автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация контроля герметичности газовой арматуры на основе манометрического метода испытаний

На правах рукописи

т¡-у

Барабанов Виктор Геннадьевич

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ГАЗОВОЙ АРМАТУРЫ НА ОСНОВЕ МАНОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ

Специальность 05 13 06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2005

/

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Сердобиндев Юрий Павлович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чаплыгин Эдуард Иванович.

кандидат технических наук, доцент Ярмак Владимир Алексеевич.

Ведущая организация - ФГУП ЦКБ "ТИТАН", г. Волгоград

Выражается особая благодарность доктору технических наук, профессору 1Диперштейну Михаилу Борисовичу! за помощь при выполнении диссертационной работы.

Защита состоится « 2.?» июня_2005 г. в часов на заседании диссертационного совета К 212.028 02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » МОЯ_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^^ ' Быков Ю. М.

(03 Х*> 3

1 и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В промышленном производстве запорной, распределительной, переключающей газовой арматуры существующей нормативно-технической документацией на ее приемку регламентируется стопроцентный контроль параметра "герметичность" В процессе функционирования ряда конструкций газовой арматуры допускается определенная утечка рабочей среды, превышение которой считается негерметичностью изделия Исключение брака при приемо-сдаточном контроле газовой арматуры повышает надежность, безопасность и экологическую чистоту всего оборудования, в котором она применяется.

Развитию современной теории и практики контроля герметичности посвящены исследования Зажигина А. С., Запунного А. И, Ланис В. А., Левиной Л. Е., Лемберского В. Б., Рогаль В. Ф., Сажина С. Г., Трущенко А. А., Фадеева М. А., Фельдмана Л. С. Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что для испытаний на герметичность изделий только лишь посредством газообразной испытательной среды разработано девять методов и свыше ста автоматизированных устройств контроля. Однако сведения об автоматизации контроля герметичности газовой арматуры отражены в основном в патентных материалах. При этом данные об их исследовании в научно-технической литературе отсутствуют. Это объясняется тем, что при разработке и внедрении средств контроля герметичности газовой арматуры имеются существенные проблемы и ограничения. Большинство высокоточных методов и средств контроля можно и экономически целесообразно применять только в единичном или мелкосерийном производстве крупногабаритных изделий, в которых должна обеспечиваться полная герметичность. Газовая арматура, например, средства пневмоавтоматики, запорные краны для бытовых плит, как правило, малогабаритная и в ней допускается утечка рабочей среды, а объемы ее производства -не ниже серийного. При этом контроль герметичности газовой арматуры является трудоемким, длительным и сложным процессом, поэтому выбор метода для ее испытания на герметичность определяется возможностью создание на его основе высокопроизводительного, автоматизированного контрольно-сортировочного оборудования.

На основе анализа основных характеристик газовых методов испытаний на герметичность сделан вывод о перспективности использования для автоматизации контроля герметичности газовой арматуры способа сравнения и компрессионного способа, реализующих манометрический метод испытания. В научно-технической литературе этим способам уделено мало внимания из-за сравнительно низкой чувствительности манометрического метода испытаний, однако отмечается, что он наиболее легко автоматизируется. При этом отсутствуют методика расчета и рекомендации по выбору параметров устройств контроля герметичности, выполненных по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, который наиболее соответствует работе газовой арматуры под постоянным давлением. В связи с этим обработка и исследование средств контроля герметичности газовой армат^4г'^ИП'ЖНтШ!их основе высокопроизводительного, автомафзировмивмтемконтрольно-

сортировочного оборудования является актуальной научной и практической задачей. Актуальность работы подтверждена ее выполнением в рамках госбюджетной НИР № 35-53/302-99 "Исследование процессов автоматического контроля и управления сложных нелинейных систем".

Цель работы. Разработка и исследование средств контроля герметичности газовой арматуры, для которой допускается определенная утечка рабочей среды, и создание на этой основе высокопроизводительных, автоматизированных контрольно-сортировочных устройств, а также разработка рекомендаций по их расчету и проектированию.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определить математические модели для выбранных способов реализации манометрического метода испытаний на герметичность, что позволит установить и исследовать зависимости для основных параметров схем, соответствующих этим способам испытаний и выявить наиболее перспективный способ для создания на его основе средств контроля герметичности газовой арматуры.

2. Провести теоретическое исследование временных характеристик схем контроля герметичности для компрессионного способа с отсечкой испытательного давления и способа сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, что позволит определить пути уменьшения продолжительности контроля.

3. Осуществить разработку экспериментальной установки и опытных моделей, которые позволят исследовать точностные, статические и динамические характеристики устройств контроля герметичности.

4. Разработать рекомендации по выбору параметров устройств контроля герметичности и повышению достоверности сортировки изделий по параметру "герметичность" на автоматизированном оборудовании.

5. Осуществить разработку типовых схем и конструкций, обеспечивающих автоматизацию контроля герметичности газовой арматуры по манометрическому методу, а также алгоритмов для автоматизированного расчета их рабочих параметров и конструктивных элементов.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены на основе законов газовой динамики, методов вычислительной математики с использованием современных вычислительных средств. Экспериментальные исследования выполнены с применением статистической обработки результатов измерений и вероятностных расчетов.

Научная новизна:

Предложены математические выражения, устанавливающие зависимость времени контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления от величины этого давления, величины контролируемой утечки,, конструктивных параметров эталонной и измерительной линий устройства контроля при различных газодинамических реЖим'р: его "работы.

Получены аналитические зависимости измерительного давления от величины контролируемой утечки, чувствительности контроля герметичности способом сравнения от величины испытательного давления и утечки при различных режимах течения газа на входных дросселях линий устройства контроля.

Практическая ценность:

Разработаны конструкция датчика герметичности с улучшенными рабочими характеристиками для автоматизации манометрического метода испытания, защищенная патентом РФ № 2156967, и методика его расчета

Разработаны конструкции автоматизированного многопозиционного стенда для контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления и его основных устройств, защищенные патентами РФ № 2141634, № 2194259; предложены методики расчета и рекомендации по выбору рабочих параметров этих конструкций.

Предложены рекомендации по рациональной настройке автоматизированного устройства контроля, выполненного по схеме сравнения, повышающей его быстродействие и достоверность сортировки изделий по параметру герметичность.

Предложены алгоритмы для автоматизированного выбора и расчета параметров устройств, разработанных для автоматизации контроля герметичности по манометрическому методу испытания.

На защиту выносятся:

Временные характеристики схемы контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления и результаты их теоретического и экспериментального исследования.

Результаты теоретического исследования влияния величины испытательного давления, величины утечки на чувствительность контроля герметичности по способу сравнения и сравнительная оценка чувствительности этого способа с чувствительностью компрессионного способа контроля герметичности.

Результаты исследований статических, динамических и точностных характеристик устройства контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

Математическая модель физических процессов, протекающих в датчике герметичности при манометрическом методе испытания и методика его расчета

Методики, алгоритмы расчета, рекомендации по выбору рабочих параметров и рациональной настройке устройств, обеспечивающих автоматизацию контроля герметичности газовой арматуры.

Новые конструкции автоматизированного многопозиционного стенда для контроля герметичности, датчика герметичности с улучшенными рабочими характеристиками, обеспечивающих автоматизацию контроля герметичности по манометрическому методу испытаний.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Международной Научно-технической конференции "Техника и технология сборки машин" (г, Жешув, Польша

2001г.), на Всероссийской конференции с международным участием "Прогрессивные техпроцессы в машиностроении" (Тольятти, 2002 г.), на VI традиционной научно-технической конференции стран СНГ "Процессы и оборудование экологических производств" (г. Волгоград, 2002 г.), на Международной конференции "Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства" (г.Волгоград, 2003 г.), на Межрегиональной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и средства автоматизации в промышленности" (г.Волгоград, 1999 г.), на конференциях молодых ученых Волгоградской области (г. Волгоград, 1997-2004 гг.), на ежегодных научных конференциях ВолгГТУ (1997-2005 гг.).

Публикация. Основные материалы диссертации опубликованы в 21 печатной работе, в том числе 3 патентах РФ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 158 страницах машинописного текста, иллюстрируется 44 рисунками, 7 таблицами и состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 101 наименования и 2 приложений на 18 страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, кратко изложено ее содержание.

В первой главе приведены основные термины и определения, используемые в исследовании. Отмечено, что контроль герметичности газовой арматуры, работающей под давлением, - это вид неразрушающего испытания, состоящий в измерении или оценке суммарной утечки пробного вещества проникающего через неплотности для сравнения с допустимой величиной утечки. В данном исследовании к объектам испытания относятся средства промышленной пневмоавтоматики, работающей под давлением до 1,0 МПа, и запорные краны бытовых газовых плит, работающие при давлении до 3000 Па Рассмотрены особенности контроля герметичности газовой арматуры. На основе обзора научно-технической и патентной литературы предложена классификация газовых методов испытания на герметичность и средств их реализации. Приводятся обзоры и анализ известных конструкций датчиков, автоматизированных систем и устройств контроля герметичности, которые позволили сделать вывод о преимуществах и перспективности применения манометрического метода испытания для создания средств автоматического контроля газовой арматуры.

На основе вышеизложенного сформулированы цель и задачи теоретического и экспериментального исследования.

Во второй главе рассматриваются вопросы, связанные с теоретическим исследованием временных зависимостей и оценкой чувствительности при контроле герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

Определены возможные режимы течения через йеплотности при наличии утечки в рассматриваемых объектах испытания (газовой арматуре), которые могут быть ламинарными и турбулентными.

На рис 1, а представлена схема, поясняющая контроль герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления Схема состоит го измерительной линии ИЛ и линии ЭЛ эталонного давления, входы которых подключены к общему источнику испытательного давления р0, а выходы соединены с атмосферой. Линия эталонного давления содержит входное пневматическое сопротивление (дроссель) проводимостью емкоаь с регулируемым объемом и выходное пневматическое сопротивление с регулируемой проводимостью /2, которые предназначены для настройки схемы. Измерительная линия содержит входное пневматическое сопротивление проводимостью /3 и объект испытания ОИ, который можно представить в виде емкости объемом Уа, имеющей течь эквивалентную потоку газа через пневматическое сопротивление проводимостью /4. Сравнение давлений в линиях схемы осуществляется посредством дифференциального манометрического измерительного устройства ИУ. Каждая линия схемы представляет собой проточную емкость.

Графические зависимости изменения давления в измерительной и эталонной линиях данной схемы контроля герметичности приведены на рис. 1, б. За-

Рис. 1 Контроль герметичности по способу сравнения а - схема контроля, б - графические зависимости.

темненный участок, ограниченный значениями давлений р0 и рг- это область соответствующая допустимой утечке На нижнюю границу участка (график 1) настроена линия эталонного давления рэ. Если утечка в контролируемом изделии отсутствует, то установившееся давление в измерительной линии будет равно, испытательному давлению ря-р0, и оно совпадает с верхней границей затемненного участка (график 2). Если величина утечки в пределах допустимой, то установившееся давление р'и в измерительной линии будет находиться в пределах затемненного участка (график 3) Если величина утечки превышает допустимую, то установившееся давление р"я будет ниже затемненного участка (график 4) Таким образом, регистрируя соотношение ръ и ри по истечении времени контроля ¡к можно судить о величине утечки газа, а, следовательно, -о герметичности испытуемого изделия.

Получены уравнения для проточной емкости с входным и выходным дросселями соответствующие:

1раничному условию перехода от турбулентного течения к ламинарному на ламинарном входном дросселе в зависимости от утечки

рг - 2765

¿г

О)

^ "у V

где Ру - установившееся давление в проточной емкости, - диаметр входного дросселя;

граничному условию перехода от ламинарного течения к турбулентному на выходном ламинарном дросселе в зависимости от утечки

РЛРг-РшГ- 3,314-10"(2)

У Ру

где ¡2 - длина выходного дросселя;

граничному условию перехода от турбулентного течения к ламинарному на турбулентном входном дросселе в зависимости от утечки

0,5

Ро +

2 8,536-10" Р0----

(3)

Определены зависимости для расчета временных интервалов, при различных режимах течения газа на входном и выходном дросселях в проточной емкости, на основании которых, а также уравнений (1.3), получены зависимости для расчета времени контроля, представленные в таблице 1. В данных зависимостях приняты следующие обозначения: рл - граничное давление для входного дросселя; рт2 - граничное давление для выходного дросселя

В результате исследования зависимости г = ф(/?)-времени испытания от давления в проточной емкости установлено, что для уменьшения времени контроля герметичности в схемах, выполненных по способу сравнения необходимо: уменьшать испытательное давление; объемы эталонной и измерительной линий задавать равными и минимально возможными; устанавливать продолжительность контроля равную времени достижения установившегося давления в эталонной линии.

Рассчитаны формулы для определения чувствительности У, контроля герметичности способом сравнения:

при турбулентном докритическом режиме на входном дросселе

У = У

' ч * э

1-

Рп

-)

(4)

\Рт, + Р* Ро-Руу , где Уэ, р^ -утечка и установившееся давление в эталонной линии, ри - давление, соответствующее порогу чувствительности дифференциального манометрического устройства;

при ламинарном режиме течения на входном дросселе

.(1--£-_)'

У-=У,

1-

Руу+Рп

Ро-Р,

эу

(5)

Таблица 1 Временные зависимости для расчета времени контроля

Варианты соотношения давлений

Последовательность изменения режимов течения на входном и выходном дроссе-яях в переходном процессе

Временные зависимости

1.1.

Рп >Ру Ру >2 р,, Ра *4р„ Ра <2рл

1 .турбулентный надкритический-ламинарный —> 2.турбулентный надкритический- турбулентный док-ритический-» Зтурбулентный надкритический-турбулентный надкритический-^ 4.турбулентный докритиче-ский- турбулентный надкритический

г =

4к2, +1 2 А

4 к1

■ аг^!^- - - 2кт -

1 ^ >

—(0,5яАт - 1п| Д? -2А, у[Щ) - А • 1п|*т - 0,5| +

I Ьп

——1п + т-1п

V Я 22 2 <7

Я

'Ц2ЯТ

-т-1п

к,. .1—^— + <7-9,2 2ЙТ 12

Ук, \ 2 , „ , | ?!у

А А Аз

мость входного дросселя при турбулентном течении,

*,„ = - Ч), <?!у = — = —

Л Л

1.2.

/V) >/>у Ру >2/»., Л,

Рг2 * 2Р»

1 .турбулентный надкритический-ламинарный —>

2 турбулентный надкритический-турбулентный надкритический—» Зтурбулентный докритаче-ский - турбулентный надкритический

2 А

—(0,5*4, - 1п|Д5- 2кт + А • 1п|Лт - 0,5| -

4 к?

- А • 1п|*7 - 2^ + т • 1я

+ т-1п

Ц-

12 ЯГ

Графические зависимости 4 чувствительности от давления, со- 3 5 ответствующего допустимой утеч- з ке, У, =ф(рд) для компрессион- ^ ^ ного способа контроля герметичности И Уч =Ф (Рзу) для контроля герметичности по способу сравнения при различных величинах рп

2 1,5 1

0,5

У„,х10 м /с

.................А'Ау'

хЮ'Па

представлены на рис. 3 и при раз- 3 34 36 38 4

личных р0 - на рис. 4. При срав- Рис 3 Графики' ^„¿^^ у,^); ! _

нительной оценке чувствительно- ^=3000 Па, 2-/,„=2000 Па. Графики зависимое™ сти контроля герметичности ком- уч=Ф^):3^п = 3000Па;4-Рп = 2000Ш.

,х10"*м' /с /

—-......Р>'РЧ>

_х 105 да

прессионным способом и иссле- 1 дуемым способом сравнения уста- 4 новлено, что при сходных рабочих 3 5 параметрах, одинаковом испыта- ^ тельном давлении и пороге чувствительности манометрического 2'5 измерительного устройства чувст- 2 вительность схем контроля, вы- 1,5 полненных по способу сравнения, ) выше в среднем на 40 %. о,5

На основе результатов теоре- 3 3,2 3,4 3,6 3,8

тического исследования по спосо- Рис. 4 Графики зависимости У„ =<р (рд):1-

бу сравнения с непрерывной пода- ^ - 5 -ю'Па; 2-р„ = 4,5-10511а; 3- д, =4-105Па.

чей испытательного давления _ . ., / \ . ,

Графики 1аниеимоС1 и У = Ф (р«, ):4 р„ = 5 -10 Па, предложены рекомендации по вы- ; ^ '

бору параметров, как основа для 5 - р0 = 4,5 • 10 Па; 6~ро =410 Па. разработки методики расчета и проектирования устройств контроля герметичности газовой арматуры по данному способу.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования статических и динамических характеристик схемы контроля герметичности по способу сравнения.

Исследование выполнялось на специальном лабораторном стенде, который снабжен необходимыми измерительными приборами и обеспечивает подготовку сжатого воздуха по чистоте и по стабилизации давления в требуемом диапазоне, а также на экспериментальной установке, позволяющей моделировать устройства контроля герметичности и исследовать их характеристики. Экспериментальное исследование проводилось по разработанной методике с использованием серийных образцов запорных кранов бытовых газовых плит (при низком испытательном давлении), аппаратуры пневмоавтоматики (при среднем и высоком испытательном давлении), а также моделей течей.

Для проверки работоспособности схемы контроля герметичности, выполненной по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, был проведен эксперимент по определению характеристики р = /(г)- изменения давления в ее линиях за время контроля при высоком (рис. 5,а), низком испытательном давлении (рис. 5,6), которые используются при контроле герметичности в различной газовой арматуре. Анализ полученных графических зависимостей показал, что разность между расчетными и экспериментальными значениями давления в емкости линии на всем протяжении графиков не более 6 %.

Для практического подтверждения возможности использования линий с проточной емкостью для построения схем контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления определены их экспериментальные характеристики р = /(?) при различных значениях утечки воздуха: У, < Уя < У2. В эксперименте были приняты параметры, соответствующие техническим характеристикам 21 наименования пневмоаппаратуры, приведенным в нормативно-технических материалах. На рис. 6 приведены гра-

рх105,Па

теоретическая р, кПа -1

теоретическая

4

3,5 3 2,5 2 1.5

0,5

—-

0 10 20 30 40 50 60 70 /, 0 20 40 60 80 100 120 140 t,с

|ая

14,6

12 10 8 6 4 2

а

б

Рис 5 Графики характеристики р = f(t) проточной емкости линии при испытательном давлении: а - высоком (0,4 МПа); б - низком (15 кПа)

фики характеристики р = /(г), полученные экспериментальным путем в интер вале малого изменения давления, что соответствует рабочему участку. Характеристика 1 соответствует величине утечки У) = 1,12-Ю-5 м3 /с для годных изделий; характеристика 2 - утечке Уд = 1,16-Ю"5 м3 /с; характеристика 3 - утечки У2 = 1,23-10~5м3/с для бракованных изделий. Величина соответствует времени достижения установившегося давления при утечке У!; величина 12 -времени достижения установившегося давления при утечке У д; величина г3 -времени достижения установившегося давления при утечке У2. Таким образом, полученные экспериментальные характеристики р = /(/) (рис. 6) подтверждают выводы из теоретического исследования о возможности построения устройств для контроля герметичности по схеме способа сравнения с непрерывной подачей испытательного давления. Причем в эталонной линии должно устанавливаться давление рэ соответствующее допустимой для контролируемого изделия утечке (график 2); в измерительной линии схемы за время контроля /к будет устанавливаться давление ра соответствующее утечке в годном (график 1) или бракованном изделии (график 3). Разница между р, и рк является мерой утечки газа в контролируемом изделии. При этом время контроля должно задаваться равным времени 12 достижения установившегося давления в эталонной линии, что будет соответствовать необходимому (при этом минимально допустимому) времени контроля так как за это время гарантировано достигается установившееся давление измерительной линии при годном контролируемом изделии, в котором У < Уд. В случае бракованного изделия, у которого У > Уд, время достижения установившегося значения будет больше и при работе схемы может не выдерживаться.

На рис. 7 приведены графики характеристики / = /(У) линии с проточной

емкостью. Анализ представленных графических характеристик / = /(У) показал, что различие между экспериментальными и расчетными значениями времени не более 5 %.

Рис. 6 Графики характеристики р = /(I) Рис. 7 Графики характеристики /с

< = ЛУ)

Экспериментальное исследование характеристики ? = /(К) подтвердило теоретическую рекомендацию о том, что при использовании схем контроля герметичности по способу сравнения необходимо обеспечивать равные объемы эталонной и измерительной линий, что уменьшает погрешность контроля. При этом объемы линий должны быть минимально возможными (желательно менее 4-10"4м1), что позволяет уменьшить время контроля, а, следовательно, повысить производительность контрольно-сортировочных устройств.

На рис. 8 приведены графики статической характеристики рт - /(У), полученные при высоком (/?о~0,4 МПа), низком (р0=15 кПа) испытательном давлении и различных диаметрах входных дросселей. Из анализа полученных ха-

Рис. 8 Экспериментальные характеристики рт = ((У) измерительной линии схемы контроля герметичности: а - р0 = 0,4 МПа; б - р0 =15 кПа

рактеристик рку = /(У) следует: с ростом испытательного давления р„ чувствительность схемы контроля уменьшается, что совпадает с аналитическими зависимостями; с уменьшением диаметра d входного дросселя измерительной линии чувствительность схемы контроля возрастает, но при этом уменьшается диапазон контролируемой утечки, для увеличения которого требуется увеличение испытательного давления ра. Причем величина давления р>у в эталонной

линии, соответствующая допустимой утечке У д, может задаваться в зависимости от требуемой чувствительности и рабочих параметров схемы контроля по соответствующим экспериментальным графикам риу = /(У). При этом р>у будет совпадать с величиной риу для заданной У4. Возможные варианты выбора р.)у для определенной Уд показаны пунктиром на графиках рис. 8.

Экспериментальная проверка работоспособности и оценка точностных ха- р рактеристик устройства для контроля герметичности по способу сравнения бы- У, =1,0x10 5м'/с

ла выполнена на опытной модели данного устройства. Для проверки работоспособ- g ности устройства для контроля герметичности проведено исследование его рабочей характеристики Др = fit) - зависимости разности давлений в измерительной и о эталонной линиях от продолжительности контроля при различных значениях утечки, которая приведена на рис 9. Из анализа полученных графиков характеристики Др = /(0 следует, что для каждой вели- Рис. 9 Графики рабочей характеристики чины утечки У, за время контроля ?„= 63с До = ДО

устанавливается определенное, соответствующее именно этой величине утечки, значение перепада давления Ар,, по которому можно судить о годности или браке контролируемого изделия по параметру "герметичность".

Погрешность 5К устройств, основанных на схеме сравнения, определим как суммарную среднеквадратическую погрешность по формуле

= ^ + 5д2+5у2+5р2+5„2 , (6)

где SM - погрешность дифференциального манометрического датчика; Sд - погрешность из-за не идентичности параметров входных дросселей; Sy - погрешность задания утечки в эталонной линии; Sp - погрешность от нестабильности испытательного давления; Sa - погрешность от различия пневматических емкостей в измерительной и эталонной линиях. Рассчитанная по формуле (6) суммарная погрешность устройства не превышает 3,5 %, что является хорошим показателем точности для манометрического метода испытаний.

Для оценки достоверности сортировки изделий по параметру

"герметичность" на автоматическом контрольно-сортировочном оборудовании была использована установка, позволяющая измерять величину утечки в запорных газовых кранах. В результате измерения утечки в партии 1000 изделий были получены опытные данные, представленные в виде таблицы и гистограммы распределения давления, эквивалентного величине утечки в запорных кранах. На основании вероятностного расчета достоверности сортировки изделий по параметру "герметичность" предложены рекомендации, позволяющие при настройке автоматизированных контрольно-сортировочных устройств исключить попадание бракованных изделий в годные.

Четвертая глава посвящена практической реализации результатов исследования.

Дано описание типовых схем автоматизации манометрического метода испытаний и рекомендации по проектированию автоматизированного оборудования для контроля герметичности.

Разработана конструкция датчика герметичности с улучшенными рабочими характеристиками (патент РФ № 2156967), предназначенного для автоматизации манометрического метода испытания на герметичность, позволяющая учитывать изменение давления пробного газа в широком диапазоне, а также задавать и отслеживать время контроля. Предложены математическая модель физических процессов, протекающих в датчике при его функционировании, и методика расчета данного датчика

Для контроля герметичности газовой арматуры разработан переналаживаемый многопозиционный автоматизированный стенд оригинальной конструкции (патенты РФ № 2141634, № 2194259), обеспечивающий контроль и сортировку газовой арматуры по параметру "герметичность" с высокой производительностью. В автоматическом режиме на стенде осуществляются следующие операции: зажим и уплотнение изделия на время испытания под давлением; подача пробного газа в изделие и под держание испытательного давления на заданном уровне с требуемой точностью; выдержка изделия под испытательным давлением в течение заданного времени; выбор контрольного устройства в зависимости от уровня испытательного давления; стыковка испытательного блока с контрольным модулем; регистрация результатов контроля, расстыковка испытательного блока и контрольного модуля, расфиксация изделия; осуществление шагового перемещения поворотного стола с требуемой выдержкой времени и точностью.

Приведена методика расчета параметров контрольных модулей стенда, выполненных по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

Предложены методики расчета двух вариантов герметизирующих уплотнений, обеспечивающих надежную установку изделий на испытательные блоки автоматизированного стенда.

Приведена номограмма для определения производительности автоматизированного стенда для контроля герметичности, которая позволяет по принятой продолжительности рабочего цикла определять максимально возможную часовую производительность стенда, выбирать рациональное количество испытательных блоков и соответствующую скорость вращения стола.

Разработаны алгоритмы выбора и расчета параметров устройств для автоматизации контроля герметичности изделий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что создание автоматизированных устройств для контроля герметичности, выполненных по схеме сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, является перспективным направлением в решении проблемы автоматизации приемо-сдаточных испытаний в производстве газовой арматуры. Целесообразность и эффективность применения таких автоматизированных устройств основывается на их сравнительной простоте и удобстве эксплуатации, необходимых точностных характеристиках, а также на соответствии процесса контроля этими устройствами реальным техническим условиям функционирования газовой арматуры.

2. Определены временные зависимости, теоретическое исследование которых дало возможность установить, что для уменьшения времени контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления необходимо: эталонную и измерительную линии схемы контроля выбирать равными и минимально допустимыми по емкости; уменьшать величину испытательного давления; устанавливать продолжительность контроля равную времени достижения установившегося давления в эталонной линии.

3. Установлено, что при одинаковых испытательных давлениях и порогах чувствительности используемых манометрических измерительных устройств, чувствительность схемы контроля, основанной на способе сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, выше, чем чувствительность схемы контроля, реализующей компрессионный способ.

4. Результаты исследования схем контроля герметичности, основанных на способе сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, выявили расхождение теоретических и экспериментальных характерисшк на их рабочих участках не более 5 %, что позволило определить зависимости для выбора рабочих параметров соответствующих контрольно-сортировочных устройств.

5. Экспериментальное исследование опытной модели устройства для контроля герметичности при величине учечки и испытательном давлении, соответствующих техническим характеристикам серийной пневмоаппаратуры, подтвердило возможность создания автоматизированных контрольно-сортировочных устройств, выполненных на основе способа сравнения, погрешность которых не превышает 3,5 %, а чувствительность соответствует установленному диапазону чувствительности для манометрического метода испытаний на герметичность.

6. Определена методика вероятностной оценки достоверности сортировки изделий по параметру "герметичность", и на ее основании предложены рекомендации по настройке автоматизированных контрольно-сортировочных устройств, выполненных на основе способа сравнения.

7. Предложены типовые схемы автоматизации манометрического метода испытаний на герметичность и рекомендации по проектированию автоматизированного оборудования для контроля герметичности.

8. Разработана конструкция датчика герметичности с улучшенными рабочими характеристиками, защищенная патентом РФ № 2156967, предложена математическая модель и методика его расчета, позволяющая оценить характеристики датчиков данного типа на стадии проектирования.

9. Разработаны конструкция автоматизированного многопозиционного стенда для контроля герметичности, защищенная патентами РФ № 2141634, № 2194259, и рекомендации по определению рабочих параметров стенда в зависимости от требуемой производительности; предложены методика расчета устройства контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, которое используется в конструкции стенда, и методики расчета двух типов уплотняющих устройств, обеспечивающих надежную установку испытуемых изделий на рабочие позиции стенда, что расширяет возможности проектировщиков автоматизированного оборудования для контроля герметичности.

10. Все методики расчета устройств, используемых для автоматизации контроля герметичности, представлены в виде алгоритмов, что совместно с их " типовыми схемами и конструкциями дает возможность создания САПР оборудования для автоматизации манометрического метода испытания на герметичность. •

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Барабанов В.Г. Разработка средств авгоматизации компрессионного способа контроля герметичности // Прогрессивные технологии и средства автоматизации в промышленности: Матер. Межрегион. Науч.-техн. Конф., 11-14 сент. 1999 г. / ВолгП У. - Волгоград, 1999. - С. 14-15.

2. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля герметичности газовой запорной арматуры И IV Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 8-11 декабря 1998 г.: Тезисы докладов / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 1999. - С. 95-96.

3. Барабанов В.Г. К вопросу об исследовании манометрического метода испытаний на герметичность // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ,- Волгоград, 1999. - С. 67- > 73.

4. Барабанов В.Г. Пути автоматизации контроля герметичности газовой запорной аппаратуры // V Региональная конференция молодых исследователей ' Волгоградской области, г. Волгоград, 21-24 ноября 2000 г.: Тезисы докладов / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2001. - С. 67-68.

5. Барабанов В.Г. Алгоритм выбора временной характеристики дифференциальной схемы контроля герметичности // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ - Волгоград, 2001.-С. 92-96.

6. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля качества сборки газовой аппаратуры // Техника и технология сборки машин (ТТММ-01): Матер. IV Между-нар. Науч.-техн. конф. - Жешув, 2001. - С. 57-60.

7. Барабанов В.Г. Разработка и исследование датчиков герметичности с улучшенными рабочими характеристиками // VI Региональная конференция

молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 13-16 ноября 2001 г.: Тезисы докладов / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2002. - С. 35-36.

8. Барабанов В.Г. Производительность автоматизированных стендов для контроля герметичности дискретно-непрерывного действия // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ,- Волгоград, 2002. - С. 47-51.

9. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля качества сборки газовой арматуры по параметру "герметичность" // Вестник автомеханического ин-та: Труды Всерос. конф. с международ, участ. "Прогрессивные процессы в машиностроении" / Тольяттинский гос. ун-т - Тольятти, 2002. - № 1.- С. 27-30.

10. Барабанов В.Г. Контроль утечки газа на промышленных и бытовых установках // Процессы и оборудование экологических производств- Материалы VI традиционной науч. Техн. Конф. Стран СНГ / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2002. - С. 116-119.

11. Барабанов В.Г. Устройство для автоматического зажима и уплотнения газовых кранов при испытании на герметичность // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ - Волгоград, 2003. - С. 75-79.

12. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля утечки газа в запорной арматуре // Актуальные проблемы конструкторско-техноло! ического обеспечения машиностроительного производства: Матер, междунар. конф., 16-19 сент. 2003г. / ВолгГТУ и др. - Волгоград. 2003. - С. 228-230.

13. Барабанов В.Г. Разработка автоматизированного оборудования для контроля герметичности газовой запорной аппаратуры // VIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 11-14 ноября 2003 г.: Тезисы докладов / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2004. -С. 90-91.

14. Барабанов В.Г. Исследование временных зависимостей схемы контроля герметичности по способу сравнения // Изв. ВолгГТУ. Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч. статей. - Волгоград, 2004. - Вып. 1. - С. 17-19.

15. Диперштейн М.Б., Барабанов В.Г. Особенносш построения схем автоматизации контроля герметичности запорных кранов // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / Волг ГТУ. Волгоград, 1997. - С. 31 -37.

16. Диперштейн М.Б., Барабанов В.Г. Применение мостовых измерительных схем для автоматизации маномегрического метода контроля ¡ерметичио-сти. // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ - Волгоград, 1998. - С. 13-24.

17. Диперштейн М.Б., Барабанов В.Г. Разработка типовой математической модели сигнализаторов давления // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ - Волгоград, 1999. -С. 63-67.

18. Диперштейн М.Б. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля качества газовой запорной арматуры по параметру герметичность // Автоматизация техно-

логических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ-Волгоград, 2000. - С. 14-18.

19. Патент 2141634 РФ, МКИ в 01 М 3/02. Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / В.Г. Барабанов, М.Б. Диперштейн, Г.П. Барабанов. - 1999, БИ № 32.

20. Патент 2156967 РФ, МКИ в 01 Ь 19/08. Сигнализатор давления / В.Г. Барабанов, М.Б. Диперштейн, Г.П. Барабанов. - 2000, БИ К" 27.

21. Патент 2194259 РФ, МКИ в 01 М 3/02. Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / В.Г. Барабанов, Г.П. Барабанов. - 2002, БИ № 34.

Подписано в печать 21.0?. 2005 г. Заказ № "522 ■ Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400131, Волгоград, ул. Советская,35

»12420

РНБ Русский фонд

2006-4 10920

Введение.:.

Глава 1 Анализ состояния проблемы автоматизации контроля герметичности и постановка задачи исследования.

1.1 Основные термины и определения, используемые в настоящем исследовании.

1.2 Особенности контроля герметичности газовой арматуры.II

1.3 Классификация газовых методов испытания и анализ возможности их применения для контроля герметичности газовой арматуры.

1.4 Обзор и анализ средств автоматического контроля герметичности по манометрическому методу.

1.4.1 Первичные преобразователи и датчики для автоматических систем контроля герметичности.

1.4.2 Автоматизированные системы и устройства контроля герметичности.

Цель и задачи исследования.

Глава 2 Теоретическое исследование манометрического метода испытания на герметичность.

2.1 Определение режимов течения газа в объектах испытания.

2.2 Исследование компрессионного способа испытания на герметичность.

2.2.1 Исследование временных зависимостей при контроле герметичности компрессионным способом.

2.2.2 Исследование чувствительности контроля герметичности компрессионным способом с отсечкой.

2.3 Исследование способа сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

2.3.1 Схема контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

2.3.2 Исследование временных зависимостей при контроле герметичности по способу сравнения.

2.3.3 Исследование чувствительности контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

2.3.4 Сравнительная оценка чувствительности контроля герметичности компрессионным способом с отсечкой и способом сравнения.

2.3.5 Рекомендации по выбору параметров схемы контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления.

Выводы к главе 2.

Глава 3 Экспериментальное исследование параметров схем контроля герметичности, выполненных на основе способа сравнения.

3.1 Экспериментальная установка и методика исследования.

3.1.1 Описание экспериментальной установки.

3.1.2 Методика исследования схем контроля герметичности.

3.2 Экспериментальное исследование схемы контроля герметичности на основе способа сравнения.

3.2.1 Определение характеристики р = /(/) линий схемы контроля герметичности.

3.2.2 Исследования временных характеристик линий схемы контроля герметичности по способу сравнения.

3.2.3 Исследование статической характеристики измерительной линии схемы контроля герметичности.

3.3. Экспериментальное исследование устройства для контроля герметичности, выполненного на основе способа сравнения.

3.3.1 Исследование модели устройства для контроля герметичности с дифференциальным манометрическим датчиком.

3.3.2 Оценка точностных характеристик устройств для контроля герметичности, выполненных по схеме сравнения.

3.4 Вероятностная оценка достоверности сортировки изделий при контроле герметичности по способу сравнения.

3.4.1 Экспериментальное исследование распределения величины давления, эквивалентного утечке пробного газа в партии изделий.

3.4.2 Статистическая обработка результатов эксперимента по оценке достоверности сортировки.

Выводы к главе 3.

Глава 4 Рекомендации по выбору и расчету средств автоматизации манометрического метода контроля герметичности газовой арматуры.

4.1 Рекомендации по проектированию автоматизированного оборудования.

4.2 Рекомендации по выбору схем автоматизации контроля герметичности.

4.3 Разработка датчиков герметичности с улучшенными рабочими характеристиками.

4.3.1 Конструкция датчика герметичности.

4.3.2 Математическая модель и алгоритм расчета датчика герметичности.

4.4 Разработка автоматизированного стенда для контроля герметичности

4.4.1 Конструкция автоматизированного многопозиционного стенда.

4.4.2 Выбор параметров схем контроля герметичности.

4.4.2.1 Методика расчета параметров схемы контроля герметичности по компрессионному способу с отсечкой.

4.4.2.2 Методика расчета параметров схемы контроля герметичности по способу сравнения.

4.4.3 Определение производительности автоматизированного стенда для контроля герметичности.

4.4.4 Определение параметров герметизирующих уплотнений для автоматизированного стенда.

4.4.4.1 Методика расчета уплотняющего устройства с цилиндрической манжетой.

4.4.4.2 Методика расчета торцевого кольцевого уплотнения.

Важной проблемой в ряде отраслей промышленности является повышение требований к качеству и надежности выпускаемой продукции. Это вызывает острую необходимость в совершенствовании существующих, создании и внедрении новых методов и средств контроля, в том числе контроля герметичности, который относится к дефектоскопии - одному из видов контроля качества систем и изделий [46, 53, 54].

В промышленном производстве запорной и распределительной арматуры, в которой рабочей средой является сжатый воздух или другой газ, существующими стандартами и техническими условиями на ее приемку регламентируется, как правило, стопроцентный контроль параметра "герметичность" [54, 56, 59]. Основным узлом (рабочим элементом) такой арматуры является подвижная пара "плунжер-корпус" или поворотный клапанный элемент, которые работают в широком диапазоне давлений. Для герметизации газовой арматуры применяются различные уплотнительные элементы и смазки (герметики). В процессе функционирования ряда конструкций газовой арматуры допускается определенная утечка рабочей среды [12, 56, 57, 58, 59]. Превышение допустимой утечки из-за некачественной газовой арматуры может привести к неправильному (ложному) срабатыванию производственного оборудования, на котором она установлена, что может вызвать серьезную аварию. В бытовых газовых плитах повышенная утечка природного газа может стать причиной пожара или отравления им людей. Поэтому превышение допустимой утечки индикаторной среды при соответствующем приемо-сдаточном контроле газовой арматуры считается негерметичностью, т. е. браком изделия, а исключение брака повышает надежность, безопасность и экологическую чистоту всего агрегата, прибора или устройства, в котором газовая арматура применяется.

Контроль герметичности газовой арматуры является трудоемким, длительным и сложным процессом. Например, в производстве пневматической миниап-паратуры он занимает 25-30 % от общей трудоемкости и до 100-120 % от времени сборки [9, 11,31]. Решить эту проблему в крупносерийном и массовом производстве газовой арматуры можно применением автоматизированных методов и средств контроля, которые должны обеспечить требуемую точность и производительность [64, 65, 67]. В реальных производственных условиях решение этой проблемы часто осложняется применением методов контроля, которые обеспечивают необходимую точность, но трудно поддаются автоматизации из-за сложности метода или специфики испытательной аппаратуры.

Для испытаний на герметичность изделий только лишь посредством газообразной испытательной среды разработано около десяти методов, для реализации которых создано свыше ста различных способов и средств контроля [22, 37, 38,46, 70, 71, 78, 80, 93, 95, 97, 98, 99]. Развитию современной теории и практики контроля герметичности посвящены исследования Зажигина А. С., Запунного А. И., Ланис В. А., Левиной Л. Е., Лемберского В. Б., Рогаль В. Ф., Сажина С. Г., Тру-щенко А. А., Фадеева М. А., Фельдмана Л. С.

Однако при разработке и внедрении средств контроля герметичности имеется ряд проблем и ограничений. Так большинство высокоточных методов можно и целесообразно применять только к крупногабаритным изделиям, в которых обеспечивается полная герметичность. Кроме того, накладываются ограничения экономического, конструктивного характера, экологические факторы, требования безопасности для обслуживающего персонала. В серийном и крупносерийном производстве, например, средств пневмоавтоматики, газовой арматуры для бытовой техники, в которой при приемо-сдаточных испытаниях допускается определенная утечка индикаторной среды и, следовательно, требования к точности контроля снижаются, на первое место при выборе метода контроля герметичности выдвигается возможность его автоматизации и обеспечения на этой основе высокой производительности соответствующего контрольно-сортировочного оборудования, что необходимо при стопроцентном контроле качества продукции.

Анализ особенностей оборудования и основных характеристик наиболее применяемых в промышленности газовых методов испытаний на герметичность позволил сделать вывод о перспективности для автоматизации контроля герметичности газовой арматуры использования способа сравнения и компрессионного способа, реализующих манометрический метод. В научно-технической литературе этим способам испытаний уделено мало внимания из-за их сравнительно низкой чувствительности, однако отмечается, что они наиболее легко автоматизируются [6, 7, 37, 47]. При этом отсутствуют какие-либо рекомендации по выбору и расчету параметров устройств контроля герметичности, выполненным по схеме сравнения с непрерывной подачей испытательного давления. Поэтому актуальными и важными являются исследования в области газодинамики глухих и проточных емкостей, как элементов схем контроля, а также техники измерения давления газа в качестве основы для создания новых типов преобразователей, датчиков, устройств и систем автоматического контроля герметичности изделий, перспективных для использования в производстве газовой арматуры.

При разработке и внедрении автоматизированных устройств контроля герметичности возникает важный вопрос достоверности контрольно-сортировочной операции. В связи с этим в диссертации проведено соответствующее исследование, на основании которого разработаны рекомендации, позволяющие при автоматической сортировке по параметру "герметичность" исключить попадание бракованных изделий в годные. Еще одним важным вопросом является обеспечение заданной производительности автоматизированного оборудования. В диссертации даны рекомендации по расчету рабочих параметров автоматизированного стенда для контроля герметичности в зависимости от требуемой производительности.

Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе рассмотрены особенности контроля герметичности газовой арматуры, допускающей при функционировании определенную утечку. Приведен обзор методов газовых испытаний на герметичность, классификация и анализ возможности их применения для автоматизации контроля газовой арматуры, позволившие выбрать наиболее перспективный - манометрический метод. Рассмотрены устройства и системы, обеспечивающие автоматизацию контроля герметичности. Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе теоретически исследуются два способа контроля герметичности, реализующие манометрический метод: компрессионный с отсечкой давления и способ сравнения с непрерывной подачей испытательного давления. Определены математические модели исследуемых способов, на основании которых проведены исследования их временных характеристик и чувствительности при различных режимах течения газа, разных емкостях линий и соотношениях давлений, позволившие выявить преимущества способа сравнения. Даны рекомендации по выбору параметров схем контроля герметичности.

В третьей главе экспериментально исследованы статические и временные характеристики линий схемы контроля герметичности по способу сравнения при различных значениях утечки, емкости линий и испытательного давления, показана их сходимость с аналогичными теоретическими зависимостями. Экспериментально проверена работоспособность и оценены точностные характеристики устройства для контроля герметичности, выполненного по схеме сравнения. Приведены результаты оценки достоверности сортировки изделий по параметру "герметичность" и рекомендации по настройке соответствующих автоматизированных контрольно-сортировочных устройств.

В четвертой главе дано описание типовых схем автоматизации манометрического метода испытаний и рекомендации по проектированию автоматизированного оборудования для контроля герметичности. Приведены оригинальные конструкции датчика герметичности и автоматизированного многопозиционного стенда для контроля герметичности. Предложены методики расчета устройств контроля герметичности и их элементов, представленные в виде алгоритмов, а также рекомендации по расчету рабочих параметров контрольно-сортировочного стенда в зависимости от требуемой производительности.

В Приложении представлены характеристики газовых методов испытания на герметичность и временные зависимости для возможных последовательностей изменения режимов течения газа в проточной емкости.

4. Результаты исследования схем контроля герметичности, основанных на способе сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, выявили расхождение теоретических и экспериментальных характеристик на их рабочих участках не более 5 %, что позволило определить зависимости для выбора рабочих параметров соответствующих контрольно-сортировочных устройств.

5. Экспериментальное исследование опытной модели устройства для контроля герметичности при величине утечки и испытательном давлении, соответствующих техническим характеристикам серийной пневмоаппаратуры, подтвердило возможность создания автоматизированных контрольно-сортировочных устройств, выполненных на основе способа сравнения, погрешность которых не превышает 3,5 %, а чувствительность соответствует установленному диапазону чувствительности для манометрического метода испытаний на герметичность.

6. Определена методика вероятностной оценки достоверности сортировки изделий по параметру "герметичность", и на ее основании предложены рекомендации по настройке автоматизированных контрольно-сортировочных устройств, выполненных на основе способа сравнения.

7. Предложены типовые схемы автоматизации манометрического метода испытаний на герметичность и рекомендации по проектированию автоматизированного оборудования для контроля герметичности.

8. Разработана конструкция датчика герметичности с улучшенными рабочими характеристиками, защищенная патентом РФ № 2156967, предложена математическая модель и методика его расчета, позволяющая оценить характеристики датчиков данного типа на стадии проектирования.

9. Разработаны конструкция автоматизированного многопозиционного стенда для контроля герметичности, защищенная патентами РФ № 2141634, № 2194259, и рекомендации по определению рабочих параметров стенда в зависимости от требуемой производительности; предложены методика расчета устройства контроля герметичности по способу сравнения с непрерывной подачей испытательного давления, которое используется в конструкции стенда, и методики расчета двух типов уплотняющих устройств, обеспечивающих надежную установку испытуемых изделий на рабочие позиции стенда, что расширяет возможности проектировщиков автоматизированного оборудования для контроля герметичности.

10. Все методики расчета устройств, используемых для автоматизации контроля герметичности, представлены в виде алгоритмов, что совместно с их типовыми схемами и конструкциями дает возможность создания САПР оборудования для автоматизации манометрического метода испытания на герметичность.

1. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы: Справочник. 3-е изд. Перераб. и доп. / Б.Д. Кошарский, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др.; Под общ. ред. Б.Д. Кошарского - Л.: Машиностроение, 1976. - 488 с.

2. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования: Справочные материалы. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1965.-928 с.

3. Азизов A.M., Гордов А.Н. Точность измерительных преобразователей. -М.: Энергия, 1975.-256 с.

4. Афанасьева Л.А., Карпов В.И., Левина Л.Е. Проблемы метрологического обеспечения контроля герметичности // Дефектоскопия. -1980. -№ 11. С. 57-61.

5. Бабкин В.Т., Зайченко А.А., Александров В.В. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1977.- 120 с.

6. Барабанов В.Г. К вопросу об исследовании манометрического метода испытаний на герметичность // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ Волгоград, 1999. - С. 67-73.

7. Барабанов В.Г. Алгоритм выбора временной характеристики дифференциальной схемы контроля герметичности // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ Волгоград, 2001. -С. 92-96.

8. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля качества сборки газовой аппаратуры // Техника и технология сборки машин (ТТММ-01): Матер. IV Междунар. Науч.-техн. Конф. Жешув, 2001. - С. 57-60.

9. Барабанов В.Г. Производительность автоматизированных стендов для контроля герметичности дискретно-непрерывного действия // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ.-Волгоград, 2002. С. 47-51.

10. Барабанов В.Г. Контроль утечки газа на промышленных и бытовых установках // Процессы и оборудование экологических производств: Материалы VI традиционной науч. Техн. Конф. Стран СНГ / ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2002. -С. 116-119.

11. Барабанов В.Г. Устройство для автоматического зажима и уплотнения газовых кранов при испытании на герметичность // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ Волгоград,2003.-С. 75-79.

12. Барабанов В.Г. Исследование временных зависимостей схемы контроля герметичности по способу сравнения // Изв. ВолгГТУ. Сер. Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сб. науч.статей. Волгоград,2004.-Вып. 1.-С. 17-19.

13. Беляев М.М., Хитрово А.А. Широкодиапазонное измерение расхода // Датчики и системы. 2004. -№ 1. - С. 3-7.

14. Беляев Н.М., Уваров В.И., Степанчук Ю.М. Пневмогидравлические системы. Расчет и проектирование / Под ред. Н.М. Беляева. М.: Высш. Шк., 1988. -271 с.

15. Белошицкий А.П., Ланина Г.В., Симулик М.Д. Анализ погрешности "пузырькового" метода измерения малых расходов газа. // Измерительная техника. 1983.-№ 9.-С.65-66.

16. Бойцова Т.М., Сажин С.Г. Достоверность автоматического контроля герметичности изделий. // Дефектоскопия. 1980. -№ 12. - С. 39-43.

17. Бридли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. М.: Энергия, 1991. - 144 с.

18. Вакуумная техника: Справочник / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова и др.; Под общ. ред. Е.С. Фролова, В.Е. Минайчева. М.: Машиностроение, 1985. - 360 с.

19. Виглеб Г. Датчики: Пер. с нем. -М.: Мир, 1989. -196 с.

20. Власов-Власюк О.Б. Экспериментальные методы в автоматике. М.: Машиностроение, 1969. -412 с.

21. Водяник В.И. Эластичные мембраны. М.: Машиностроение, 1974. -136 с.

22. Гусаков Б.А., Кабанов В.М. Простой прибор для счета пузырьков при испытании пневмоагрегатов на герметичность // Измерительная техника. 1979. №Ю-С. 86-87.

23. Гусев В.И., Заводько И.В., Карпов А.А. Холловские чувствительные элементы из арсенида гелия и датчики на их основе // Приборы и системы управления. 1986,-№8.-С. 26-27.

24. Диперштейн М.Б., Барабанов В.Г. Особенности построения схем автоматизации контроля герметичности запорных кранов // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ.- Волгоград, 1997.-С. 31-37.

25. Диперштейн М.Б., Барабанов В.Г. Разработка типовой математической модели сигнализаторов давления // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ.- Волгоград, 1999. С. 63-67.

26. Диперштейн М.Б. Барабанов В.Г. Автоматизация контроля качества газовой запорной арматуры по параметру герметичность // Автоматизация технологических производств в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ- Волгоград, 2000.-С. 14-18.

27. Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

28. Дмитриев В.Н., Чернышев В.И. Расчет временных характеристик проточных пневматических камер // Автоматика и телемеханика. 1958. - Т. XIX, №12. -С. 1118-1125.

29. Жигулин Ю.Н. Контроль герметичности крупногабаритных емкостей // Измерительная техника. 1975. - №8 - С. 62-64.

30. Залманзон JI.A. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. М.: Наука, 1973. - 464 с.

31. Залманзон JI.A. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления. М.: АН СССР, 1961. - 268 с.

32. Запунный А.И., Фельдман JI.C., Рогаль В.Ф. Контроль герметичности конструкций. Киев: Техшка, 1976. - 152 с.

33. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования: ГОСТ 24054-90. М.; 1990. - 18 с.

34. Карандина В.А., Дерябин Н.И. Новая установка контроля герметичности УКГМ-2 // Приборы и системы управления. 1973. -№9- С. 49-50.

35. Каратаев Р.Н., Копырин М.А. Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры). М.: Машиностроение, 1980. - 96 с.

36. Коган И.III., Сажин С.Г. Конструирование и наладка пневмоакустических измерительных устройств. М.: Машиностроение, 1980. - 124 с.

37. Кольман-Иванов Э.Э. Машины-автоматы химических производств. Теория и расчет- М.: Машиностроение, 1972. 296 с.

38. Контрольно-измерительные автоматы и приборы для автоматических линий. / М.И. Коченов, Э.Л. Абрамзон, А.С. Гликин и др.; Под общ. ред. М.И. Коче-нова. М.: Машиностроение, 1965. - 372 с.

39. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник.4.е изд., перераб. И доп. JI.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1989. - 701 с.

40. Кузнецов М.М., Усов Б.А., Стародубов B.C. Проектирование автоматизированного производственного оборудования. М.: Машиностроение, 1987. -288 с.

41. Левина Л.Е., Сажин С.Г. Общая характеристика и проблемы современной техники течеискания. // Дефектоскопия. 1978. -№ 6. - С. 6-9.

42. Левина Л.Е., Сажин С.Г. Манометрический метод контроля герметичности. // Дефектоскопия. 1980. - № 11. - С. 45-51.

43. Левина Л.Е., Пименов В.В. Методы и аппаратура контроля герметичности вакуумного оборудования и изделий приборостроения. М.: Машиностроение, 1985.-70 с.

44. Лемберский В.Б. Принципы проектирования операций пневматических и гидравлических испытаний // Измерительная техника. 1979. - №1. - С. 44-46.

45. Лемберский В.Б., Виноградова Е.С. О влиянии режима истечения на интерпретацию результатов контроля герметичности. // Дефектоскопия. 1979. № 6. - С. 88-94.

46. Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. -Л.: Химия, 1987.-408 с.

47. Макаров Г.В. Уплотнительные устройства. Л.: Машиностроение, 1973232 с.

48. Неразрушающий контроль: В 5 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами: Практическое пособие / А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов, С.Г. Сажин и др.; Под ред. В.В. Сухорорукова. М.: Высшая школа, 1992. - 242 с.

49. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

50. Осипович Л.А. Датчики физических величин. М.: Машиностроение, 1979.- 159 с.

51. Плиты газовые бытовые. Общие технические условия: ГОСТ 18460-91. -М.; 1991.-29 с.

52. Пневматическая миниаппаратура: Руководящие материалы / Е.А. Рагу-лин, А.П. Пятидверный, А.Ф. Караго и др.; Под общ. ред. А.И. Кудрявцева и В.Я. Сирицкого. -М.: НИИМАШ, 1975. 84 с.

53. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник / Е.В. Герц, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др.; Под общ. ред. Е.В. Герц. М.: Машиностроение, 1981. - 408 с.

54. Пневмоприводы. Общие технические требования: ГОСТ 50696-94. М.; 1994.-6 с.

55. Проектирование пневматических устройств для линейных измерений БВ-ОРТМ-32-72: Руководящие материалы / А.Э. Авцин, В.И. Демин, Г.И. Иванова и др. М.: НИИМАШ, 1972. - 308 с.

56. Рабинович С.Г. Погрешность измерений. Л.: Энергия, 1973. -262 с.

57. Рогаль В.Ф. О повышении надежности манометрического контроля герметичности // Дефектоскопия. 1978. № 9. - С. 102-104.

58. Сажин С.Г. Акустико-пневматические измерительные устройства для контроля утечек газа и жидкости // Измерительная техника. 1973. №1 - С. 48-50.

59. Сажин С.Г., Лемберский В.Б. Автоматизация контроля герметичности изделий массового производства. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1977. -175 с.

60. Сажин С.Г. Классификация высокопроизводительного оборудования для контроля герметичности изделий. // Дефектоскопия. 1979. - № 11. - С. 74-78.

61. Сажин С.Г. Оценка инерционности испытательных систем контроля герметичности изделий. // Дефектоскопия. 1981. -№ 4. - С. 76-81.

62. Сажин С.Г., Столбова Л.А. Автоматизированные устройства для контроля герметичности изделий. // Дефектоскопия. 1984. -№ 8. - С. 3-9.

63. Соединения трубопроводов. Методы испытаний на герметичность: ГОСТ 25136-90.-М.; 1990.-21 с.

64. Справочник по вероятностным расчетам / В.Г. Абезгауз, А.Б. Тронь, Ю.Н. Копейкин, И.А. Коровина. М.: Воениздат, 1970. - 536 с.

65. Средства контроля герметичности: В 3-х т. Т. 1. Направления разработок средств контроля герметичности / Под ред. А.С. Зажигина. М.: Машиностроение, 1976.-260 с.

66. Средства контроля герметичности: В 3-х т. Т. 2. Промышленные средства контроля герметичности / Под ред. А.С. Зажигина. М.: Машиностроение, 1977. -184 с.

67. Техника течеискания. Термины и определения: ГОСТ 26790-91.- М.; 1991,- 18с.

68. Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики: Каталог. М.: ЦНИИ приборостр., 1972. - 28 с.

69. Шкатов Е.Ф. Пневморезисторный преобразователь перепада давлений // Измерительная техника. 1983. - № 8. - С. 36-37.

70. Электрические измерения неэлектрических величин / A.M. Туричин, П.В. Навицкий, Е.С. Левшина и др.; Под общ. ред. П.В. Навицкого. J1.: Энергия, 1975.-576 с.

71. Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления: Каталог / Е.А. Рагулин, А.В. Никитский, А.П. Пятидверный и др.; Под общ. ред. А.И. Кудрявцева, А.Я. Оксененко. М.: НИИМАШ, 1978. - 156 с.

72. А. С. 157138 СССР, МКИ G 01 L; 42 к, 30/01. Устройство для контроля герметичности тары / P.M. Смелянский. 1964, БИ №19.

73. А. С. 286856 СССР, МКИ G 01 L 5/00. Устройство для проверки изделий на герметичность / С.Г. Сажин. 1972, БИ № 35.

74. А. С. 331267 СССР, МКИ G 01 L 19/08. Сигнализатор давления / И.В. Ке-рин, С.И. Романенко, Н.И. ТумановВ.Н. Стафеев, С.Ф. Яковлева. 1972, БИ №9.

75. А. С. 484427 СССР, МКИ G 01 М 3/26. Устройство для контроля утечки газа / B.C. Белобородое, В.Н. Стафеев, С.Ф. Яковлева. 1975, БИ № 34.

76. А. С. 655921 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Устройство для контроля герметичности запорных элементов пневмоаппаратуры / А.П. Гридалов, А.П. Махов, Ю.П. Мосалев. 1979, БИ № 13.

77. А. С. 676887 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Устройство для испытаний изделий на герметичность / С.Г. Сажин, Г.А. Живчиков, С.Т. Стариков и др. 1979, БИ № 28.

78. А. С. 705292 СССР, МКИ G 01 L 19/08. Сигнализатор давления / Г.П. Барабанов, А.А. Липатов, Ю.А. Осинский. 1979, БИ № 47.

79. А. С. 1024773 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Устройство для контроля утечки газа / С.Г. Сажин, М.А. Фадеев, В.М. Мясников и др. 1983, БИ № 23.

80. А. С. 1167465 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Автомат для контроля герметичности полых изделий / Л.М. Верятин, В.Е. Галкин, О.Е. Денисов и др. 1985, БИ № 26.

81. А. С. 1177707 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Манометрический способ определения суммарной утечки газа из изделий/ В.М. Мясников, А.И. Юрченко. -1985, БИ № 33.

82. А. С. 1303864 СССР, МКИ G 01 L 19/08. Сигнализатор давления / Г.П. Барабанов, И.А. Морковин, Ю.А. Осинский. 1987, БИ № 14.

83. А. С. 1670445 СССР, МКИ G 01 М 3/02. Стенд для испытания изделий на герметичность / Ю.В. Захаров, А.Г. Суворов, А.И. Сутин и др. 1991, БИ № 30.

84. А. С. 1675706 СССР, МКИ G 01 L 19/08, 19/10. Сигнализатор давления / Г.П. Барабанов, А.Г. Суворов. 1991, БИ № 33.

85. Патент 2141634 РФ, МКИ G 01 М 3/02. Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / В.Г. Барабанов, М.Б. Диперштейн, Г.П. Барабанов. 1999, БИ № 32.

86. Патент 2156967 РФ, МКИ G 01 L 19/08. Сигнализатор давления / В.Г. Барабанов, М.Б. Диперштейн, Г.П. Барабанов. 2000, БИ № 27.

87. Патент 2194259 РФ, МКИ G 01 М 3/02. Автоматизированный стенд для испытания изделий на герметичность / В.Г. Барабанов, Г.П. Барабанов. 2002, БИ № 34.

88. Заявка 63-34333 Япония, МКИ G 01 М 3/32. Устройство для контроля утечек с автоматической компенсацией погрешности измерения / заявитель К. К. Косумо кэйки № 56-14844; заявл. 18.09.81; опубл. 19.07.89, Бюл. № 6 -859.

89. Заявка 63-53488 Япония, МКИ G 01 М 3/26. Устройство для испытаний на утечку / заявитель Обару Кики Коте К. К. № 55-67062; заявл. 22.05.80; опубл.2410.88, Бюл. № 6 1338.

90. Заявка № 63-63847 Япония, МКИ G 01 М 3/32. Способ обнаружения утечек / заявитель К. В. Фукуда. -№ 57-61134; заявл. 14.04.82; опубл. 06.12.88, Бюл. №6- 1577.

91. Пат. 3739166 ФРГ, МПК G 01 М 3/06. Прибор для контроля утечек / Magenbaner R., Reimold О., Vetter Н.; заявитель и патентообладатель Bayer GmbH Sondermaschinen Entwicklung und Vertnieb, 7300 Esslingen, DE. заявл. 19.11.87; опубл. 01.06.89, Бюл. № 22.

92. Ensberg E.S., Wesley J.C., Jensen Т.Н. Leak Telescope. // Rev. Sci. Instr., -1977. -v. 48, № 3. P. 357-359.

93. Holme A.E., Shulver R.L. Microprocessor controlled vacuum leak test plant for in line production leak testing. // Proc. 8-th Int. Vac. Congr. Trienn, Meet. Int. Union Vac. Sci., Technol. And Appl., Cannes, 22-26 Sept., 1980. V.2, - P. 360-363.

94. Lentges J.G. Experiences with fully automatic He-leak testing plants used in large scale serien production. // Proc. 8-th Int. Vac. Congr. Trienn, Meet. Int. Union Vac. Sci., Technol. And Appl., Cannes, 22-26 Sept., 1980.- V.2, P. 357-359.