Improving the operational and technological reliability of drilling and threading with power tools in shipbuilding and ship repair

Abstract

В статье приведены результаты исследований на основе анализа и структурно-компоновочного синтеза высоконадежного электроинструмента для сверления глубоких отверстий, а также устройств для внутреннего резьбонарезания в условиях судостроения и судоремонта. Недостаточная надежность такого оборудования для работы в закрытых и труднодоступных зонах вызывает необходимость оптимизации подсистем электроинструмента на базе обоснованной методики синтеза систем. Методика создания высоконадёжной системы базируется на последовательном выполнении мероприятий морфологического анализа, структурно-компоновочного и параметрического синтеза технологической системы электроинструмента. Электроинструмент рассматривается как дискретная система, переход которой из одного состояния в другое соответствует марковскому процессу. Вводятся исходные данные по потокам отказов функционирования и потокам восстановления для каждого структурного варианта.Решение полученной системы уравнений финальных вероятностей позволяет выявить наименее надежную подсистему электроинструмента.Особенностью новой конструкции является то, что для повышения надежности при сверлении глубоких отверстий между патроном и сверлом размещается дополнительное устройство, предохраняющее инструмент от поломок путем устранения его раскручивания по длине рабочей части при различных заглублениях. Синтезированная головка для резьбонарезания при использовании с высоконадежным инструментом в виде сборного пластически деформирующего метчика и специального компенсирующего патрона позволяет повысить стойкость инструмента за счет предохранения его от поломки и обеспечить качество резьбы путем обеспечения принудительной подачи и компенсации осевых и радиальных смещений. The article presents the results of research based on the analysis and structural-layout synthesis of a highly reliable power tool for drilling deep holes, as well as devices for internal threading in shipbuilding and ship repair. The insufficient reliability of such equipment for operation in closed and hard-to-reach areas makes it necessary to optimize the subsystems of power tools based on a well-founded methodology for system synthesis. The methodology for creating a highly reliable system is based on the consistent implementation of measures of morphological analysis, structural-layout and parametric synthesis of the technological system of a power tool. The power tool is considered as a discrete system, the transition of which from one state to another corresponds to a Markov process. Initial data are entered on the flows of failures of operation and restoration flows for each structural option. The solution of the resulting system of equations of final probabilities allows us to identify the least reliable subsystem of the power tool. A feature of the new design is that in order to increase reliability when drilling deep holes, an additional device is placed between the chuck and the drill, which protects the tool from breakage by eliminating its unwinding along the length of the working part at various depths.The synthesized threading head, when used with a highly reliable tool in the form of a prefabricated plastically deforming tap and a special compensating chuck, makes it possible to increase tool life by protecting it from breakage and ensure thread quality by providing forced feed and compensation of axial and radial displacements.