16 октября 2016г.
Предлагается для проведения ресурсных испытаний быстроизнашивающихся деталей технологического оборудования использовать аппаратуру регистрации рабочих ходов. Разработка и выбор аппаратуры осуществляется по моделям сигналов регистрации и критерию – показателю распознавания. Оснащение технологического оборудования аппаратурой регистрации рабочих ходов решает также другие многочисленные задачи диспетчеризации автоматизированного производства.
Ключевые слова: ресурсные испытания; быстроизнашивающиеся детали; технологическое оборудование; рабочий ход оборудования; аппаратура регистрации; множество факторов.
Исследования изделий на долговечность принято называть ресурсными. Значение этих испытаний в машиностроении очень велико, так как от ресурсов элементов изделия зависят его долговечность, безотказность, основные показатели ремонтопригодности. [1]
Известно, что наиболее объективное заключение о долговечности деталей и узлов машин можно сделать лишь после проведения их «испытаний в условиях эксплуатации». [2]
Такие испытания по существующим нормам требуют определенных условий и существенных затрат. Однако это проблема значительно упрощается при совмещении ресурсных испытаний с производственным выпуском деталей на испытуемом оборудовании.
Совмещение «испытаний в условиях эксплуатации» с производственным процессом выпуска изделий на технологическом оборудовании открывает путь автоматизации испытаний и позволяет получать более объективную информацию более экономичным способом.
Такое предложение основано на том, что специальные «испытания в условиях эксплуатации» отличаются от условий производственного процесса многими факторами, в том числе: некоторой искусственной заданностью; привлечением персонала с более высокой квалификацией; имеющимся набором ограничений.
При совмещении «испытаний в условиях эксплуатации» с производственным процессом выпуска изделий загрузка оборудования задается не параметрами испытаний, а реальной производственной программой и производственной ситуацией.
Получение результатов испытаний осуществляется в реальном масштабе времени с помощью аппаратуры регистрации рабочих ходов оборудования.
Разработка или выбор аппаратуры регистрации рабочих ходов оборудования связаны с необходимостью охватить все многообразие производственных условий, включая множество типов технологического оборудования и множество выпускаемых изделий, множество признаков совершения рабочего хода оборудования и множество характерных временных участков в цикле рабочего хода оборудования. При этом результат регистрации выражается натуральными числами. Все это позволило использовать для разработки и выбора аппаратуры регистрации рабочих ходов оборудования для проведения ресурсных испытаний быстроизнашивающихся деталей элементы теории множеств: термины и операции над ними. [3]
Конкретными физическими величинами Кi, изменяющими свои амплитудные или частотные значения за период работы оборудования Тац по режимам рабочего хода В или холостого хода ПВ могут быть: виброускорения, сила тока приводного электродвигателя, давление в гидро и пневмосетях, деформация и механическое напряжение несущих конструкций, перемещение характерных узлов оборудования.
Для регистрации количества рабочих ходов оборудования в простейшем виде используются устройства, содержащие: преобразователи физических величин Кi в выходные параметры Уi; пороговые устройства, реализующие пороговую функцию sign[Уi (Вi, Кi, Тац) - Уiп] и формирующие сигнал Ав совершения рабочего хода оборудования; а также счетчик сигналов.
Так как изменения физических величин Кi происходят на различных характерных участках периода работы оборудования Тац: установка заготовки, включение электродвигателя, подвод инструмента, обработка заготовки Туч, отвод инструмента, выключение электродвигателя, съем изделия, то это определяет появление дополнительных помех для получения достоверного результата.
Наличие характерных участков периода работы оборудования Тац в режимах рабочего и холостого хода вынуждает усложнять устройство регистрации дополнительными элементами, в том числе элементами выделения участка обработки заготовки Туч в общем периоде работы оборудования Тац.
Рассмотрение факторов множеств: рабочих В и холостых ПВ ходов оборудования, выходных параметров У, физических величин К, участков периода обработки Тац, единиц регистрации А позволило выразить модель сигнала регистрации в простейшем случае уравнениями с прямым произведением множеств:
Ав= sign[Уi (Вi, Кi, Тацi) - Уiп]*F(Тучi), (1)
Апв= sign[Уi (ПВi, Кi, Тацi) - Уiп]*F(Тучi), где: (2)
Ав – сигнал рабочего хода оборудования (выпуска продукции) - конечное множество единиц регистрации, выражаемое количеством изменений выходного параметра Уi преобразователя, превышающих пороговое значение Уiп на участке обработки заготовки Тучi;
Апв – сигнал холостого хода оборудования (псевдосигнал);
sign[Уi (Вi, Кi, Тацi) - Уiп] – пороговая функция выходного параметра Уi, соответствующая: рабочему ходу Вi, изменениям контролируемой физической величины Кi параметров состояния оборудования в период времени Тацi работы оборудования, охватывающим цикл выпуска продукции;
sign[Уi (ПВi, Кi, Тацi) - Уiп] – пороговая функция выходного параметра Уi преобразователя, соответствующая холостому ходу ПВi.
F(Тучi) – конечное множество максимумов изменения выходного параметра Уi, превышающих пороговое значение Уiп преобразователя на характерном участке Тучi обработки заготовки в общем периоде времени цикла выпуска продукции Тацi.
Работа устройств основана на регистрации изменения какой – либо контролируемой физической величины, наилучшим образом соответствующей факту осуществления рабочего хода оборудования. Выбор физической величины из множества предлагается осуществлять по критерию – показателю распознавания Q, выведенного из условия практически достоверного распознавания факта осуществления рабочего хода оборудования. (3)
inf Уi (Bi, Кi, Тацi) – практически точная нижняя граница значений выходного параметра Уi преобразователя контролируемой физической величины Кi при рабочем ходе Вi во временном интервале Тацi.
supУi (ПBi, Кi, Тацi) – практически точная верхняя граница значений выходного параметра Уi преобразователя контролируемой физической величины Кi при холостом ходе ПВi во временном интервале Тацi.
Уппi – значение погрешности преобразователя; Унi – значение нестабильности порога.
При практически достоверном характере распознавания рабочего хода оборудования критерий Q больше единицы. При вероятностном характере распознавания рабочего хода оборудования критерий Q меньше единицы и возможно появление ошибок учета. Полезность критерия наиболее наглядна при решении вопроса использования имеющихся устройств учета для новых условий эксплуатационных испытаний. Применение критерия сокращает трудоемкость выбора за счет уменьшения объема предпроектного обследования и определения статистических характеристик по всему множеству возможных физических величин.
На основе полученных моделей сигнала регистрации и критерия - показателя распознавания Q осуществляется разработка структурных формул и схем устройств регистрации рабочего хода оборудования.
Для получения структурных формул и схем используется известный прием перехода от уравнений, заданных алгеброй множеств, к структурным формулам, заданным алгеброй логики, путем замены операции пересечения на конъюнкцию.
Применяя этот прием к разработанным вариантам моделей сигнала можно получить конечное число структурных формул и схем, типизирующих многообразие производственных условий. Это позволит заменить этап разработки структурных схем аппаратуры ресурсных испытаний на этап их выбора из разработанного типажа.
Рассматривая применение аппаратуры регистрации рабочих ходов оборудования для ресурсных испытаний можно убедиться в полезности промышленного оснащения такими устройствами всего выпускаемого технологического оборудования.
Оснащение технологического оборудования этими устройствами повышает набор опций и добавленную стоимость, решает чрезвычайно важные задачи для диспетчеризации автоматизированного производства: учет загрузки и использования оборудования, учет выпуска продукции; регламентированная смена инструмента, переналадка оборудования на выпуск новых партий изделий, подача заготовок и материалов, замена масел и СОЖ, уборка отходов, смена быстроизнашивающихся деталей оборудования и т.д.
Список литературы
1. Кучель Р.В, Испытания на надежность машин и их элементов. М.: Машиностроение, 1982 – с.181.
2. Ткачев В.Н. Методы повышение долговечности сельскохозяйственных машин (эксперименты, практика, рекомендации). М.; 1993 – с.211.
3. Аль-Тибби В.Х., Вишневский К.В., Журавлев Л.А. Формирование сигналов информации о работе оборудования и выпуске продукции// Вестник ДГТУ, 2009 – Т.9, №4 (43), с. 667-675.
