычислений могут записываться рядом с линиями, отображающими эти пути.

 

 Продолжение таблицы 3

Предопределе-нный процесс		Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы (в подпрограмме, модуле).
Данные (ввод-вывод)		Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы).
Цикл		Условия цикла и приращения записываются внутри символа цикла. Вход обозначается линией входящей в верхнее основание элемента. Ниже под циклом находятся последовательно расположенные операции (элементы схем алгоритма), которые замыкаются обратно в в цикл (в левую вершину шестиугольника). Выходом из цикла является правая вершина шестиугольника.
Соединитель		Символ отображает вход в часть схемы и выход из другой части этой схемы. Используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте (пример: разделение блок-схемы, не помещающейся на листе). Соответствующие соединительные символы должны иметь одно (при том уникальное) обозначение.
Комментарий		Используется для более подробного описания шага, процесса или группы процессов. Описание помещается со стороны квадратной скобки и охватывается ей по всей высоте. Пунктирная линия идет к описываемому элементу, либо группе элементов (при этом группа выделяется замкнутой пунктирной линией). Также символ комментария следует использовать в тех случаях, когда объем текста в каком-либо другом символе (например, символ процесса, символ данных и др.) превышает его объем.

 

  При всем многообразии алгоритмов решения задач в них можно выделить три основных вида вычислительных процессов:

– Линейный

   – Ветвящийся

   – Циклический

   Линейным называется такой вычислительный процесс, при котором все этапы решения задачи выполняются в естественном порядке следования записи этих этапов.

   Ветвящимся называется такой вычислительный процесс, в котором выбор направления обработки информации зависит от исходных или промежуточных данных (от результатов проверки выполнения какого-либо логического условия).

   Циклическим называется вычислительный процесс, содержащий один или несколько циклов.

   Цикл – многократно повторяемый участок вычислений.

   По количеству выполнения циклы делятся на циклы с определенным (заранее заданным) числом повторений и циклы с неопределенным числом повторений. Количество повторений последних зависит от соблюдения некоторого условия, задающего необходимость выполнения цикла. При этом условие может проверяться в начале цикла — тогда речь идет о цикле с предусловием, или в конце — тогда это цикл с постусловием.

   Основными свойствами алгоритма являются:

   Детерминированность (определенность). Предполагает получение однозначного результата вычислительного процесса при заданных исходных данных. Благодаря этому свойству процесс выполнения алгоритма носит механический характер.

   Результативность. Указывает на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат.

   Массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа.

   Правильность. Способность алгоритма давать правильные результаты.

   Определённость. Каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

   Дискретность. Это свойство состоит в том, что алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, т.е. преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно.

   Главная особенность любого алгоритма – формальное исполнение, позволяющее выполнять заданные действия (команды) различным техническим устройствам (исполнителям). Множество команд, которые в состоянии выполнить данный исполнитель, называется системой команд исполнителя. Алгоритм может быть понятен и выполнен только в том случае, если каждая его команда входит в эту систему.

 

    4.3 Порядок восстановления устройства

 

   Рабочее место наладчика представляет собой отдельный производственный участок, закрепленный за одним рабочим или за бригадой рабочих. Рациональная организация рабочего места повышает эффективность использования станков с ЧПУ и способствует выполнению работы на них c наименьшими затратами труда. Основными факторами, влияющими на организацию рабочего места, являются технологический процесс и организация производства, а также система обеспечения рабочего места заготовками, технической документацией, инструментом, приспособлениями и ремонтообслуживанием оборудования.

   Рабочее место должно обеспечиваться необходимым количеством заготовок, инструмента и приспособлений для бесперебойной работы в течение смены. Площадь рабочего места должна быть такой, чтобы, с одной стороны, она гарантировала оптимальные условия труда, а с другой - была бы экономически целесообразной.

   Для восстановления устройства необходимо отключить питание электропривода и отсоединить вилку от сети. Затем снять крышку с блока системы управления, отсоединить содержащиеся в нем платы.

   Для замены элементов на печатной плате используют паяльник.

Паяльник - это инструмент, который применяется при пайке для нагрева соединяемых деталей, расплавления и покрытия их жидким припоем. При пайке поверхности соединяемых металлических элементов необходимо нагреть, затем покрыть расплавленным припоем — специальным легкоплавким сплавом. Припой заполняет пространство между соединяемыми проводниками и частично растворяется в них. Это обеспечивает после затвердевания припоя механическую прочность и хорошую электрическую проводимость места соединения. Для пайки деталей из жести, меди и латуни используют припои, представляющие собой сплав олова со свинцом или олова со свинцом и висмутом. Наиболее часто применяют оловянно-свинцовые припои. Припой и жало паяльника подводятся к монтажной точке одновременно. Жало паяльника должно касаться как обрабатываемого вывода, так и платы. Положение жала паяльника не должно изменяться, пока припой не покроет равномерным слоем все место контакта. Это продолжается от секунды до двух секунд в зависимости от температуры паяльника. За это время происходит достаточный нагрев места пайки. Затем жало паяльника необходимо обвести по полукругу вокруг обрабатываемого контакта, одновременно перемещая припой во встречном направлении. После того, как необходимое количество припоя нанесено на место пайки, можно отвести проволоку припоя от места пайки. Последний шаг - быстрый отвод жала паяльника от места пайки. Пока еще жидкий и покрытый тонким слоем флюса припой обретает свою окончательную форму и застывает.