2. Анализ fmea узла, создающего переменные нагрузки

Рассмотрим виды и последствия потенциальных отказов для узла, с помощью которого создаются переменные нагрузки.

Главные функции:

Создание переменных нагрузок.

Объекты окружающей среды:

V1 – Массивное тело 7

V2 – основание стенда

Функциональные элементы:

01 – станина

02 – упругие направляющие

03 – штоки

04 – электродвигатель

05 – эксцентрик

06 – болты (для крепления направляющих к основанию)

07 – болты (для крепления штоков к массе 07)

Выпишем функции элементов в таблицу 7.4.

Таблица 7.4

Обозначение	Функциональный элемент	№	Функция
01	Станина	12.1	Придание устойчивости установке
		12.2	Удерживает электродвигатель и упругие направляющие
02	Упругие направляющие 13	2.1	Удерживают массу V1
03		2.2	Передают колебательное движение массе 7 от штоков 14
03	Штоки 14	3.1	Передача колебательного движения упругим направляющим 13
04	Электродвигатель 16	4.1	Передает вращательное движение эксцентрику 16
05	Эксцентрик 16	5.1	Преобразует вращательное движения, создаваемое электродвигателем в поступательное колебательное движение штоков 14
06	Болты 17 (крепления упругих направляющих)	6.1	Крепление к станине упругих направляющих
07	Болты 18 (крепления штоков 14)	7.1	Крепление штоков 14 к массивному телу 7

Составим матрицу отбора элементов по критериям применения.

Таблица 7.4

Матрица отбора элементов по критериям применения

Критерий применения FMEA	01	02	03	04	05	06	07
Потенциальная угроза	-	-	-	+	-	-	-
Высокие затраты при отказе	+	-	-	+	-	-	-
Функционально важная деталь	+	+	+	+	+	-	-
Взаимозависимые детали	+	+	+	-	+	-	-
Показатель приоритета	3	2	2	3	2	0	0

Проведем анализ FMEA (Таблица 7.4).

Таблица 7.4

№	Возможный отказ	Последствия отказа	Кп	Меры по обнаружению	Кн	Возможная причина	К0	Меры по предупреждению	Кр
1	Повреждение упругих направляющих	Не удерживается масса 7	3	Визуальный осмотр целостности направляющих	2	Непрочность материала, приложение слишком больших переменных нагрузок	3	Использование прочных материалов, соблюдение условий эксплуатации стенда.	18
2	Повреждение штоков 14	Отсутствие или неправильная передача переменных нагрузок образцу	4	Проверка наличия колебаний массы 7, визуальный осмотр целостности	2	Непрочность материала	2	Использование прочных материалов штоко	16
3	Останов электро-двигателя	Отсутствие передачи переменных нагрузок образцу	5	Проверка наличия вращения эксцентрика и движения штоков	1	Отсутствие напряжения питания электродвигателя,	3	Подать напряжение питания на электро-двигатель	15
4	Заклинивание эксцентрика	Отсутствие передачи переменных нагрузок образцу	3	Проверка наличия вращения эксцентрика и движения штоков	2	Неправильная центровка эксцентрика на оси электродвигателя	4	Расположить эксцентрик на оси электродвигателя без перекосов	36
5	Разрушение станины	Отсутствие фиксации всех элементов	8	Визуальный осмотр отсутствия повреждений на станине	4	Непрочность материала станины	1	Использовать высоко прочные материалы для изготовления станины	32

8. Расчет размерных цепей

В качестве детали, для которой будем производить расчет размерных цепей, выберем деталь «гайка».

Схема размерной цепи приведена ниже.

Рис. 8.1. Схема размерной цепи.

Из рис. 8.1 видно, что звенья А1 и А2 – увеличивающие, а звенья А3-А7 – уменьшающие, то есть:

₁ = ₂ = +1;

₃ = ₄ = ₅ = ₆ = ₇ = -1.

За исходное звено принимаем А_Σ. Задаемся его номинальным размером:

А_Σ = 0.

Максимальный размер исходного звена примем равным:

А_Σmax = 0,15

Минимальный размер:

А_Σmin = 0,05

Таким образом, вычислим значение допуска:

[T_Σ] = 0,15-0,05 = 0,1.

Основное уравнение размерной цепи:

Вычислим на основании чертежа гайки и основного уравнения размерной цепи номинальные размеры звеньев А₁-А₇:

А₁ = 24 мм

А₂ = 24 мм

А₃ = 1,5 мм

А₄ = 9 мм

А₅ = 27 мм

А₆ = 9

На основании уравнения размерной цепи вычисляем номинальный размер звена А₇:

Расчет размерной цепи проведем двумя методами: методом “max-min” и вероятностным методом.

1. Метод «min-max».

Среднее значение допуска составляющих звеньев находится из выражения:

Подставим числовые значения:

Согласно ГОСТ 6636-69 принимаем Т_с = 0,012 из ряда номинальных линейных размеров Ra10.

Назначаем значения допусков звеньев

Т₁ = 0,016;

Т₂ = 0,016;

Т₃ = 0,012;

Т₄ = 0,012;

Т₅ = 0,012;

Т₆ = 0,012;

Т₇ = 0,012.

Произведем проверку правильности назначения допусков:

Т_Σ = 50,012 + 20,016 = 0,088

0,092 < 0,1 верно.

Значение допуска замыкающего звена удовлетворяет условию условию, следовательно допуски выбраны верно.

Кроме того, при попытке увеличить какой-нибудь из допусков составляющих звеньев значением из ряда Ra5 или Ra10, допуск замыкающего звена становится больше заданного. Значит допуски назначены наиболее рационально.

+

2. Вероятностный метод

Примем процент риска равным Р = 0,27%, значение коэффициента риска t по ГОСТ 16320-80: t .

В предположении нормального закона рассеяния размеров исходного звена, что справедливо для серийного производства,  = .

Рассчитаем средний допуск составляющих звеньев по способу равных допусков.

Ориентируясь на средний допуск выберем из ряда Ra20 нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69 значения допусков на составляющие звенья.

Т₁ = 0,040; Т₂ = 0,040; Т₃ = 0,032; Т₄ = 0,032; Т₅ = 0,040; Т₆ = 0,032; Т₇ = 0,032.

Проверим правильность назначения допусков по формуле:

Рассчитанное значение допуска замыкающего звена меньше заданного по условию и предельно близко к нему по значению. Значит допуски назначены верно. Вероятностный метод дает в нашем случае лучшие результаты.