автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация и управление обеспечением экологических показателей качества на примере электроэрозионного прошивания отверстий

На правах рукописи

Мельцер Анастасия Борисовна

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ПРОШИВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ

Специальность 05 13 06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном технологическом университете «Станкин» (ГОУ МГТУ «Станкин»)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Л Э Шварцбург

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Веселое О В

кандидат технических наук Иванов Г Н

Ведущее предприятие

ОАО «Станкоагрегат»

Защита состоится «13 v> 2007 г в № часов ^¿Яшнут на

заседании диссертационного совета К 212 142 01 при ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу 127994, ГСП, Москва, Вадковский пер, За

Отзыв о работе, заверенный печатью, в 2-х экземплярах просьба направлять по указанному адресу в диссертационный совет К 212 142 01 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Автореферат разослан « № »¿>£^-^¿/2007 i

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

ИМ Тарарин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В современном машиностроении основной акцент падает на повышение мощностей и производительности технологических процессов Это непременно влечет за собой увеличение вредного воздействия на окружающую среду и, соответственно, на здоровье человека В этой связи в современном машиностроении одним из главных критериев при разработке оборудования становится экологическое качество техпроцесса Во многих случаях технологические процессы реализуются посредством электрофизических методов обработки и, в частности, электроэрозионных методов Как и любой технологический процесс, электрофизическая обработка является источником повышенной негативной нагрузки на окружающую среду и человека

Широко применяемые пассивные методы защиты окружающей среды и человека не удовлетворяют критериям комплексного технико-экологического подхода к современному машиностроению Поэтому приоритетным направлением является разработка и внедрение в производство методов, обеспечивающих уменьшение загрязнений средствами автоматизации В этой связи существует актуальная задача повышения качества технологических процессов и производств при электроэрозионной обработке посредством автоматизации

Целью работы является обеспечения экологических показателей качества автоматизированных технологических процессов

электрофизической обработки посредством автоматизации управления параметрами технологического оборудования на примере электроэрозионного прошивания отверстий

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи

1 Исследовать зависимость выделения вредных веществ при

электроэрозионном прошивании отверстий от скорости подачи электрода-инструмента

2 Разработать методику автоматизации обеспечения экологического качества на основе традиционных для привода подачи управляемых параметров

Методы исследования При исследовании применялись основные положения теории автоматического управления, теоретической электрофизики, прикладной экологии, теории эксперимента Обработка экспериментальных исследований осуществлялась с применением вычислительной техники

Научная новизна работы заключается

■ в установлении зависимостей характеристик выделения вредных веществ при электроэрозионном прошивании отверстий от управляемых параметров технологического процесса,

■ в адаптации системы управления к задачам обеспечения экологических параметров в технологических процессов при электроэрозионном прошивании отверстий,

■ в разработке системы автоматического управления процессом электроэрозионного прошивания отверстий с учетом экологического фактора

Практическая ценность работы заключается в повышении качества технологических процессов, технического уровня оборудования на основе улучшения экологических показателей и показателей безопасности посредством автоматического управления этими показателями, что влечет за собой увеличение конкурентоспособности оборудования

Вместе с тем, большое практическое значение имеет и разработка методики установление количественных зависимостей экологических показателей от режимов работы при электроэрозионном прошивании построения автоматизированной системы управления экологическими показателями качества процесса электроэрозионного прошивания отверстий

Реализация результатов работы.

Основные положения работы были использованы при выполнении научно-исследовательской работы по теме «Информационно-аналитическое обеспечение человеко- и природозащитных технологий в технологической среде для обработки изделий» (НИР № 06-08/БЗ), а также в учебном процессе на кафедре «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» при чтении курсов «Автоматизация обеспечения экологических показателей качества в машиностроении», «Автоматические системы обеспечения безопасности технологических процессов», «Инженерно-экологическое обеспечение технологических процессов»

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на

1 Международных конференциях «Производство Технология Экология ПРОТЭК» сентябрь 2004 г , 2007 г

2 Заседаниях кафедры «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»

Публикации По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 94 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает в себя 62 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы и обосновывается ее актуальность

В первой главе рассмотрены сущность, назначение электроэрозионных методов обработки материалов, виды

электроэрозионной обработки и ее особенности Рассмотрены методы реализации процессов электроэрозионного прошивания отверстий,

применяемые при этом электролиты, электроды-инструменты, оборудование и технологии Так же проанализированы факторы, воздействующие на окружающую среду и человека при электроэрозионном прошивании отверстий Представлены существующие методы и средства обеспечения экологической безопасности и безопасности человека при электроэрозионной обработке

Проанализированы работы ученых и специалистов в области автоматизации и управления технологическими процессами и обеспечением качества продукции, в первую очередь, О В Веселова, В П Вороненко, Н А Ивановой, М Г Косова, В Г Митрофанова, О П Михайлова, Ю М Соломенцева, И В Харизоменова, Л М Червякова, Л Э Шварцбурга, и С А Шептунова и др , ученых и специалистов в области электрофизических методов обработки, в первую очередь, Л Я Попилова, Е М Левинсон, Зубарев М Ю, и др, направленные на повышение уровня технологического оборудования и качества технологических процессов при электрохимической обработке

Анализ этих работ показал, что процесс электроэрозионной обработки негативного влияет на качество окружающей среды и безопасность человека, а также позволил выявить характерные загрязнения окружающей среды и опасности для человека

Вместе с тем, были выделены параметры технологических процессов электроэрозионного прошивания отверстий, по которым возможно осуществление автоматического управления экологическими показателями качества

Исходя из результатов анализа было определено направление исследований, поставлена цель и сформулированы задачи работы, а также обоснована их новизна и практическая значимость

Вторая глава посвящена методике экспериментальных исследований зависимости выделения вредных веществ при электроэрозионном прошивании отверстий от управляемых параметров технологического

процесса

В процессе электроэрозионного прошивания отверстий в воздух рабочей зоны выделяется множество вредных веществ, концентрации некоторых из них часто превышают ПДК Экспериментальные исследования зависимости выделений вредных веществ от характеристик технологического процесса электроэрозионного прошивания отверстий осуществлялись на специально разработанной экспериментальной установке, блок схема которой представлена на рис 1

С6Н4(СН3)2

БО,

Рис 1 Блок схема экспериментальной установки, для исследования зависимости выделений вредных веществ от характеристик технологического процесса электроэрозионного прошивания отверстий

Установка включает в себя станок электроэрозионный прошивочный М02К, включающий в себя источник питания, регулятор подачи электрода-инструмента, узел подачи электрода-инструмента, электрод-инструмент, рабочий стол, газоанализаторы

Исследования проводились с использованием медного электрода-инструмента, а в качестве электролита использовался очищенный керосин В ходе процесса электроэрозионного прошивания отверстий были выявлены

вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, в частности, диоксид азота N02, диоксид серы SO2, оксид углерода СО, ксилол СбН4(СН3)2 Так же в ходе экспериментальных исследований было установлено что концентрации всех этих вещества, кроме диоксида азота N02 , превышают предельно допустимые в несколько раз

Помимо этого, в ходе исследований удалось установить, что параметрами технологического процесса, наиболее значимо влияющими на интенсивность выделения загрязняющих веществ в воздух рабочей зоны, являются сила тока и скорость подачи электрода-инструмента Это влияние обусловлено тем, что при увеличении скорости подачи электрода-инструмента увеличивается площадь контакта пары электрод-интструмент (катод) - деталь (анод), это характеризуется увеличением частоты возникновения импульсных разрядов в зоне обработки, что приводит к увеличению выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны

Для измерения концентрации вредных веществ - продуктов электроэрозионного пришивания отверстий, использовался газоанализатор КАСКАД-Н 511 2, имеющий относительную погрешность 20 % - 25% И газоанализатор ГАНК -4 с относительной погрешностью 20%

Для измерения силы тока использовался клещи токовые многофункциональные АТК-2021

Для выявления переходной характеристики газоанализаторов были исследованы зависимости показаний приборов от времени при фиксированной скорости подачи электрода-инструмента

Временные зависимости установления показаний газоанализаторов приведены на рис 2 (для скорости подачи 2,6 * 10"6 см/сек , силы тока 0,7 А)

Рис.2. временные зависимости установления показаний газоанализаторов. 2а — ксилол, 26 — диоксид серы, 2в — оксид углерода.

Зависимости концентраций выделяющихся вредных веществ в воздух рабочей зоны при электроэрозионном прошивании отверстий от скорости подачи электрода-инструмента представлены на рис.3.

30 сек 270 сек 510 сек 750 сек

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

2,15Е-06

2.2Б06 2.25Б06 2.3Е-06 2.35Е-06 2.4Е-06 2.45Е-06 2.5Е-06 2.55Е-06 2.6Е-06 2.65Е-06 V см/сек

О) 10

Э02

2,15Е- 2.2Е-06 2.25Е- 2.3Е-06 2.35Е- 2.4Е-06 2.45Е- 2.5Е-06 2.55Е- 2.6Б06 2,65Ь 06 06 06 06 06 06

V см/сек

б)

Рис.3, зависимости концентраций выделяемых вредных веществ при электроэрозионном прошивании от скорости подачи электрода-инструмента. За - зависимость концентрации выделяемого угарного газа от скорости подачи; 36 — зависимость концентрации выделяемого диоксида серы от скорости подачи; Зв - зависимость концентрации выделяемого ксилола от скорости подачи.

Третья глава посвящена анализу результатов экспериментальных исследований выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны при электроэрозионном прошивании отверстий и возможности минимизации выделения этих веществ посредством автоматического управления скоростью подачи электрода-инструмента

Достоверность полученных результатов подтверждена статистическим анализом результатов экспериментальных исследований Статистическая обработка результатов исследования показала, что погрешность измерений при исследованиях не превышала 10%, что является приемлемым с учетом того, что погрешность измерительных приборов составляет 20 - 25%

В работе проведен линейный регрессионный анализ эмпирических зависимостей с использованием метода наименьших квадратов Так, например, на основе регрессионного анализа результатов экспериментальных исследований зависимости выделения оксида углерода, диоксида серы и ксилола от скорости подачи электрода-инструмента были получены следующие аналитические зависимости (на 510 сек измерения)

• для оксида углерода С= 2* 107Х + 0,6,

• для диоксида серы С= 2* 107Х + 33,4,

• для ксилола С=3*108Х + 536,4,

где X - скорость подачи электрода-инструмента

На рис 4 показаны графические интерпретации этих аналитических зависимостей

со

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

2,2Е- 2.2Е- 2.3Е-06 06 06

4— - Т"" "~Т

2,ЗЕ-06

2,4Е-06

2,4Е-V сй?сек

2,5Е-06

2,5Е-06

2,6Е-06

2,6Е-06

♦ 30 сек

а 270 сек

А 510 сек

X 750 сек

Линейный (750 сек)

«--Линейный {510 сек)

— - Линейный (270 сек) ™ Линейный (30 сек)_

2,7Е-06

а)

S02

90 80 70 60 50 40 30 20 10

;

¡- —"- А""'" "* *" i —

1 — 1 , • ш; 270 сек 4 510 сек х 750 сек -Линейный (750 сек)

- 1 Г "

_ i

Линейный (510 сек) — - -Линейный (270 сек) - - - Линейный (30 сек)

1 «< >

0,0000021 0,0000022 0,0000023 0,0000024 0,0000025 0,0000026 0,0000027 V см/сек

б)

Ксилол

800

700

600

500

со

Е

Е 400

О

300

200

100

0

I

у______

* 1 !

-"А"' г"'"

£ • I— - ' 1- - - 1. - " н .. - - - ►

♦ 30 сек 5! 270 сек & 510 сек х 750 сек

-Линейный (750 сек)

— Линейный (510 сек) — - -Линейный (270 сек) • - - Линейный (30 сек)

0,000002 0,000002 0,000002 0,000002 0,000002 0,000002 0,000002 1 2 3 V С|&сек 5 6 7

в)

Рис. 4. Графическая интерпретация аналитических зависимостей. На рис. 4а показана зависимость концентрации оксида углерода в воздухе рабочей зоны от скорости подачи электрода-инструмента; 46 — диоксида азота; 4в — ксилола.

В четвертой главе рассмотрены вопросы обеспечения автоматического управления концентрацией выделяемых веществ (диоксид ^ серы 802, оксид углерода СО, ксилол СбН4(СН3)2) в воздухе рабочей зоны | при электроэрозионном прошивании отверстий на основе управления силой тока и скоростью подачи электрода-инструмента. Рассмотрены особенности построения систем автоматического управления, формирования в этих системах управляющего сигнала, учитывающего экологические показатели, и алгоритмы формирования этого сигнала.

Как известно, в традиционной системе управления приводом информационные потоки сопоставляются в регуляторе системы управления. В традиционных приводах система обратной связи формирует эти потоки по следующим параметрам - по току, потребляемому двигателем, скорости перемещения элементов механической системы и положению этих

14 1

элементов. В случае автоматического обеспечения экологического качества целесообразно использовать традиционную систему управления, увязав традиционные алгоритмы управления с экологическими показателями.

Как показали экспериментальные и теоретические исследования, а также результаты экспериментальных исследований в реальных условиях обработки, возможно установить теоретико-экспериментальную зависимость между концентрацией вредных веществ (диоксид серы 802, оксид углерода СО, ксилол С6Н4(СНз)2) и скоростью подачи электрода-инструмента.

Как показали исследования, концентрация вредных веществ,, выделяющихся в воздух рабочей зоны при электроэрозионном прошивании, и зависят от традиционных параметров управления, это сила тока и скорость подачи электрода-инструмента. Установленные теорико-экспериментальные зависимости между концентрацией загрязняющих веществ и параметрами управления позволили сформулировать алгоритм функционирования интерфейсов И1 и И2, формирующих дополнительный информационный сигнал для регуляторов тока и скорости в соответствии со значением сигнала измерителя концентрации вредных веществ. В этом случае схема автоматизированной системы управления концентрацией диоксида серы 802, оксида углерода СО, ксилола С6Н4(СНз)2 на основе традиционных параметров управления может быть представлена согласно рис. 5.

Рис 5 Упрощенная структурная схема автоматического управления минимизацией вредных веществ в рабочей зоне

При этом для сохранения быстродействия системы управления интерфейс И1 должен формировать информационный сигнал в аналоговом виде, а для сохранения точности - интерфейс И2 должен формировать информационный сигнал в цифровой форме

Существенным для управления является то, что при измерении концентрации датчик осуществляет квантование по времени непрерывного сигнала С(Ч) Представим эту непрерывную величину в виде

С(/)=С„ +

Со Т | С0 Т' |

1' 2'

где Т- величина интервала квантования по времени,

Со - значение концентрации в начале интервала квантования При изменении непрерывной величины, которой является концентрация вредных веществ, прибор осуществляет квантование по времени, т е непрерывная функция концентрации С(Х) заменяется ее дискретным значением, которое экстраполируется на весь временной интервал Т посредством экстраполятора нулевого порядка (рис 6) С,

°С+1)

О

1

с

Т|+1

Рис 6 Представление непрерывной функции концентрации вредных веществ дискретными значениями

В последнем выражении это соответствует только первому члену ряда, а отброшенные члены ряда в значительной мере определяют погрешность управления концентрацией выделяемых веществ (диоксид серы 802, оксид углерода СО, ксилол С6Н4(СН3)2), которая может достигать больших величин

В качестве эффективного метода устранения этого недостатка при формировании управляющего сигнала может быть применен метод комплексирования, заключающийся в том, что дискретное значение информации о концентрации выделяемых веществ (диоксид серы БОг, оксид углерода СО, ксилол СбН^СН^г) Со в начале временного интервала квантования дополняется текущим значением скорости изменения этой концентрации внутри временного интервала Т (остаточный член ряда)

В работе показан алгоритм формирования управляющего сигнала при одноуровневом комплексировании и структурная схема цепи обратной связи для этого случая В этом случае имеем

р р\ р

где Т, - г-тый временной интервал, р - оператор Лапласа,

— Т,е

-рт,

--экстраполятор нулевого порядка

Р

Этому уравнению соответствует структурная схема формирования информационного сигнала по концентрации выделяемых веществ (диоксид серы БОг, оксид углерода СО, ксилол С6Н4(СНз)2), представленная на рис 7

С(р)

1

О-

1ЛР)

Сер.

1 Р 1 -е~рТ;

Р

-о-

Т,ерТ'

Рис 7 Структурная схема формирования информационного сигнала по концентрации вредных веществ

На рис 7 верхняя ветвь структурной схемы соответствует традиционному дискретному представлению непрерывного сигнала, а нижняя - первому уровню комплексирования

Следует также иметь в виду, что для реализации этого алгоритма не всегда требуется дополнительный датчик скорости изменения сигнала Сср„ т к дополнительный интерфейс может осуществлять дискретное дифференцирование по начальному и конечному значению концентрации вредных веществ в предыдущем временном интервале Тм

Основные выводы и результаты:

1 В работе решена задача снижения уровня вредных веществ в воздухе рабочей зоны при электроэрозионном прошивании отверстий посредством автоматизации управления параметрами технологического оборудования

2 Выявлена зависимость выделения вредных веществ в рабочую зону от скорости подачи электрода-инструмента, позволяющая управлять экологическим качеством посредством управляемых параметров

3 Показана возможность построения системы автоматического

управления посредством изменения скорости подачи электрода-инструмента

4 Доказано, что с точки зрения чувствительности системы управления и ее технологичности наиболее целесообразно автоматическое управление концентрацией вредных веществ осуществлять посредством управления скорости подачи электрода-инструмента

5 Разработанный алгоритм функционирования системы управления концентрацией вредных веществ в воздухе рабочей зоны позволяет адаптировать традиционную систему управления к обеспечению экологического качества технологических процессов при электроэрозионном прошивании отверстий

6 Настройка дополнительного контура должна осуществляться совместно с инженером-технологом, что позволит избежать снижения качества электроэрозионного прошивания отверстий при превышении концентрации вредных веществ в рабочей зоне

Список печатных работ:

1 Любимов А А, Мельцер А Б Основные технические характеристики электрохимикофизических и комбинированных методов обработки // Производство Технология Экология «ПРОТЭК'04» в 3-х тт » Том 3 Труды международной конференции, 15-17 сентября 2004 г, г Москва / Под ред Член-корр РАН Ю М Соломенцева и проф Л Э Шварцбурга - М «Янус-К», 2004 - С 692-697

2 Мельцер А Б Исследование воздуха рабочей зоны при электроэрозионной обработке // «Производство Технология Экология «ПРОТЭК'04» в 3-х тт» Том 3 Труды международной конференции, 15-17 сентября 2004 г, г

Москва/ Под ред Член-корр РАН Ю М Соломенцева и проф Л Э Шварцбурга - М «Янус-К», 2004 - С 715-716 Мельцер А Б Исследование влияния скорости подачи электрода-инструмента на концентрацию вредных веществ при электроэрозионной обработке // Производство Технология Экология Сборник научных трудов № 10 в 3-х тт» Том 2 Москва/ Под ред Член-корр РАН Ю М Соломенцева и проф Л Э Шварцбурга - М «Янус-К», 2007 - С 436-437

Мельцер А Б Способы снижения концентраций вредных веществ при электроэрозионной обработке, посредством автоматизации управления // Производство Технология Экология Сборник научных трудов № 10 в 3-х тт» Том 2 Москва/ Под ред Член-корр РАН Ю М Соломенцева и проф Л Э Шварцбурга - М «Янус-К», 2007 -С 438-439 Сизова И А, Мельцер А Б Анализ возможности автоматизации электрических методов обработки с учетом экологического фактора // Теоретический и прикладной научно-технический журнал «Мехатроника, Автоматизация, Управление», №10, М Издательство «Новые технологии» 2007 - С 57-59

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЧЕЛОВЕКА.

1.1. Основы электроэрозионной обработки.

1.2 Электроэрозионные станки.

1.3. Среда при электроэрозионной обработке.

1.4. Инструмент для электроэрозионной обработки.

1.5. Воздействие электроэрозионной обработки на окружающую среду и человека.

1.6. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Методика экспериментальных исследований.

2.2. Основные результаты экспериментальных исследований.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Особенности выбора числа наблюдений.

3.2 Линеаризация результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ВЫДЕЛЯЕМЫХ В ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОМ ПРОШИВАНИИ ОТВЕРСТИЙ.

4.1 Структурная схема регулируемой системы управления.

4.2. Особенности формирования управляющего сигнала с учетом концентрации вредных веществ при электроэрозионном прошивании отверстий.

4.3 Повышение достоверности формирования корректирующего сигнала в контуре управления.

Актуальность работы

В современном машиностроении основной акцент падает на повышение мощностей и производительности технологических процессов. Это непременно влечет за собой увеличение вредного воздействия на окружающую среду и, соответственно, на здоровье человека. В этой связи в современном машиностроении одним из главных критериев при разработке оборудования становится экологическое качество техпроцесса. Во многих случаях технологические процессы реализуются посредством электрофизических методов обработки и, в частности, электроэрозионных методов. Как и любой технологический процесс, электрофизическая обработка является источником повышенной негативной нагрузки на окружающую среду и человека.

Широко применяемые пассивные методы защиты окружающей среды и человека не удовлетворяют критериям комплексного технико-экологического подхода к современному машиностроению. Поэтому приоритетным направлением является разработка и внедрение в производство методов, обеспечивающих уменьшение загрязнений средствами автоматизации. В этой связи существует актуальная задача повышения качества технологических процессов и производств при электроэрозионной обработке посредством автоматизации.

Целью работы является обеспечения экологических показателей качества автоматизированных технологических процессов электрофизической обработки посредством автоматизации управления параметрами технологического оборудования на примере электроэрозионного прошивания отверстий.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.

1. Исследовать зависимость выделения вредных веществ при электроэрозионном прошивании отверстий от скорости подачи электрода-инструмента.

2. Разработать методику автоматизации обеспечения экологического качества на основе традиционных для привода подачи управляемых параметров.

Методы исследования. При исследовании применялись основные положения теории автоматического управления, теоретической электрофизики, прикладной экологии, теории эксперимента. Обработка экспериментальных исследований осуществлялась с применением вычислительной техники.

Научная новизна работы заключается: в установлении зависимостей характеристик выделения вредных веществ при электроэрозионном прошивании отверстий от управляемых параметров технологического процесса; в адаптации системы управления к задачам обеспечения экологических параметров в технологических процессов при электроэрозионном прошивании отверстий; в разработке системы автоматического управления процессом электроэрозионного прошивания отверстий с учетом экологического фактора.

Практическая ценность работы заключается в повышении качества технологических процессов, технического уровня оборудования на основе улучшения экологических показателей и показателей безопасности посредством автоматического управления этими показателями, что влечет за собой увеличение конкурентоспособности оборудования.

Вместе с тем, большое практическое значение имеет и разработка методики установление количественных зависимостей экологических показателей от режимов работы при электроэрозионном прошивании, построения автоматизированной системы управления экологическими показателями качества процесса электроэрозионного прошивания отверстий.

Реализация результатов работы

Основные положения работы были использованы при выполнении научно-исследовательской работы по теме «Информационно-аналитическое обеспечение человеко- и природозащитных технологий в технологической среде для обработки изделий» (НИР № 06-08/БЗ), а также в учебном процессе на кафедре «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН» при чтении курсов «Автоматизация обеспечения экологических показателей качества в машиностроении», «Автоматические системы обеспечения безопасности технологических процессов», «Инженерно-экологическое обеспечение технологических процессов».

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

1. Международных конференциях «Производство.

Технология. Экология. ПРОТЭК» сентябрь 2004 г., 2007 г. 6

2. Заседаниях кафедры «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 94 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает в себя 62 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В работе решена задача снижения уровня вредных веществ в воздухе рабочей зоны при электроэрозионном прошивании отверстий посредством автоматизации управления параметрами технологического процесса.

2. Выявлена зависимость выделения вредных веществ в рабочую зону от скорости подачи электрода-инструмента, позволяющая управлять экологическими показателями качества посредством управляемых параметров

3. Показана возможность построения системы автоматического управления посредством изменения скорости подачи электрода-инструмента.

4. Доказано, что с точки зрения чувствительности системы управления и ее технологичности наиболее целесообразно автоматическое управление концентрацией вредных веществ осуществлять посредством управления скоростью подачи электрода-инструмента.

5. Разработанный алгоритм функционирования системы управления концентрацией вредных веществ в воздухе рабочей зоны позволяет адаптировать традиционную систему управления к обеспечению экологических показателей качества технологических процессов при электроэрозионном прошивании отверстий.

6. Настройка дополнительного контура должна осуществляться совместно с инженером-технологом, что позволит избежать снижения качества электроэрозионного прошивания отверстий при превышении концентрации вредных веществ в рабочей зоне.

1. Аленицин А.Г., Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Краткий физико-математический справочник. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. -368 с.

2. Аршанский М.М. Автоматизированные станочные комплексы (АСК). Учебное пособие. / М.М. Аршанский, Н.М. Султан-Заде, В.И. Козлов и др. М.: Машиностроение, 1984. 86 с.

3. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента. М.: Наука, 1976. 233 с.

4. Брюханов В.Н. Автоматизация производства: Учеб. для сред. проф. заведений / В.Н. Брюханов, А.Г. Схиртладзе, В.П. Вороненко; Под. ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высш шк., 2005. - 367 е.: ил.

5. Быков В.А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии // Микросистемная техника. 2000. -№1. - С. 21-33.

6. Вероман В. Ю. «Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки материалов». Л., ЛДНТП, 1965;

7. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 27 апреля 2003 г.)

8. Горбачев В.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А. Лабунцова. М.: Энергоиздат, 1988. - 320 е.: ил.

9. Гридэл Т.Е., Алленби Б.Р. Промышленная экология: Учеб. Пособие для вузов / Пер. с англ. под ред. проф. Э.В. Гирусова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 84 2004. - 527 с. - (Серия «Зарубежный учебник»).

10. Ю.Гуткин Б. Г. «Электроискровой способ обработки металлов и его разновидности». М. Л., машгиз, 1947;

11. П.Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных. Пер. с англ. М.: Мир, 1980. 612 с.

12. Емельянов А.И., Емельянов В.А., Калинина С.А. Практические расчетыв автоматике. М.: Машиностроение, 1967. 315 с. 13.3абродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. М.:

13. Косов М.Г. Моделирование точности при проектировании технологических машин. Учеб. пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1988. -246 с.

14. Красников В.Ф., Петриковский Е.Л. Маркирование и клеймление.

15. Круглов М.Г., Шишков Г.М. Управление качеством: Учеб пособие. М.: МГТУ «Станкин», 1999. 234 с.

16. Куцин Э. А. «Электроискровой способ обработки металлов». Киев, АН УССР, 1965;

17. Кушнер B.C., Распутин Ю.П. Теория эксперимента: Учеб пособие. Новосибирск: Изд-во НИСИ, 1976. 247 с.

18. Лазарева Т.Я., Мартемьянов Ю.Ф. Основы теории автоматическогоуправления: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Тамбов: Изд-во

19. Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. 352 с.90

20. Лазаренко Б. Р., Лазаренко Н. И. «Электроискровая обработка металлов». М. АН СССР, 1958

21. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применение в машиностроении. М.: Машиностроение, 1978. 40 с.

22. Левинсон Е. М. «Электроискровая обработка металлов». М. Л., Машгиз, 1957;

23. Левинсон Е.М. «Электроэрозионная обработка металлов». Л., Лениздат, 1961.183с.

24. Левинсон Е. М., Гуткин Б. Г., Дятченко А. П. «Получение полостей и отверстий в металле электроэрозионным способом». М. Л., Машгиз, 1952;

25. Лившец Л. Я. «Электроупрчнение инструмента» Л., Лениздат, 1950;

26. Лившец Л.Я. «Электроэрозионная обработка металлов». М., Машгиз, 1957. 93с.

27. Маеров А.Г. Устройство, основы конструирования и расчет металлообрабатывающих станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1986. 368 с.

28. Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов: Учеб. пособие. Л.: Машиностроение, 1983. 160с.

29. ЗЗ.Основы автоматического управления. Под. редакцией B.C. Песков П.П., Розман Я.Б., Сомонов В.И. Электрооборудование станков для электрохимической обработки. М.: Машиностроение, 1977. 152 с.

30. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / Под ред. Э.К. Лецкого. М.: Мир, 1977. 552 с.

31. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение, 1985. 264 с.

32. Попилов Л. Я. «Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов», М. Л., машгиз, 1963. стр. 480.

33. Попилов Л. Я. «Электрофизическая и электрохимическая обработкаматериалов», М. «Машиностроение». 1969. стр. 29791

34. Пугачева. Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1967. 680 с.

35. Пуш Е.А., Синельникова Е.А. Надежность технических систем и техногенный риск. М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», 2006 - 80 с.

36. Пуш Е.А., Синельникова Е.А. Статистические методы информации и инженерных задачах. М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», 2006 - 80 с.

37. Руководство по применению газоанализатора «КАСКАД-Н 511.2»

38. Руководство по применению газоанализатора Ганк -4

39. Руководство по применению клещей токовых многофункциональных АТК-2021;

40. Руководство по применению станка электроэрозионного прошивочного модель М02К;

41. Смоленцев В.П. Изготовление инструмента непрофилированным электродом. М.: Машиностроение, 1967. -158 с.

42. Справочник по математике для научных работников и инженеров /Г. Корн, Т. Корн. Пер. с англ. И.Г. Арамановича, A.M. Березмана, И.А.Вайнштейна, Л.З. Румшизкого, Л.Я. Цлафа. Под общ. ред. И.Г. Арамановича.м.: Наука, 1973. 831 с.

43. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Под ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение. 1988. 719 с.

44. Султан-Заде Н.М. Надежность и производительность автоматизированных технологических систем. М.: ВЗМИ, 1982. 242 с.

45. Султан-Заде Н.М. Системы управления станками и автоматическиелинии: Межвуз. сб. науч. тр. М.: 1983. 258 с.92

46. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

47. Теория автоматического управления техническими системами: Учеб. пособие для студентов машино- и приборостроит. вузов / Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993. 492 с.

48. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов / Брюханов В.Н. Косов М.Г., Протопопов С.Н. и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1992. 267 с.

49. Фотеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1980. 180с.

50. Фатеев Н.К. Щербак М.В., Электроэрозионная обработка полостей. М.: Машиностроение, 1977. 60с.

51. Шварцбург JI. Э. Информационно-измерительные системы приводов металлорежущих станков: Учеб. пособие. М.: «Станкин», 1990. 181 с.

52. Шварцбург Л.Э. Комплектование информации о положении в электроприводах // Измерительная техника. -1985. № 7, С. 6-7.

53. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х тт. / Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков, В.И. Дрожалов и др. М.: Высш. шк., 1983, т.1,247 е.; т.2. 208 с.

54. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов / Под ред. В.П. Смоленцева. T.I. М.: Высш. шк. 1983. 247 с.бО.Электроимпульсная обработка металлов/ А.Л. Лившец, А.Т. Кравец, И.С. Рогачев, А.Б. Сосенков. М.: Машиностроение, 1967.295 с

55. Электроэрозионная и электрохимическая обработка / Под ред. А.Л. Лившица, А.Н. Роша, ч.1. М.: НИИМАШ, 1980. 224 с. М.: Машиностроение, 1973. - 144 с.

56. Электрофизические и электрохимические методы обработкиматериалов: Учебное пособие/ Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков, В.И.93

57. Дрожалова. Т.1 Обработка материалов с применением инструмента/ Под рел. В.П. Смоленцева. М.: Высш.шк., 1983. 247 с.