автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Обеспечение достоверности в оценке остаточного ресурса металлообрабатывающего станка

На правах рукописи

Зайцев Роман Владимирович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ В ОЦЕНКЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

05.02.07- Технологии и оборудование механической и физико-технической

обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з МАЙ 2012

005016353

Москва - 2012

005016353

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э.Баумана

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Дмитриев Борис Михайлович

Официальные оппоненты:

Кузнецов Павел Михайлович, д.т.н., профессор Московского государственного открытого университета им. В.С.Черномырдина, зав.каф.

Спиридонов Олег Валерьевич, к.т.н., доцент МГТУ им.Н.Э. Баумана

Ведущая организация: Владимирский государственный университет

и -2°

Защита диссертации состоится «^ 2012 г. /у час. на заседании диссертационного совета Д 212.141.06 в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., дом 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им.Н.Э. Баумана.

Просим Вас отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью учреждения, направлять по указанному адресу. Автореферат разослан 2012г.

Телефон для справок: 267-09-63.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА

д.т.н., доцент

В.П.Михайлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное производство машин и приборов основано на технологических системах, состоящих из взаимосвязанных станочных систем. К работе этих комплексов предъявляются требования к качеству, производимых деталей, их количеству, для ритмичности их поступления на сборку.

При совершении рабочего процесса, оборудование изменяет свои свойства. Точность обработки падает, производительность снижается. Постепенно состояние станка приближается, в частности, к отказу, а в общем, к придельному состоянию. Предельное состояние, это состояние конструкции, когда система не может выполнять заданные функции с требуемыми параметрами. В этот момент система выходит из производственного процесса. Это событие, как правило, представляет собой «случайное» событие, т.к. внутреннее состояние конструкции скрыто от наблюдателя. Это событие приводит к экономическим потерям. С целью предотвращения таких «случайностей», любое производство имеет систему обеспечения работоспособности оборудования. Это осмотры, регулировки, ремонты.

В станкостроении - это система ППР (планово-предупредительного ремонта). Система разработана в 50-х годах прошлого века, для существовавшего тогда оборудования. Она проста в применении, но обладает низкой достоверностью оценки текущего состояния. Это приводит к двум крайностям. Станок ремонтируют, когда он еще может работать, либо ремонт запаздывает. В настоящее время применяют подход к восстановлению по состоянию. Для этого используют экспертную оценку. Экспертом, как правило, выступает станочник, работающий на этом оборудовании. Эксперт субъективен в оценках, она зависит от уровня квалификации и т.д.

Современное оборудование сложное, выполняемые функции ответственные и неожиданные простои в ремонте дорого обходиться производству. Для решения этих проблем современные станки снабжают диагностическими системами. Но станок не авиалайнер, диагностическую систему устанавливают на ограниченных станках, на те узлы, которые

быстро выходят из строя.

Анализ публикаций показал на отсутствие подходов к оценке текущего состояния станка, с целью предотвращения «неожиданностей» во время рабочего процесса. Актуальность работы продиктована именно этим фактом.

Объектом работы является текущее состояние станка находящегося в эксплуатации. Технический объект 16К20.

Предметом исследования является достоверность оценки состояния

станка по параметрам точности обработки.

Методы исследования основаны на результатах таких разделов машиностроения, как методы расчета станков, теоретическая механика,

технология машиностроения, теория резания, метрология, термодинамика и сопромат.

Цель работы состоит в разработке метода регулирования уровнем достоверности оценки статочного ресурса (ОР) станка, находящегося в эксплуатации по параметрам точности обработки.

Задачи работы:

- определить направление исследований позволяющее установить связь текущего состояния станка со временем эксплуатации до предельного состояния;

- установить форму закономерности процесса старения станка в течение длительного времени эксплуатации;

- сформулировать методы для получения количественных значений параметров закономерности старения станка;

- обобщить результаты исследований по формированию типовой методики оценки ОР.

Научная новизна работы состоит в разработке положений, образующих научные знания, при выполнении которых свойства станка можно исследовать методами термодинамики и, в частности, применять для процесса старения логарифмическую форму этого процесса (формула Больцмана).

Эти положения следующие:

- станочная система по сути своих функций, термодинамическая система (ТДС);

- ТДС состоит из макротел, обменивающихся энергией с внешней средой, что возможно только при совершении рабочего процесса;

- ТДС станка обменивается энергией между составными частями, что приводит к взаимному влиянию процессов, возникающих в конструкции;

- в ТДС обязательно изменяется температура, что в станке является обязательным явлением и влияет не только на изменение параметров геометрической точности станка, но и приводит к изменению свойств конструкции (измеряется жесткость, основополагающее свойство станка).

Практическая значимость основана на использовании информации текущего состояния в двух направлениях:

- оценка ОР станка, с целью принятия решения о дальнейших действиях над станком: продолжение работы или ремонт;

- формирование стратегии восстановления работоспособности, если требуется ремонт по параметрам точности обработки.

Степень достоверности полученных результатов основывается на проведенном комплексном анализе результатов теоретических данных и экспериментального исследования. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными и не противоречат известным положениям.

Реализация работы. Практическое применение результатов работы нашло при оценке работоспособности оборудования на

ФГУП «НПО Астрофизика».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «Машиностроительные технологии». Москва. 2008., Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. Москва. 2010, на заседаниях кафедры МТ-1 в 2008, 2010, 2012 годах.

Публикации. Тема диссертационного исследования отражена в 5 научных публикациях, из них опубликовано 3 статьи в журналах входящих в

перечень ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация содержит 127 страниц машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, общих выводов, списка литературы (95 наименований) и приложений (4 штук).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, дана общая характеристика работы, сформулированы задачи работы.

Первая глава посвящена выбору направления исследования для достижения цели работы. В качестве метода решения поставленной задачи использован анализ существующих публикаций по данной теме. В частности по станкостроению обнаружено две работы. Это переизданная система ППР (1988г.), которая осталась на прежних принципах, работа ЭНИМС (1962г.), которая' в качестве метода использует статистические исследования, в принципе не пригодные для станкостроения. Анализ публикаций по другим отраслям машиностроения показал достаточно обширный материал по оценке состояния технических объектов и, в частности, по ОР. Дальнейший аналитический обзор имел цель установить возможность использования существующих наработок с трансформацией их положений, применительно к станкостроению. В результате такого анализа было установлено следующее. Структура методов по оценке ОР основана на методах прогноза и состоит из следующих составляющих: определяется вид закона или закономерности развития процесса старения, затем формируются методы определения количественных значений параметров закона, составляется прогноз развития

старения до предельного состояния.

Существующие публикации можно представить в виде трех групп. К первой группе отнесем объекты массового производства. Основной метод формирования закона старения - это статистические исследования. В станкостроении крайне сложно иметь, для такого исследования, представительную выборку из станков одной конструкции, одной технологии изготовления и сборки.

Другая группа объектов представляет собой объекты, у которых известен вид закона старения. Это может быть усталость, изнашивание, коррозия и т.д. Проблема в этом случае заключается в получении исходных данных, в виде скорости «накопления повреждений». Для этого используют данные с прототипов, аналогов или получают из лабораторных исследований. К этой группе относятся такие объекты, как трубопроводные транспортные системы, где ведущими причинами являются сварные швы. У данных объектов, как правило один выходной параметр — разрушение шва. Методы хорошо разработаны, но в станкостроении старение происходит под действием разных процессов: перераспределение напряжений, как следствие сборочных процессов, изнашивание, термических воздействий, ослабление затяжки резьбовых соединений и т.д. Кроме этого у станка, особенно универсального назначения, целый ряд выходных параметров, как по точности, так и по производительности.

И третья группа разнообразных объектов, которые в процессе старения подвергаются воздействиям многих причин, имеющих не один и не два, а более, выходных параметров. Методы можно разделить на две подгруппы: в зависимости от степени достоверности оценки текущего состояния объекта и результатов прогноза ОР. Это объекты, работоспособность которых определяет жизнь людей. Это авиация, энергетика (АЭС). В данном случае используют диагностические системы по всем параметрам состояния объекта. Системы постоянно функционируют и в реальном времени, информацию о состоянии объекта, экстраполируют параметры состояния на короткий промежуток времени. Система весьма эффективна, но затратна в применении. В станкостроении применяется, но для ограниченного круга процессов деградации.

Вторая подгруппа объектов не столь ответственна за жизнь людей и использует другие подходы. В данном случае стоит упомянуть работу И.Базовского. В переводе с английского вышла монография (1965г.), в которой для данного типа объектов, установлен вид закона деградации в виде экпоненциальной зависимости. Данный вид закона был получен по результатам наблюдений в условиях реальной эксплуатации, как различных механических устройств, так и приборов.

Именно это направление было выбрано в качестве базового для дальнейшей разработки проблемы ОР в станкостроении.

Экспоненциальный вид получен на основе наблюдений и для успешного использования в станках, требуется знание физических основ формирования закона в таком виде.

Вторая глава посвящена разработке условий, при которых проявляется экспоненциальная зависимость в процессе старения станка. Станок представляет собой систему, состоящую из макротел, отдельных деталей. Во время рабочего процесса в конструкции возникают различные процессы (вибрации, изнашивание и т.д.). Эти процессы действуют

одновременно и в одном пространстве конструкции. Это приводит к их взаимодействию. Вибрация изменяет жесткость конструкции. На жесткость, как базовое свойство любой станочной системы, оказывает отрицательное действие тепло и изнашивание. Они снижают жесткость несущей системы станка. Эти явления отражены в работах Решетова Р.Н, Фигатнера A.M. и т.д. Происходит ослабление затяжки резьбовых механизмов. Возникает вопрос о том, как аналитически описать эти процессы. Анализ различных наук, как сопромат, теоретическая механика, физика и т.д. не обнаружили методов учета взаимного влияния на результат старения объекта исследования. Существует наука термодинамика, которая решает подобные задачи.

Термодинамика исследует свойства термодинамических систем (ТДС). ТДС - это система, состоящая из макротел и обменивающаяся энергией с внешней средой и между макротелами. Обязательным условием существования ТДС, является наличие изменения температур в ТДС. Согласно этому определению, станок может исследоваться как ТДС, если в нем присутствует обмен энергией и изменение температуры. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы исследования свойств станка производились в момент рабочего процесса, т.е. образование стружки в процессе резания. При выполнении этих условий станок проявляет свойства ТДС и для оценки его состояния в процессе старения можно использовать формулу Больцмана:

S = kxlnW

где S - энтропия системы; k-постоянная Больцмана; W-вероятностная характеристика внутреннего состояния системы. Данная зависимость устанавливает связь внешнего наблюдаемого параметра S, с тем ненаблюдаемым внутренним состоянием системы. Второе начало термодинамики утверждает, что любая ТДС деградирует и этот процесс направлен в одну сторону, из прошлого в будущее при возрастании энтропии системы.

Во время эксплуатации станка, внутри станочной системы, происходит «накопление повреждений» и, как следствие, старение системы. Внутреннее состояние остается неизвестным, но его внешнее проявление может быть оценено. Изменение состояния ТДС можно представить в следующем виде:

AS(t) = kxln(W0 + W(t))

AS(t) - изменение энтропии; W0 - уровень начального состояния системы; W(t) - накопление повреждения во время эксплуатации. Представим это выражение в виде степенной зависимости:

As^ = ekx!n(W0+AW(t))

В случае станка, когда он исследуется как ТДС, в качестве наблюдаемого внешнего параметра может быть уровень вибрации, жесткости, температура и т.д. Каждый из этих параметров будет отражать некоторую часть характеристики внутреннего состояния. Наиболее полно внутреннее состояние будет отражать точность обработки с учетом технологической производительности. Представим изменение точности обработки, за длительный период эксплуатации, в виде показательной функции экспоненты:

ча)=Ятх(1-е-Х1) О <1<Т (час)

где яО) — один из параметров точности (овальность, конусообразность и т.д.); ят - значение этого параметра в предельном состоянии, определяют из нормативных документов; X - постоянный показатель, зависит от конструкции станка, технологии изготовления и сборки. Физически показывает на скорость «накопления повреждений»; I - текущее время эксплуатации; Т - ресурс станка (из паспорта станка). Из этого выражения определяют время I:

Параметр X определяют из начальных условий.

Х= —

Коэффициент 0,99 - используем в силу того, что я©

асимптотически приближается к qпl. В этом случае значение ОР будет:

г = Т-1

0 <«Т (час)

Для нахождения х требуется знание величины цф, которую получают в результате натурного эксперимента, который должен совершаться с соблюдением условий существования ТДС, т.е. процесс резания, время эксперимента, время стабилизации температуры конструкции.

Глава 3 посвящена разработке метода получения количественного значения, параметров закона старения. В законе существуют два типа параметров. Один тип параметров состоит из набора характеризующих состояние станка в состоянии поставки. Это ят; л.; Т. Другая группа параметров, которую определяют экспериментально. Это я©. Под этим

б

видом заложены параметры точности получаемых деталей, в основном отклонение формы/расположения (овальность, огранка, конусообразность, седлообразность и т.д.)- Во время рабочего процесса, инструмент записывает на поверхности детали все то, что накопилось внутри конструкции.

Универсальный станок обладает широкими возможностями, как в конфигурации производимых деталей, так и габаритов деталей, материалов и применяемых инструментов. Для проведения натурального эксперимента, для получения количественных значений q(t), производится сужение технологических возможностей станка. Для этого используют наиболее ходовые параметры получаемых деталей. Так для выбора габаритов детали, в основу положена «Поверка станка в работе» по ГОСТу на геометрическую точность, в качестве материала заготовки используем Ст 45. Для того чтобы охватить рабочее пространство более полно, обрабатывают заготовки разных диаметров. В отношении режимов обработки используют два вида. Один - согласно теории резания, обеспечивающий требуемый уровень технологической производительности. Другой режим, на котором достигается максимальная точность обработки, но с потерей производительности. Для воспроизводства ТДС тепловой режим должен воспроизводиться в течение смены. Выбирают, с целью экономии материала и инструмента, режим в следующем сочетании: обрабатывают заготовку на «холодном» станке, затем станок работает в холостом режиме. Потом вновь обработка, холостой режим и так до конца смены.

После получения деталей возникает вопрос измерения выбранных параметров, с целью оценки точности обработанных поверхностей. В данном случае могут быть применены две схемы измерения погрешностей полученных деталей. Согласно принципа инверсии (Колашников H.A.), в том случае, если производят контроль точности поверхностей детали, которая пойдет на сборку и будет контактировать с контрдеталью, то измерительная схема должна воспроизводить контрдеталь. Наиболее характерная схема в этом случае является контроль деталей с помощью калибров.

В том случае, если производят контроль точности станка, то средства измерения должны воспроизводить движения формообразования. В рассматриваемой работе средства измерения должны воспроизводить вращение детали и перемещение первичного преобразователя вдоль оси по прецизионным направляющим.

В практической части данного эксперимента, контролю подлежит детали типа вал с габаритами 160 мм вдоль оси (60 мм под закрепление в патроне, 100 мм базовая длина для контроля параметров), и три диаметра 60, 90, 120 мм. Масса деталей от 2 кг до 18 кг. Требования точности измерения 1,0 мкм. Анализ промышленных предложений средств измерения показал на отсутствие приборных средств, для удовлетворения подобных требований.

Было принято решение на разработку и изготовление нестандартной измерительной системы. Схема измерения представлена на Рис. 1, а ее реализация на Рис. 2.

Рис. 1. Схема измерения цилиндричности - измеряемая деталь; 2 - первичные преобразователи; 3 - стойка

Рис. 2. Конструкция нестандартной системы измерения

Измерение погрешности (овальности, конусообразности) производится следующим образом.

На центра, измерительной системы, устанавливают деталь. Вдоль оси детали устанавливают три индикатора, которые заменяют движение измерительного наконечника вдоль оси. Перед измерением торец детали размечают на угол 40°. При измерении деталь поворачивают на очередной угол и записывают показания. Показания индикаторов отягчены погрешностью смены баз (обработка ведется в патроне, а измерение в центрах). Эту погрешность исключают из гармонического анализа данных, полученных при измерении.

Результаты измерения трех индикаторов дают возможность иметь информацию об овальности и конусообразности. Процесс измерения отягчен целым рядом погрешностей. Это погрешность измерения указанных выходных параметров. Совокупность этих погрешностей формирует общую погрешность.

а2 = у/о1 + а\+...+а1 Оценка ОР, есть прогностическая операция (Рис. 3).

Рис.3. Прогнозирование параметров остаточного ресурса

Известна величина продвигаясь вдоль оси времен до встречи с

теоретической экспонентой (ц0 при 1=0, при Т г=Т). Из точки встречи с теоретической экспонентой опускаются на ось времен Ц. Это есть время текущего состояния, которому соответствует погрешность я(1:). Величина 1:; есть математическое ожидание процесса старения. Наличие суммарной погрешности (а2) приводит к неопределенности оценки времени ОР. Этот разброс в вероятностном плане характеризуется величиной РО^), которая представляется следующей зависимостью:

где Ф - функция Лапласа; Ят - максимальное значение параметра в предельном состоянии; - начальное значение исследуемого параметра в состояние поставки станка; с[ — среднее значение исследуемого параметра (среднее значение овальности из трех индикаторов, вдоль оси). Математическое ожидание времени ОР:

Таким образом, можем иметь все необходимые параметры для оценки ОР, но особенности конструкции станка, требуют их привести в специальное состояние.

Четвертая глава посвящена разработке структуры методики в виде сочетания выше разработанных положений, с целью возможности регулирования процесса достижения, требуемого уровня достоверности оценки ОР. Во многих местах работы по оценке ОР возникают неопределенности, игнорирование которых, в результате снижает достоверность оценки ОР. В принципиальном плане получения значения ОР проблем не существует, проблема в обеспечении требуемого уровня достоверности. Достоверность оценки ОР с помощью любой методики представляет способность методики так построить оценку, чтобы учесть влияние окружающей среды на результат оценки, способность методики учитывать особенность конструкции станка во время рабочего процесса. Процесс формирования структуры методики должен иметь систему обратной связи по достоверности с тем, чтобы построение методики носило

и = Яо -ехр(-^)]

Тогда

т = Т-Ь

целенаправленный характер, обеспечивающий требуемый уровень достоверности из ограниченных возможностей.

Достоверность сопряжена с затратами отведенными на проведение работ данного вида. Затраты состоят из двух частей: времени проведения оценки и материальных затрат на эти работы.

Данная связь не носит линейного характера. По мере увеличения затрат растет достоверность оценки. Но постепенно затраты перестают приносить ожидаемый прирост достоверности. Допустим, что эта часть зависимости носит экспоненциальный характер:

Di = Вт(1 -

где О—текущей требуемый уровень достоверности; 0т - максимальный уровень достоверности; ц - постоянный коэффициент, характеризующий степень зависимости Б от С; С^ - затраты на достижение

Значение 0т и Ст - определяют из тех затрат которые необходимы для проведения приемо-сдаточных испытаний. При этом станок считается годным к эксплуатации, т.е. От=1. Имея такое соотношение, производят согласование этих величин, при проведении оценки ОР.

Для того чтобы иметь возможность регулировать и приводить в соответствие Б и С необходимо декомпозировать как Б, так и С.

Первый уровень декомпозиции состоит в декомпозиции выходных параметров, т.е. параметров поперек оси и вдоль оси. Параметр поперек оси может быть исследован на разных уровнях достоверности, т.е. глубины проникновения во внутреннюю структуру конструкции. Овальность характеризует один уровень достоверности проникновения в структуру конструкции, и он меньше несет информации о состоянии несущей системы. В данном случае шпинделя. Овальность можно оценить простыми измерительными средствами с минимальными затратами: время измерения, квалификация испытателя, стоимость прибора.

В случае более глубокого изучения свойств внутренней структуры шпинделя, исследуют параметры многогранки. Затраты резко возрастают как на приборное оснащение, так и квалификацию исследователя. Аналогичная картина возникает и с параметрами вдоль оси (конусообразность, седло/бочкообразность). В силу случайности производимых оценок рассмотрим результат исследования в виде распределения случайной величины достоверности, как Рв(0 времени ОР.

Второй уровень декомпозиции основан на пространственном факте расположения исследуемого параметра отклонения формы. Величина отклонения формы одного вида в разных частях рабочего пространства

разная. И для одного и того же значения текущего времени эксплуатации, результат оценки ОР будет разный.

Для того чтобы регулировать этот процесс, все рабочее пространство станка декомпозировано, согласно элементарным проверкам геометрической точности, и, на основании экспертного метода, пространство отранжировано по степени влияния на расходование ресурса станка. Так если шпиндельная группа участвует на 100% в расходование ресурса, то задняя бабка участвует в расходование ресурса на 20%, хотя затраты на оценку биения шпинделя и на параллельность перемещения пиноли одинаковые. Процесс использования рабочего пространства, при эксплуатации, используется случайным образом и для характеристики достоверности оценки ОР используем вероятностную характеристику распределения времени ОР как р^ Если при оценке ОР используют несколько заготовок разного диаметра, то область рабочего пространства возрастает, и вероятность оценки также возрастает. Количественно оценить эту величину можно, как при параллельном исследование искомой величины:

Р„М = 1-ГШ-Р0

Суммарная вероятностная оценка достоверности будет выглядеть как:

Р„(1) X РвОО X Рпр(1)

Данная величина еще мало о чем говорит. Для количественной оценки ее необходимо сравнить с вероятностной оценкой ресурса.

Ресурс, как величина измеряемая, должна иметь допуск, который должен удовлетворять требованиям метрологии. Тогда погрешность измерения должна составлять 0,1 от измеряемой величины. Для станка 16К20 Т=24 ООО час, тогда 6с=2,4х 103 час и равна |Р(Т)|.

Если допустимый уровень рассеивания ресурса больше рассеивания процесса экспериментальной оценки, то методика удовлетворительна и наоборот.

1 (методика удовлетворительная)

РеО)

Это соотношение составляет элемент обратной связи в этом процессе.

С цель апробации разработанных положений, были проведены эксперименты на трех станка 16К20 находившихся в разных состояниях. В результате были получены следующие суммарное отклонение формы в поперечном сечении (овальность): Станок №1-Р20:)=0,54,

станок №2-Р2 00=0,6, станок №3-Р2(0=0,15. Норма составляет Р(Т)=0,92±0,05. Из сравнения следует, что достоверность оценки низкая и

требуется коррекция методики по составным частям. Путем увеличения глубины исследования внутреннего состояния (исследование многогранки), увеличение объема исследуемого рабочего пространства, увеличение точности измерения выходных параметров.

Еще один аспект позволяющий использовать информацию о текущем состоянии станка - это количественный анализ причин, приводящих станок в данное состояние. Была составлена программа анализа причин, приведших станок в это состояние, с учетом взаимного влияния процессов ухудшающих точность обработки. Были при этом использованы все требования к обеспечению статуса ТДС. В результате были получены следующие значения причин.

Таблица 1.

Изменение радиальной жесткости в течение смены от действия тепла.

1 мин 0 20 50 110 170

] н/мкм 5500 2100 2200 2700 2700

Таблица 2.

Изменение отклонения формы вдоль оси из-за отжатия шпинделя в горизонтальной плоскости

1 мин Ъ мм 0 20 40 80 100

0 А мкм 0 7 8 6 0

170 0 5 10 12 0

Таблица 3.

Изменение положение оси шпинделя за время смены под действием тепла

1 мин 0 20 50 110 170

А мкм 16 17 12 10 5

Д- оценивают на 100 мм обработанной поверхности детали.

Таблица 4.

Влияние износа направляющих на образование отклонения формы вдоль оси

Ъ мм 0 20 40 80 100

Д мкм 0 2 3 3 0

Полученные результаты анализа состояния станка, находящегося в предельном состоянии, говорят о предельном состоянии шпиндельной группы, как по механическим показателям, так и по тепловым. В течение смены снимали термограммы со станка.

Результаты исследований термического состояния станка, указывают на значительное влияние тепла на состояние станка.

Полученные как качественные, так и количественные значения установленных причин, определяют стратегию восстановления работоспособности станка. Как показывают исследования влиянием действия тепла на состояние станка пренебрегать не приходиться.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ публикаций по теме работы обнаруживает многообразие методов по оценке ОР различных технических устройств, в которых не обнаруживается разработки такого важного параметра, как достоверность оценки методов.

2. Достоверность информации об ОР является одним из основных свойств методики, определяя ее эффективность и успешность применения, что составляет предмет данной работы.

3. Как показывает практика применения системы ППР, достоверность применения положений системы приводят к значительным расхождениям результатов теории и практики ее применения, т.к. рассматривает станок как механическую систему.

4. Решение задач ресурса станка и, в частности ОР, в существующих подходах, основанных на исследованиях процессов старения, как механической системы подверженной изнашиванию, игнорирует влияние других процессов, которые так же, как износ, способствуют старению станка.

5. Станок, особенно современный, обладает всеми основополагающими свойствами ТДС, в которой происходит обмен энергией по всей конструкции во время рабочего процесса, что обеспечивает их взаимовлияние на процесс старения.

6. Исследование параметров старения (ресурса, ОР) требует разработки методов, учитывающих взаимное влияние процессов внутри конструкции.

7. Решая вопросы достоверности оценки ОР, через свойства ТДС, были разработаны условия, выполняя которые при исследовании поведения станка, его можно рассматривать как ТДС. Эти условия следующие: при исследование свойств конструкции должен воспроизводиться рабочий режим, исследование состояния конструкции оценивается при одновременном действие всех процессов, возникающих в момент процесса резания, система должна обмениваться энергией с внешней средой.

8. Результаты экспериментальных исследований показывают на существенную связь (в количественном выражение) точности и производительности.

9. Разработанные типовые предложения по оценке ОР с требуемой достоверностью, служит основой для разработки рабочих методик.

10. Использование результатов по оценке ОР дает возможность обосновать принятие решения о дальнейшем продолжение эксплуатации или проведение восстановления. В последнем случае оценка ОР является основой при разработке стратегии ремонта.

11. Введение в оборот исследования достоверности оценки ОР такого фактора как затраты на проведение работ по оценке ОР, обеспечивает большую эффективность методики.

12. Наличие обратной связи, в виде процедуры сравнения, полученной вероятности распределения времени ОР с нормой, обеспечивают возможность управления процессом достижения требуемой достоверности оценки.

Результаты работы отражены в следующих основных публикациях:

1.Зайцев Р.В. Структура показателей работоспособности металлообрабатывающего станка для оценки остаточного ресурса // Известия вузов. Машиностроение. 2009. №1. С. 67-72.

2. Зайцев Р.В. Выбор метода для оценки остаточного ресурса станка // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2010. №1(70). С. 131-134.

3. Зайцев Р.В. Восстановление работоспособности станка по результатам оценки остаточного ресурса станка // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2010. №4(73). С. 171-175.

4. Зайцев Р.В. Формирование набора параметров, определяющих предельное состояние металлорежущего станка // Машиностроительные технологии: Сборник тезисов докладов Всероссийской научно-технической конференции. М., 2008. С. 22-23.

5. Зайцев Р.В. Информационное обеспечение процесса оценки остаточного ресурса металлообрабатывающего станка // Будущее машиностроения России: Сборник трудов третьей Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. М., 2010. С. 7-8.

Подписано к печати 16.04.12. Заказ № 255 Объем 1,0 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 (499) 263-62-01