автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация контроля герметичности изделий с использованием вибрации

На правах рукописи .0

С37О

Абубакиров Денис Раипльсинч

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИБРАЦИИ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ЛЕИ 2008

Оренбург 2008

003457370

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет».

Научный руководитель

доктор технических наук, про([)ессор ЖЕЖЕРА Николай Илларионович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ПИЩУ ХИН Александр Михайлович,

доктор технических паук, профессор 1ЦИПИЦЫН Анатолий Георгиевич

Ведущая организация

ООО «Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа»

Защита состоится 24 декабря 2008 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.181.02 при ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» по адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Автореферат разослан 23 ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета I ' Рассоха В.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Многие промышленные изделия эксплуатируются при избыточном давлении рабочей среды. К таким изделиям относятся трубопроводы различного назначения, стационарные сосуды на промышленных предприятиях, сосуды на подвижной технике, различные виды трубопроводной арматуры. Важнейшим параметром работоспособности изделий является герметичность. Из практики эксплуатации подобных изделий известно, что они подвергаются различным вибрационным воздействиям от перемещения мзшп-ны или агрегата по поверхности или от прохождения жидкой или газообразной рабочей среды в технологическом оборудовании.

В работах Гуревича Д.Ф., Долотова АМ , Сажина С.Т., Огар II М рассмотрены основы теории уплотнений и уплотнителыюй техники, общие вопросы автоматизации технологических процессов испытаний изделий на герметичность. Способы и устройства контроля герметичности освещены во многих отечественных и зарубежных авторских свидетельствах и патентах, сайтах Интернета и научных публикациях Однако в этих работах не рассматриваются вопросы влияния вибрации на повышение эффективности контроля гермегнч ности изделий за счет интенсификации утечек пробной среды через микрощели изделии и совершенствования устройств, используемых в системах автоматизированного контроля герметичности.

В условиях растущей потребности в проведении испытаний изделий на герметичность исследования по совершенствованию методов контроля герметичности изделий и разработке систем автоматизировашюго контроля герметичности изделий по утечкам пробной среды с использованием вибрации как применительно к элементам устройств контроля герметичности, так и к непосредственно исшттываемым на герметичность пробной средой изделиям, являются актуальными.

Настоящая работа выполнена в рамках госбюджетной КИР №01000000120 "Разработка интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и управтения" (2000 г. - н.в.) кафедры систем автоматизации производства Оренбургского государственного университета.

Целью работы яатясгся повышение эффективности контроля герметичности промышленных изделий путем создания автоматизированных систем контроля и управления с использованием вибрации как в устройствах контроля герметичности изделий, так и при сообщении вибрации изделиям, испытываемым на герметичность.

Объест исслсдопашш: производственные процессы контро.чя герметичности изделий, включающие методы и способы контроля, средства и системы контроля и управления.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического управления, методы проектирования цифровых систем автоматического управления, методы механики жидкостей и газов.

Научную новизну работы составляют:

- теоретические положения к методу контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации;

- обоснование возможности использования компенсационного способа контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации и основы расчета сильфонного регулирующего органа, используемого при компенсационном способе контроля герметичпости изделий;

- аналитические зависимости по расчету необходимой частоты вибрации горизонтальной трубки и барботажной трубки пузырьковой камеры при контроле герметичности изделий.

Практическая значимость работы:

- предложен и исследован метод контроля герметичности изделий с использованием вибрации, позволяющий интенсифицировать утечки пробной среды через микрощели и повысить эффективность контроля герметичности изделий;

- предложен и исследован компенсационный способ контроля герметичности изделий применительно к устройствам с горизонтальной трубкой при испытаниях изделий пробной жидкостью или газом, позволяющий повысить точность контроля герметичности изделий;

- разработаны системы автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении вибрации изделию, испытываемому на герметичность, и элементам устройств контроля герметичности изделий с использованием горизонтальной трубки и пузырьковой камеры;

- предложены инженерные методики проектирования САУ амплитудой вибрации горизонтальной и барботажной трубки, САУ вибрации изделия, испытываемого на герметичность, САУ компенсацией утечек среды из изделия для условий применения объекта управления как колебательного звена и как апериодического звена второго порядка.

Реализация результатов работы. Результаты работы используются в тресте «Оренбургмежрайгаз» ОАО «Оренбуршблгаз», ООО «Научно-производственное предприятие «ТАН» (г. Оренбург).

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и были одобрены на всероссийской научно-практической конференции «Интеграционные евразийские процессы в науке, образовании и производстве» (Уфа, 2006), всероссийской научно-практической конференции «Вызовы XXI века и образование» (Оренбург, 2006), всероссийской научной конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2007).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в научном журнале из Перечня ВАК, получено 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, б глав, заключения, списка использованных источников из 107 наименований.

Общий объем работы 184 страниц, в том числе 104 страницы машинописного текста, 75 рисунков и 13 таблиц.

На шщи 1\ ныпоситси:

1) теоретические положения по предложенному методу автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации;

2) компенсационный способ контроля герметичности изделий пробной жидкостью или пробным газом при сообщении вибрации изделию и горизонтальной трубке;

3) теоретические и экспериментальные исследования работоспособности горизонтальной и барботажной трубок устройств контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации;

4) разработанные системы автоматизированного контроля герметичности изделии с использованием синтезируемых САУ амплитуды вибрации горизонтальной трубки, СЛУ компенсацией утечек среды из изделия, САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи, научная новизна и практическая значимость исследований

В иервой главе проведен анализ литературных источников и приведены современные теоретические представления об истечении жидкости из вибрирующих сосудов; основные уравнения движения частицы по плоской вибри-руемой поверхности; уравнения колебательной системы с моторным двигателем; основные методы контроля герметичности изделий, применяемые на про-мышлеш!ых предприятиях, и возможности применения вибрации при контроле герметичности изделий известными методами.

По истечению жидкости из вибрирующих сосудов установлено: а) существующие теории разработаны применительно к трубопроводам, закрепленным в топливные баки самолетов, которые интенсивно вибрируют при полете самолета, а не к щелям и микрощелям, которые выявляются при контроле герметичности изделий пробной средой; б) известные формулы фактически невозможно использовать на практике потому, что их иитегралы аналитически не определяются; в) формулы расхода среды не позволяют отделить статические расходы от динамических расходов и установить параметры, от которых зависят расходы среды при вибрации сосудов.

По движению частицы по плоской вибрирующей поверхности проанализированы варианты движения твердой частицы без отрыва от вибрирующей поверхности; условия существования и устойчивости возможных установившихся режимов движения частицы вверх или вниз при отсутствии подбрасывания.

По колебательным системам рассмотрено решение задачи для установившихся режимов движения колеблющейся массы тела под воздействием источника колебаний в виде электродвигателя.

По контролю герметичности установлено: вибрация при контроле герметичности не используется как для интенсификации утечек пробной среды из

изделий, так и для линеаризации нелинейных характеристик измерительных устройств контроля герметичности изделий; наиболее распространенными на производстве являются манометрический, пузырьковый и гидростатический метода контроля герметичности изделий, точность контроля герметичности этими методами не позволяет проводить контроль изделий по наивысшим классам герметичности А и В.

На основании анализа литературных источников сформулированы следующие задачи:

1. Разработка и теоретические исследования метода автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении испытываемому изделию вибрации.

2. Разработка и исследование компенсационного способа автоматизированного кош роля герметичности изделий при сообщении вибрации исш,пытаемому изделию. .

3. Теоретические и экспериментальные исследования работоспособности горизонтальной и барботажной трубок устройств контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации.

4. Разработка систем автоматизированного контроля 1ерметичности изделий гидростатическим и пузырьковым методами с использованием вибрации.

5. Синтез и исследование цифровых систем автоматического управления змшштудой вибрации, горизонтальной трубки, частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность, компенсацией утечек пробной среди, из изделия при контроле его герметичности.

Во второй главе приведены теоретические исследования по обоснованию возможности и целесообразности использования вибрации изделий при испытаниях на герметичность. На основании известного уравнения Пуазейля выполнен вывод уравнения расхода жидкости Qr;ufl/: через щель изделия при

приложении к ее границам статического давления f\Pcm и сообщении изделию пибрации с амплитудой А, м, и угловой частоте (а, с1, в виде

к 2п

Qeu6p = ктДРси, + кгакаАРст - кюАРст J cos (Obit » (1)

где кт- размерный коэффициент, м5/(Н-с); кт = да?4/128/Л; ка- коэффициент вибрационной перегрузки кт - ржкАт2¡АРст ; h - размер изделия но оси приложения вибрации, м. Инте1рал в выражении (1) равен нулю, поэдому средний расход жидкости через щель при приложении к ее границам статического и вибрационного давления Qcpm6p = ктдРст(1 +кю). (2)

В системах контроля герметичности изделий жидкостью статические давления изменяются, например, от 0,1 до 10 МПа, а давления, создаваемые вибрацией изделия, могут достигать 0,1-0,5 статического давления. В этом случае через щель изделия, контролируемого на герметичность, в течение всего периода колебания при вибрации жидкость будет вытекать через щель. Если будут выполнены условия p^hAor >N'cm или Л> дР,„/p^har ■. тогда давление от вибрации будет больше статического давления, и в течение некоторой части периода колебания вибрационного давления жидкость или газ будет входить в изделие из окружающей среды. Например, если ЛРст= 0,1 МПа (1 кгс/см2), то-

гда при частоте колебаний /= 80 Гц и А > 0,4 мм ЬРди> АРСПГ На способ использования вибрации при контроле их герметичности изделий получен патент РФ на изобретите.

В третьей главе приводятся теоретические положения но использованию вибрации, подводимой к элементам измерительных устройств для линеаризации их нелинейных характеристик. В работе предлагается к горизонтальной и барбогажной трубкам подводить вибрации соответствующей амплитуды и частоты. Для определения необходимой частоты /в и амплитуды 4к продольной вибрации горизонтальной трубки установлены выражения: 1

2 п

Ак> --„.(4)

Adlnp>nPx W7¡nPx ^]тр1пРж('> ~EeX-ci„,p

Для определения необходимой частоты и амплитуды вибрации барбо-тажпой трубки пузырьковой камеры установлены выражения:

/ >.Ü = _L ЕгЯ-dLp ■ , (5)

в>2яг 2лфЫ^жРжАмк 4кжРжУ2 ''к Ad^VJi^^+Егпc¡lm)

По известным уравнениям движения твердой частицы по вибрируемой поверхности установлены и решены дифференциальные уравнения движения жидкостного поршня вперед хв(1) и назад хн (/) в вибрируемой вдоль продольной оси горизонтальной трубке с учетом сил поверхностного натяжения жидкости. x,(t) = -0,345 gt2 - Л sin 0)f, х„ (О = 0,345 gt2 + A sin ш ■ (6) Если сложить эти выражения для движения жидкостного поршня вперед и назад, тогда в сумме получается нуль. Это свидетельствует о том, что жидкостный поршень в горизонтальной трубке при ее горизонтальном положении не будет смещаться со временем в одну или другую сторону от приложенной ь трубке вибрации при отсутствии приложенного перепада давлений. Определено также, что жидкостный поршень не будет отрываться от стенок горизонтальной трубки при изменении угла вибрации от 0 до 30°. Проведены теоретические исследования по влиянию амшшгуды и частоты вибрации горизонтальной и барботажной трубки устройств контроля герметичности изделий в зависимости от диаметра трубок, от типа жидкости в пузырьковой камере или в горизонтальной трубке.

В четвертой главе проведены совершенствования гидростатического, манометрического и пузырькового методов систем контроля герметичности изделий с использованием горизонтальной трубки и пузырьковой камеры путем сообщения вибрации изделиям, контролируемых на герметичность, и измерительным устройствам для линеаризации нелинейных характеристик, а также путем применения компенсационного способа контроля герметичности изделий; разработаны функциональные схемы шести систем автоматизированного контроля герметичности изделий пробным газом или пробной жидкостью с использованием вибрации; проведен теоретический анализ компенсационного способа контроля герметичности изделий; установлены дифференциальные уравнения и передаточные функции измерительных преобразователей и усили-

телей вибрации, электромагнитного и моторного исполнительных устройств, сильфонного регулирующего органа систем автоматического управления.

Пример разработанной принципиальной схемы системы автоматизированного контроля герметичности изделий газом компенсационным способом с использованием вибрации и горизонтальной трубки приведен на рис. 1.

Рис.1 - Система автоматизированного контроля герметичности изделий газом компенсационным способом с использованием вибрации и горизонтальной трубки: 1-источник контрольного газа; 2, 4, 5, 6, 15, 38 - вентиль; 3 - эталонная емкость; 7, 37 -датчик вибрации; 8, 11, 14 - скользящие опоры; 9 - электромагнитный вибратор; 10 -толкатель; 12 - горизонтальная трубка; 13 -жидкостный поршень; 16 - сильфон; 17 - резистор; 18 - емкостный измерительный преобразователь; 19, 42 - механический редуктор; 20,29 -усилитель постоянного тока; 21, 25, 40- гибкий трубопровод; 22, 23, 33 - усилигель напряжения; 24, 28 - показывающий и записывающий прибор; 26, 31, 34 - пропорциональный преобразователь; 27, 41 - электрический моторный исполнительный механизм; 30 -управляющая вычислительная машина; 32 - монитор; 35 - изделие, испытываемое на герметичность; 36 - вибрационный стол; 39 - пневматический моторный вибратор; 43 - клапан регулирующий

Система автоматизированного контроля герметичности изделий шзом с использованием вибрации и горизонтальной трубки (рис 1) состоит из: а) системы автоматического управления амплитудой вибрации горизонтальной трубки (элементы 12, 7-14, 22, 29, 30, 32); б) системы автоматического управления частотой вибрации изделия (элементы 37, 33, 30, 32, 34, 41,42, 43, 39, 38, 36, 35, 40); в) системы автоматической компенсации утечек среды из изделия при контроле его герметичности (элементы 12, 13, 18, 23, 30, 31, 27, 19, 16, 5, 40, 35); г) системы автоматического контроля герметичности изделия (элементы 35 16, 17, 20, 28, 26, 30, 32); д) системы автоматического контроля положения жидкостного поршня в горизонтальной трубке (элементы 12, 13, 18, 23,24).

ш_I-

В системе (рис. 1) используются: а) вибрация изделия, испытываемого на герметичность, для интенсификации утечек пробной среды; б) вибрация горизонтальной трубки для линеаризации нелинейных характеристик; в) компенсационный способ для увеличения достоверности контроля герметичности изделий. Разработано 6 вариантов систем автоматизированного контроля герметичности изделии газом или жидкостью.

На рис. 2 представлена функциональная схема системы автоматической компенсации утечек среды из изделия при контроле герметичности (по рис 1), которая реализует один из вариантов компенсационного способа контроля герметичности изделий газом или жидкостью с использованием устройств с горизонтальной трубкой в соответствии с полученным патентом РФ на изобретение.

ДУ

У4

и,

ъиор

УЗН>

гоМ

Я, % У2 и7 ПП1

АУи

У*

^АУ,,

На рис. 3 приведена свернутая функциональная схема, представленная на рис. 2. Установлено выражение

Уяых\ =хг! - Хех

"I (рис. 3), которое показывает, что в момент компенсации сигнал на выходе прямого звена 1, охваченного звеном 2 обратной связи, пропорционален входному сиг-

Рис. 2 - Функциональная схема системы

налу х , не

автоматической компенсации утечек среды из чу'!С7 тг1 елыгости

авпеит от

.V,

изделия при контроле герметичности

прямого звена 1, а зависит от коэффициент преобразования Л'2 звена 2 обратной связи. Общая чувствительность

компенсационной измерительной системы для утечек газа из изделия

Рис.3 - Свернутая функциональная схема, приведенная на рис. 2

(рис. 3): а) пропорциональна чувствительности третьего звена и обратно пропорциональна чувствительности второго звена - звена обратной связи

(то есть сильфону 16 на рис. 1) или

б) не зависит от чувстви-

тельности первого звена ^ , то есть от чувствительности горизонтальной трубки 13 (рис. 1) и присоединенных к ней устройств.

Для комплекса устройств (рис. 1), в который входят эталонная емкость 3, изделие 35, горизонтальная трубка 12 с жидкостным поршнем 13 и сильфоп 16,

выполняющий роль регулирующего органа в системе автоматического управления компенсацией утечек среды из изделия, определены дифференциальные уравнения изменения давления во всей системе контроля &Ра1с^) и изделии А/^ (I) и расхода среды, поступающей в изделие АО? (?) в зависимости от смещения подвижного торца сильфоиа 16 АГ[ (/) 5 в следующем виде:

Перемещение жидкостного поршня в горизонтальной трубке Дс2(0 и перемещение подвижного торца сильфона регулирующего органа Аг, (/). соединенного с изделием горизонтальной трубкой и эталонной емкостью устройства контроля герметичности изделий, имеют следующую взаимосвязь

V,

Рс+Г, +1/р)

(В)

р

Для вибрации горизонтальной трубки 12 (рис. 1) выбран электромагнит общепромышленного назначения на постоянном токе и определена с учетом литературпых данных и копкретпых систем контроля герметичности изделий передаточная функция перемещения якоря электромагнита от тока, проходящего по обмотке, в виде ГГ^Дх) = к6 + 2 ¿¡Т^ + 1), где к6, 7\, £ - коэффициент преобразования, постоянная времени и коэффициент демпфирования. По этой передаточной функции применительно к электромагниту 9 (рис. 1) с учетом граничных значений параметров электромагнита и горизонтальной трубки определена передаточная функция в виде (¿) = 24,45ДО,00452 +2.?+1000). По этому выражению определена частотная передаточная функция и построены амплитудночастотные и фазочастотные характеристики и установлена работоспособность выбранного электромагнита в устройствах контроля герметичности изделий для вибрации горизонтальной трубки и барботажной трубки пузырьковой камеры.

Для измерения вибрации вибрируемых горизонтальной и барботажной трубок и изделия, контролируемого на герметичность, выбраны по литературным даппым необходимые пьезоэлектрические измерительные преобразователи для измерения вибрации и усилители, для которых определена общая передаточная функция в виде ^щ/ (х) — Vвых

еых

— тх кгипкъип.

В пятой главе приведен синтез цифровых: а) системы автоматического управления амплитудой вибрации горизонтальной трубки; б) системы автоматического управления компенсацией утечек газа из изделия при объекте управления как апериодическом звене второго порядка и как колебательном звене; в) системы автоматического управле1пм частотой вибрации изделия контролируемого на герметичность. На рис. 4 приведена функциональная схема САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки, на рис. 5 - функциональная и сгруктурная схемы управляемого процесса САУ амплитудой вибрации, а на рис. 6 - структурная схема САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

Зд

и-г^/О/М!

ил

Рис. 4 - Функциональная схема СЛУ амштшудон виб-

У1

рации горизонтальной трубки ,л';" устройства автоматизированного контроля герметичности изделий (по рис. 1)

т

ф

им

1Ш*

У2

и6

ИМ1

X,

ОУ

ИП1-3

ИП1-2 +

_ищ

И111-1

и5

У 2

а)

ИМ

ИМ1

X]

ОУ

иш

ИП1-1

ИП1-2

<2

ИП1-3

У1

и.

ад а-5 ад Ч Хосн(з)

/¡V +

Рис. 5 - Схема управляемого процесса СЛУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки: а) функциональная, б) структурная

Рис 6 - Структурная схема САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки

Передаточная функция управляемого процесса САУ амплитудой вцбра-ции горизонтальной трубки Оуп{з)=китк2Ш1кЪ1тк^5к6 -л2/^2*? +2£1Т1*-+\) или после перехода к г-преобразованшо с интерполятором пулевого порядка

= 0,51323 -0,973г2 +0,460г/23 -1,415/2 +0,6062- (9)

На рис. 7 приведены логарифмические амплитудночастотная (кривая 1) и фазочастотная (кривая 2) характеристики управляемого процесса для САУ амплитудой вибрации горизонтальной труб™, построенные по выражению (9). По этим характеристикам управляемой) процесса выбран ретулятор с передаточной функцией на XV - плоскости ар (и-) = К р (1 + 1000,02 иф'(1 79,43 к) ■

После перехода к 7- преобразованию передаточная функция регулятора принимает вид Ор(г)=Кр\г-0,998)/(г-0,975)- (Ю)

Передаточная функция управляемого процесса (9) совместно с передаточной функцией выбранного регулятора (10) для САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки принимает вид

Ср(гу31юО)„(2) = (5и5г4 -Шб,5г* +\4У2,5:2 -459,5г)/(80,424 -192,2г3 + 15К522 -47„5г). (11)

Рис.7 - Логарифмические ампли-тудночастотные (кривые 1 и 3) и фазочастотные (кривые 2 и 4) характеристики управляемого процесса (кривые 1 и 2) и замкнутой САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки с выбранным регу- лятором

(кривые 3 и 4)

^010,0 0,06 0,1 0,2 0,40,6 1,0 2,0 4,0 са№/с~1

мВ 0,8 0.6 0,4 0,2

С использованием выражения (11) построены (рис. 7) логарифмические амплитудночастотная (кривые 3) и фазочастотная (кривая 4) и переходные характеристики (рис. 8) замкнутой САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки с выбранным цифровом регулятором, которые указывают на устойчивость САУ на рассматриваемом интервале частот и удовлетворительный переходный процесс.

Проведена реализация выбранного цифрового регулятора для САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройства контроля герметичности изделий в виде импульсного КС - фильтра. После перехода от 2 - к в - преобразованию выражения (10) получим (}р (я)=К/} (1+0,48&)/1 + 0,039л. Импульсный дифференцирующий КС - контур имеет IV(я) = О0 ■ (1 + Гг5)/(1 + Т2и), где

т1^кгс1-т2=щя2с/(щ+я2у,

О0=л2/(Я1+Д2). Сопоставляя значения параметров по этим двум передаточным функциям определены численные значения элементов ЯС- кошура.

5= р-

■мм

?

. Кривая 1 при Кр = 20,0; . кривая 2 при Кр - 400; - кривая 3 при Кр = 2000 .

1 1 II II

0 0.01 0.02 //с

Рис. 8 - Переходные характеристики САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки с выбранным регулятором

Для САУ компенсацией утечек газа из изделия с объектом управления как апериодическим звеном второго порядка при £ > 1 и цифровыми П и ПИ ре1улягорами получены результаты, приведенные на рис. 9 и 10, показывающие хорошую работу системы управления.

А

-Ц

0 0.2 0.4 0,6 0,8 1,0 1 ,2 (/с

4,0®«

Рис. 9 - Переходные характеристики замклу -той САУ компенсацией утечек газа из изделия при £ > 1: а) с цифровым П регулятором: 1 -1С = 0,1; 2 - Р(р- 0,5; 3-/<р=1,0; б) с цифровым ПИ регулятором ' А -Кр = 0,5; 5- Кр = 1,0.

Рис 10 - Логарифмические амплитудночастот-пые и фа.зочастотнгле характеристики для управляемого процесса (кривые 1 и 2) и для САУ компенсацией утечек газа из изделия £ > 1 с циф)>о-_1вым Г1И регулятором (кривые 3 и 4).

САУ компенсацией утечек газа из изделия с объектом управления как колебательным звеном с £ < 1 неудовлетворительно работает с П и Г1И регуляторами, поэтому выбран регулятор по логарифмическим частотным характеристикам управляемого процесса (кривые 1 и 2 на рис. 11), который имеет передаточную функцию ар(г) = Кр{г - 0,905)/(г - 0,333)-

Рис. 11— Логарифмические амгаш-тудночастотпые и фазочастотные характеристики для управляемого процесса (кривые 1 и 2) и для САУ компенсацией утечек газа из изделия при £ < 1 с выбранным регулятором (кри-

•JfiK») л

дБ 30 15 0 -90 -180 -270 л

X.

У

✓

X г.

.V

■>n'"hi5m 0.02 0,06 0,1 0,2 0,4 0,6 1,0 2,0 4,0й^/с вые 3 и 4).

Па рис. 12 и 13 приведены частотные и переходные характеристики даю системы автоматического управления частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность, с цифровыми П и ПИ регуляторами, которые отражают удовлетворительную работу САУ.

т

мВ

1.00 0,75 0,50 0,25

П1 Ир егу 5 лят ор кр ИВ1 >гс 3,4 и 5

/ £ л N

Г/ 1 7 / у

1 ( / / пг

/ 2\ / 4 \ сривые 1 и 2 И II 1 V

1 ¿1

0 0,02 0,04 0,06 0.08 0,10 I ¡с грас)

0,01

Рис. 12 - Переходные характеристики САУ вибрации изделия

0,1 0,4 1,0 со№1с~1

Рис.13 - Частотные характеристики управляемого процесса и САУ вибрации изделия

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований по частоте вибрации горизонтальной трубки (рис. 14) и барботажпой трубки, по точности контроля герметичности изделий компенсационным способом с использованием вибрации (рис. 15 и таблица 1) и сопоставление полученных данных с теоретическими.

..,,..,,, V /^Погрешность контроля герметичности

' в

И I I I I

- Кривые 1 и 3 для жидкостного поршня из воды, а кри-' вые 2 и 4 - из ртути. Теоре--. тические кривые 1 и 2, эке-_ перименгальные - 3 и 4

10 лш

2-

изделий классов Р. С и Р

«У | Погрешность контроля

о

1,0

1,5Лг/10-

0

, .герметичности изделии класса А | I

'-Г>

,3..„3

Т

2 '>/ю;

ям

Рис. 14 - Зависимость частоты /е колебаний горизонтальной трубки, необходимой для сдвига жидкостного поршня при вибрации, от амплитуды колебаний Ак

Рис. 15 - Изменение погрешности контроля герметичности изделий классов А, В, С и О в зависимости от объема изделия, контролируемого на герметичность

Таблица! - Оценка погрешностей измерения утечек газа из изделия

Измеряемый объем утечек газа из изделия, мм3 9,85 314,0 628,0 1256 1884

Погрешность оценки утечек газа из изделия при компенсационном способе контроля герметичности, мм3, (%) ±4,93 ±4,93 (±1,57) ±7,39 (±1,18) ±7,39 (±0,59) ±9,85 (±0,52)

Погрешность оценки утечек газа по ГОСТ 9544-93 ±10 мм3 ь 5,0 % ± 5,0 % ь 5,0 % ь 5,0 %

OCHOBI1ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан и теоретически обоснован метод контроля герметичности изделий жидкостью или газом с использованием вибрации, который может применяться в сочетании с известными методами контроля герметичности, например, манометрическим, гидростатическим или пузырьковым.

2. Полученные теоретические зависимости по предложенному методу позволяют определять мгновенные (текущие) расходы среды через щели изделий в течение периода вибрационного воздействия на изделие, срсдние суммарные и отдельные составляющие расхода среды через щели от статического давления и от динамического давления, создаваемого за счет вибрации изделия.

3. Разработай компенсационный способ контроля герметичности изделий применительно к манометрическому и гидростатическому методам с использованием горизонтальной трубки, позволяющий повысить точность контротя герметичности изделии на 15-30 %.

4. Выведены аналитические выражения, позволяющие определить необходимую частоту и амплитуду продольной вибрации горизот альной трубки и барботажной трубки устройств контроля герметичности изделий в зависимости от диаметра горизонтальной или барботажной трубки и типа жидкости поршня горизонтальной трубки (вода, ртуть, этиловый эфир) или типа жидкости в пузырьковой камере.

5. Выведены дифференциальные уравнения давления и расхода газа, создаваемых сильфонным регулирующим органом, соединенным с изделием, горизонтальной трубкой и эталонной емкостью для компенсационного способа контроля герметичности изделий.

6. Разработаны системы автоматизированного контроля герметичности изделий пробным газом или пробной жидкостью (шесть вариаггтов) при подведении к изделию вибрации с использованием устройств с горизонтальной трубкой или пузырьковой камерой, каждая из которых содержит: а) САУ ам-нлгпудой вибрации горизонтальной трубки или барботажной трубки, б) САУ частотой вибрации изделия, в) систему автоматического контроля герметичности изделия.

7. Проведен анализ управляемого процесса в частотной области с использованием логарифмических частотных характеристик и билинейного преобразования передаточных функций на IV плоскости, расчетным путем выбран цифровой регулятор и построены частотные и переходные характеристики для САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки, САУ компенсацией утечек пробной среды из изделия и САУ вибрации изделий.

8. Полученные теоретические и эксперимеггталыгые результаты исследований позволяют проводить контроль герметичности изделий, например, затворов трубопроводной арматуры всех классов герметичности А - D в соответствии с требованиями стандартов.

16

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

С

1. Абубакиров, Д.Р. Испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры при неравных давлениях контрольного газа и жидкости / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров // Законодательная и прикладная метрология. - 2006. - №1,-С.62-64.

2. Абубакиров, Д.Р. Влияние касательных и капиллярных напряжений на движение и диаметр жидкостного поршня горизонтальной трубки устройств испытаний изделий на герметичность / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров // Законодательная и прикладная метрология. -2006. -№4. -С.49-52.

3. Пат. 2296311 Российская Федерация, МПК8 О 01 М 3/26. Устройство контроля герметичности изделий / Жежера Н.И., Абубакиров Д.Р.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - №2005134093/28; заявл. 03.11. 2005; опубл. 27.03.2007, Бюл. №9. -7 с.

4. Пат. 2297609 Российская Федерация, МПК3 О 01 М 3/06. Способ испытания изделий на герметичность I Жежера Н.И., Абубакиров Д.Р.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - №2005135761/28; заявл. 17.11.2005; опчбл. 20.04. 2007, Бюл. №11. - 7 с

5. Пат. 2308691 Российская Федерация, МПК8 О 01 М 3/06. Способ испытания цельных или с неподвижными соединениями изделий на герметичность / Жежера Н.И.. Абубакиров Д Р.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет.-№2006114336/28; заявл. 26.04.2006; опубл. 20.10.2007, Бюл №29. - 5 с.

6. Абубакиров, Д.Р. Испытания с вибрацией изделий на герметичность жидкостью устройством с горизонтальной трубкой / Н.И. Жежера, Д Р. Абубакиров // Законодательная и прикладная метрология. - 2007. - №3. - С. 82-84.

7. Абубакиров, Д.Р. Испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием горизонтальной трубки при неравных давлениях контрольного газа и жидкости : матер, всероссийской науч.- прак. конференции «Вызовы XXI века и образование» / Н.И. Жежера, Д .Р. Лбу бакиров. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2006. - С. 39-43.

8. Абубакиров, Д.Р. Испытания изделий на герметичность устройством с барботером при сообщении изделию вибрации : матер всероссийской науч.- пракг. конференции «Итерационные евразийские процессы в науке, образовании и производстве» / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров. -Уфа: Гилем, 2006.- С. 76-80.

9. Абубакиров, Д.Р. Испытания изделий на герметичность жидкостью устройством с пузырьковой камерой при сообщении изделию вибрации : матер, всероссийской науч. конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / Д.Р Абубакиров. - Оренбург: ОГУ, 2006. - С. 87-90.

10 Абубакиров, Д.Р. Частота продольной вибрации горизонтальной трубки при испытаниях изделий на герметичность: матер, всероссийской науч - праюг. конференции «Развитие университетского комплекса как фактор повышения инновационного и образовательного потенциала региона» / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров; Оренбургский государственный университет. - Оренбург: ОГУ, 2007. - С 22- 27.

Лицензия № ЛР020716 от 02.11.98.

Подписано в печать 21.11.2008 г. Формат 60x84 '/]6. Бумага писчая. Усл. печ. листов 1,0. Тираж 100. Заказ 649.

ИПКГОУОГУ 460018, г. Оренбург, ГСП, пр. Победы, 13, Государственное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

Введение.

1 Анализ литературных источников по вибрации тел применительно к контролю герметичности.

1.1 Колебательные системы с неидеальным источником энергии.

1.2 Наклонная плоская поверхность, совершающая поступательные прямолинейные гармонические колебания параллельно плоскости наибольшего ската.

1.2.1 Основные предположения и уравнения движения частицы по плоской вибрируемой поверхности.

1.2.2 Установившиеся режимы движения частицы по вибрируемой поверхности при отсутствии подбрасывания.

1.3 Истечение жидкости из вибрирующих сосудов.

1.4 Общая характеристика объекта исследований.

1.5 Задачи исследований.

2 Утечки жидкости при вибрации через микрощели изделий, контролируемых на герметичность.23 ^

2.1 Общие положения об утечках жидкости через микрощели ^ при вибрации изделия.

2.2 Вывод уравнений расхода жидкости через микрощели при вибрации изделия.

2.3 Устройство для реализации способа контроля герметичности изделий жидкостью с использованием пузырьковой камеры при сообщении изделию вибрации.33 *

3 Основы теории измерительных устройств контроля герметичности изделий при сообщении их элементам вибрации.

3.1 Основы теории использования вибрации при контроле герметичности изделий устройствами с горизонтальной трубкой.

3.1.1 Базовый способ реализации манометрического метода контроля герметичности изделий с использованием горизонтальной трубки.

3.1.2 Способ контроля герметичности изделий использованием горизонтальной трубки, вибрируемой вдоль ее оси.

3.1.3 Невозможность отрыва жидкостного поршня от вибрируемых стенок горизонтальной трубки при контроле герметичности изделий.

3.1.4 Определение необходимой частоты продольной вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

3.2 Основы теории использования вибрации при контроле герметичности изделий устройствами с пузырьковой камерой.

3.2.1 Базовый пузырьковый способ контроля герметичности изделий с использованием пузырьковой камеры.

3.2.2 Способ контроля герметичности изделий с использованием пузырьковой камеры при сообщении вибрации барботажной трубке.

3.2.3 Определение необходимой частоты продольной вибрации барботажной трубки устройств контроля герметичности изделий с использованием пузырьковой камеры.

4 Разработка систем автоматизированного контроля герметичности изделий с использованием вибрации.

4.1 Теоретические положении по компенсационному способу контроля герметичности изделий при вибрации горизонтальной трубки.

4.2 Необходимость совершенствования гидростатического и пузырькового методов контроля герметичности изделий.

4.3 Система автоматизированного контроля герметичности изделий газом компенсационным способом с использованием вибрации и устройства с горизонтальной трубкой.

4.4 Система автоматизированного контроля герметичности изделий жидкостью компенсационным способом с использованием вибрации и устройства с горизонтальной трубкой при равных давлениях пробной жидкости и контрольного газа.

4.5 Выбор конструкции и определение передаточной функции измерительных преобразователей вибрации устройств контроля герметичности изделий.

4.6 Емкостные измерительные преобразователи систем контроля герметичности изделий.

4.7 Передаточная функция и частотные характеристики электромагнита исполнительного устройства САУ вибрацией горизонтальной трубки.

4.8 Дифференциальные уравнения давления и расхода газа от сильфонного регулирующего органа, соединенного с изделием, горизонтальной трубкой и эталонной емкостью.

4.9 Выбор сильфонов для исполнительных устройств САУ компенсации утечек газа или жидкости из изделий, контролируемых на герметичность.

5 Синтез систем автоматического управления с использованием вибрации и устройств с горизонтальной трубкой при контроле герметичности изделий.

5.1 Синтез системы автоматического управления амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

5.1.1 Функциональная и структурная схемы САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

5.1.2 Передаточная функция управляемого процесса САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

5.1.3 Частотные характеристики управляемого процесса и выбор передаточной функции регулятора САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

5.1.4 Частотные характеристики управляемого процесса с выбранным регулятором САУ амплитудой вибрации горизонтальной рубки устройств контроля герметичности изделий.

5.1.5 Переходные характеристики САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий с выбранным регулятором.

5.1.6 Реализация выбранного дискретного регулятора для САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки устройства контроля герметичности изделий в виде импульсного

RC - фильтра.

5.2 Синтез САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности.

5.2.1 Функциональная и структурная схемы САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности.

5.2.2 Передаточная функция управляемого процесса САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как апериодическим звеном второго порядка.

5.2.3 Переходные характеристики САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как апериодическим звеном второго порядка и

П или ПИ регулятором.

5.2.4 Частотные характеристики управляемого процесса САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как апериодическим звеном второго порядка при > 1.

5.2.5 Частотные характеристики управляемого процесса с цифровым ПИ регулятором САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как апериодическим звеном второго порядка при ^ > i.

5.2.6 Передаточная функция управляемого процесса САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как колебательным звеном при <1.

5.2.7 Частотные характеристики управляемого процесса и выбор передаточной функции регулятора САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как колебательным звеном при £,<1.

5.2.8 Частотные характеристики управляемого процесса с выбранным регулятором САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с объектом управления как колебательным звеном при <1.

5.2.9 Переходные характеристики САУ компенсацией утечек газа из изделия при контроле герметичности с выбранным регулятором и объектом управления как колебательным звеном при £ <1.

5.3 Синтез системы автоматического управления частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность.

5.3.1 Функциональная и структурная схемы САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность.

5.3.2 Передаточная функция управляемого процесса САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность.

5.3.3 Переходные характеристики САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность, с П или ПИ регулятором.

5.3.4 Частотные характеристики управляемого процесса САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность:.

5.3.5 Частотные характеристики управляемого процесса с выбранным ПИ регулятором САУ частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность.

6 Экспериментальные исследования воздействия вибрации на устройства контроля герметичности изделий.

6.1 Экспериментальные исследования частоты вибрации измерительных устройств систем контроля герметичности изделий.

6.1.1 Экспериментальные исследования частоты вибрации горизонтальной трубки устройств контроля герметичности изделий.

6.1.2 Экспериментальные исследования частоты вибрации барботажной трубки устройств контроля герметичности изделий.

6.2 Экспериментальные исследования по сопоставлению точности измерения утечек газа из изделия при контроле герметичности по обычному и компенсационному способам.

Актуальность темы. Многие промышленные изделия работают в условиях эксплуатации при избыточном давлении рабочей среды. К таким изделиям относятся трубопроводы различного назначения, стационарные сосуды на промышленных предприятиях, сосуды на подвижной технике, различные виды трубопроводной арматуры. Важнейшим параметров работоспособности изделий является герметичность. Из практики эксплуатации подобных изделий известно, что они подвергаются различным вибрационным воздействиям от перемещения машины или агрегата по поверхности или от прохождения жидкой или газообразной рабочей среды в технологическом оборудовании.

В работах Сажина С.Т. [91], Гуревича Д.Ф. [33, 34], Долотова A.M., Огар П.М. [36], Кондакова JI.A. [56, 101] рассмотрены основы теории уплотнений и уплотнительной техники. Способы и устройства контроля герметичности освещены во многих отечественных [38, 80-82] и зарубежных [50-53] авторских свидетельствах и патентах, сайтах Интернета и научно-технической литературе [24, 26-30, 32, 37, 40, 41, 65, 68, 71, 87-90, 92, 99, 100, 105]. Общие вопросы автоматизации технологических процессов и производств рассмотрены в работах [2, 11, 22, 23, 35, 56, 61, 63, 75-78, 91, 97, 98, 101, 102, 106].

Однако в этих работах не рассматривается вопросы влияния вибрации на повышение эффективности контроля герметичности изделий за счет интенсификации утечек пробной среды через микрощели изделий, испытываемых на герметичность, и совершенство-1 ~ вания устройств, используемых в системах автоматизированного контроля герметичности. Общие вопросы вибрации и применения вибрации в технике приводятся в работах [12-15, 31, 67].

Известно, что при контроле герметичности изделий современными методами при статическом давлении и при получении результатов измерений, утверждающих о герметичности изделий в соответствии с установленными требованиями, при работе в реальных условиях эти изделия оказываются негерметичными.

В условиях растущей потребности в проведении испытаний изделий на герметичность исследования по совершенствованию методов контроля герметичности изделий и разработке систем автоматизированного контроля герметичности изделий по утечкам пробной среды с использованием вибрации как применительно к элементам устройств контроля герметичности, так и к непосредственно испытываемым на герметичность пробной средой изделиям являются актуальными.

Целью работы является повышение эффективности контроля герметичности промышленных изделий путем создания автоматизированных систем контроля и управления с использованием вибрации как в устройствах контроля герметичности изделий, так и при сообщении вибрации изделиям, испытываемым на герметичность.

На основании поставленной цели сформулированы следующие задачи.

1. Разработка и теоретические исследования метода автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении испытываемому изделию вибрации.

2. Разработка и исследование компенсационного способа автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении вибрации испытываемому изделию.

3. Теоретические и экспериментальные исследования работоспособности горизонтальной и барботажной трубок устройств контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации.

4. Разработка систем автоматизированного контроля герметичности изделий гидростатическим и пузырьковым методами с использованием вибрации.

5. Синтез и исследование цифровых систем автоматического управления амплитудой вибрации горизонтальной трубки, частотой вибрации изделия, испытываемого на герметичность, компенсацией утечек пробной среды из изделия при контроле его герметичности.

Настоящая работа выполнена в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы №01000000120 "Разработка интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и управления" (2000 г. - н.в.) кафедры систем автоматизации производства ОГУ.

Объект исследований. В качестве объекта исследований в работе рассматриваются производственные процессы контроля герметичности изделий, включающие методы и способы контроля, средства и системы контроля и управления.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического управления, методы проектирования цифровых систем автоматического управления, методы механики жидкостей и газов.

Научная новизна работы.

Теоретические положения к методу контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации.

Обоснование возможности использования компенсационного способа контроля герметичности изделий при сообщении им вибрации и основы расчета сильфонного регулирующего органа, используемого при компенсационном способе контроля герметичности изделий.

Аналитические зависимости по расчету необходимой частоты вибрации горизонтальной трубки и барботажной трубки пузырьковой камеры при контроле герметичности изделий.

Практическая значимость работы.

Предложен и исследован метод контроля герметичности изделий с использованием вибрации, позволяющий интенсифицировать утечки пробной среды через микрощели и повысить эффективность контроля герметичности изделий.

Предложен и исследован компенсационный способ контроля герметичности изделий применительно к устройствам с горизонтальной трубкой при испытаниях изделий пробной жидкостью или газом, позволяющий повысить точность контроля герметичности изделий.

Разработаны системы автоматизированного контроля герметичности изделий при сообщении вибрации изделию, испытываемому па герметичность, и элементам устройств контроля герметичности изделий с использованием горизонтальной трубки и пузырьковой камеры.

Предложены инженерные методики проектирования САУ амплитудой вибрации горизонтальной и барботажной трубки, САУ вибрации изделия, испытываемого на герметичность, САУ компенсацией утечек среды из изделия для условий применения объекта управления как колебательного звена и как апериодического звена второго порядка.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в тресте «Оренбургмежрайгаз», ООО Научно-производственное предприятие «ТАН» (г. Оренбург).

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Интеграционные евразийские процессы в науке, образовании и производстве» (Уфа, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Вызовы XXI века и образование» (Оренбург, 2006), Всероссийской научной конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2007).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ [1, 43-49,83-84], в том числе 3 статьи в научных журналах, получено 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников из 107 наименований. Общий объем работы 184 страницы, в том числе 104 страницы машинописного текста, 75 рисунков и 13 таблиц.

Основные результаты и выводы работы

1. Разработан и теоретически обоснован метод контроля герметичности изделий жидкостью или газом с использованием вибрации, который может применяться в сочетании с известными методами контроля герметичности, например, манометрическим, гидростатическим или пузырьковым.

2. Полученные теоретические зависимости по предложенному методу позволяют определять мгновенные (текущие) расходы среды через щели изделий в течение периода вибрационного воздействия на изделие, средние суммарные и отдельные составляющие расхода среды через щели от статического давления и от динамического давления, создаваемого за счет вибрации изделия.

3. Разработан компенсационный способ контроля герметичности изделий применительно к манометрическому и гидростатическому методам с использованием горизонтальной трубки, позволяющий повысить точность контроля герметичности изделий на 15-30 %.

4. Выведены аналитические выражения, позволяющие определить необходимую частоту и амплитуду продольной вибрации горизонтальной трубки и барботажной трубки устройств контроля герметичности изделий в зависимости от диаметра горизонтальной или барботажной трубки и типа жидкости поршня горизонтальной трубки (вода, ртуть, этиловый эфир) или типа жидкости в пузырьковой камере.

5. Выведены дифференциальные уравнения давления и расхода газа, создаваемых сильфонным регулирующим органом, соединенным с изделием, горизонтальной трубкой и эталонной емкостью для компенсационного способа контроля герметичности изделий.

6. Разработаны системы автоматизированного контроля герметичности изделий пробным газом или пробной жидкостью (шесть вариантов) при подведении к изделию вибрации с использованием устройств с горизонтальной трубкой или пузырьковой камерой, каждая из которых содержит: а) САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки или барботажной трубки, б) САУ частотой вибрации изделия, в) систему автоматического контроля герметичности изделия.

7. Проведен анализ управляемого процесса в частотной области с использованием логарифмических частотных характеристик и билинейного преобразования передаточных функций на Ж плоскости, расчетным путем выбран цифровой регулятор и построены частотные и переходные характеристики для САУ амплитудой вибрации горизонтальной трубки, САУ компенсацией утечек пробной среды из изделия и САУ вибрации изделий.

8. Полученные теоретические и экспериментальные результаты исследований позволяют проводить контроль герметичности изделий, например, затворов трубопроводной арматуры всех классов герметичности А - О в соответствии с требованиями стандартов.

1. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Под ред. Ю.М. Соломенцева и В.Г. Митрофанова. —М.: Машиностроение, 1986. -255 с.

2. A.c. 1546863 СССР. Способ испытания изделий на герметичность / Н.И. Жежера, Н.И. Тюков, Д.Н. Жежера (СССР).-№ 4396194/25-28 ; Заяв. 24.03.88 ; Опубл. 28.02.90, Бюл. №8.-4 с.

3. A.c. 1552033 СССР. Устройство для контроля герметичности изделий / Н.И. Жежера, Н.И. Тюков, Д.Н. Жежера (СССР). -№4444826/25-28 ; Заявл. 20.06.88 ; Опубл. 23.03.90, Бюл. №11.-6 с.

4. A.c. 1613901 СССР. Способ испытания изделий на герметичность / Н.И. Жежера, Н.И. Тюков, Д.Н. Жежера, И.В. Чапалда, Ю.Р. Владов (СССР). -№ 4655765/25-28 ; Заявл. 27.02.89 ; Опубл. 15.12.90, Бюл. №46.-6 с.

5. A.c. 1810775 СССР.Способ контроля герметичности полых изделий / Ю.Р. Владов, Н.И. Жежера, Р.Т. Абдрашитов (СССР). -№ 4913620/28 ; Заявл. 17.12.90 ; Опубл. 23.04.93, Бюл. №15.-6 с.

6. A.c. 1232975 СССР. Устройство для контроля герметичности/ Е.Л. Овчинников, В.А. Хохлов, А.И. Андерсон (СССР).-№3856192/25 ; Заяв.24.12.84 ; Опуб.23.05.86, Бюл.№19.- 1 с.

7. A.c.1226098 СССР. Способ контроля герметичности/ А.И. Снилициков, В.И. Хохлов, А.И. Андерсон (СССР).-№3716008/25-28; Заяв. 28.03.84; Опуб.23.04.86, Бюл. №15. 1 с.

8. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика: справочное пособие / Т.М. Башта. — М. : Машиностроение, 1971. — 672 с.

9. Бесекерский, В.А. Микропроцессорные системы автоматического управления / В.А. Бесекерский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиатди-нов. Л. : Машиностроение, 1988. —365 с.

10. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. -М. : Наука, 1975. -576 с.

11. Блехман И. И. Вибрационная механика / И. И. Блехман. М. : Изд-во «Физматлит» ВО «Наука», 1994. - 400 с.

12. Блехман, И. И. Синхронизация динамических систем / И. И. Блехман М. : Изд-во «Наука», 1971 - 894 с.

13. Блехман, И.И. Нелинейные эффекты при истечении жидкости из вибрирующих сосудов : доклады Академии Наук / И.И. Блехман, Л.И. Блехман, Л.А. Вайсберг, В.Б.Васильков, К.С. Якимова. М. : Изд-во «Наука», 2003.- том 391, №2. - С. 185-188.

14. Боголюбов, H.H. Теория возмущений в нелинейной механике / H.H. Боголюбов : Институт строительной механики АН УССР.-№14. ИСМ АН УССР, 1950. - 125с.

15. Браславский, Д.А. Точность измерительных устройств / В.В. Петров. М. : Машиностроение, 1976. - 312 с.

16. Вешеневский, С. Н. Расчет характеристик и сопротивлений для электродвигателей / С. Н. Вешеневский. — М. : Госэнергоиздат, 1955 287 с.

17. Вибрации в технике: справочник / В.Н. Челомей, В. В. Болотин. М. : Машиностроение, 1978. - Т. 1. — 352 с.

18. Вибрации в технике: справочник / В.Н. Челомей, И.И. Блехман. — М.: Машиностроение, 1979. —Т. 2. — 351 с.

19. Вибрации в технике: справочник / В.Н. Челомей, Э.Э*. Ла-вендел. -М. : Машиностроение, 1981. -Т. 4. 509 с.

20. Вибрации в технике: справочник / В.Н. Челомей, М.Д. Ген-кина. М.: Машиностроение, 1981. -Т. 5. - 496 с.

21. Воронов, A.A. Основы теории автоматического управления / A.A. Воронов. -М. : Энергия, 1966. 365 с.

22. Гийон М. Исследование и расчет гидравлических систем / М. Гийон. М. : Машиностроение, 1964. -388 с.

23. Голубев, А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов / А.И. Голубев. -М. : Машиностроение, 1984. -212 с.

24. Гомельский, Ю.С. Электрические элементы электрогидравлических устройств автоматики / Ю.С. Гомельский. — М. : Энергия, 1968. 144 с/

25. ГОСТ 2798-80. Радиаторы водяные дизелей тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин. (Сердцевины. Общие технические условия). Введ. с 01.01.80.-М. : Изд-во стандартов, 1979. -6 с.

26. ГОСТ 18353-79 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М. : Издательство стандартов, 1987. -17 с.

27. ГОСТ 24054-80. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования Введ. 01.01.81. -М. : Изд-во стандартов, 1987. -18 с.

28. ГОСТ 9544-93 Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов. М. : Издательство стандартов, 1995.- 18 с.

29. ГОСТ 25136-82. Соединения трубопроводов. Методы испытаний на герметичность. Введен 01.01.83. -M. : Изд-во стандартов, 1986. -21 с.

30. ГОСТ 21.404-85. Функциональные схемы автоматизации. Введен 01.01.86. -М. : Изд-во стандартов, 1986. -12 с.

31. Григорьев, Л.Я. Самокомпенсация, вибрация и сотрясение трубопроводов / Л.Я. Григорьев. — Л. : Энергоатомиздат, 1985.- 160 с.

32. Гуревич, Д.Ф. Справочник конструктора трубопроводной арматуры / Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков. -Л. : Машиностроение, 1987. -518 с.

33. Гуревич, Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры / Д.Ф. Гуревич. -Л. : Машиностроение, 1969. -888 с.

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

35. Долотов, A.M. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов / A.M. Долотов, П.М. Огар, Д.Е. Чегодаев. М. : Издательство МАИ, 2000. - 294 с.

36. Егоров, К.В. Методика расчета технологических режимов проверки герметичности приборов с замкнутым объемом / К.В. Егоров, Е.Г. Капцов, А.К. Егоров. Мю : Приборы и системы управления. -1994. -№1. - С. 34-35.

37. Емельянов, А.И. Исполнительные устройства промышленных регуляторов / А.И. Емельянов, В.А. Емельянов. — М.: Машиностроение, 1975.— 224 с.

38. Емцев, Б.Т. Техническая гидромеханика / Б.Т. Емцев. -М. : Машиностроение, 1987. 440 с.

39. Жежера, Н.И. Развитие теории и совершенствование автоматизированных систем испытаний изделий на герметичность : дисс.д-ра техн. наук : 05.13.16 / Н.И. Жежера. Оренбург : ГОУ ОГУ, 2004. - 441 с.

40. Жежера, Н.И. Автоматизация контроля герметичности полых изделий: Монография / Н.И Жежера. Оренбург : ОГУ, 2001.- 185 с.

41. Жежера, Н.И. Микропроцессорные системы автоматизации и управления / Н.И. Жежера. учебное пособие. - изд. 2-е перераб. и доп. / Рекомендовано к изданию УМО AM. - Оренбург : ОГУ, 2001.- 81 с.

42. Жежера, Н.И. Испытания изделий на герметичность жидкостью с использованием пузырьковой камеры при неравных давлениях контрольного газа и жидкости / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров//

43. Законодательная и прикладная метрология. — М.: 2006. -№1.-С.62-64.

44. Жежера, Н.И. Испытания с вибрацией изделий на герметичность жидкостью устройством с горизонтальной трубкой / Н.И. Жежера, Д.Р. Абубакиров // Законодательная и прикладная метрология. М.: 2007. -№3.- С. 82-84.

45. Жуковский, Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах / Н.Е. Жуковский. М. : Гостоптехиздат, 1978. - 251 с.

46. Заявка №1464825 Великобритания, МКИ2 G01M 3/02, Omega louis brandt fre re sa ; Заяв. July 1975; Опуб. 16.02.77; -le.

47. Заявка 52-34397 Япония, МКИ G01 M3/32. Устройство для обнаружения течи в герметических корпусах; Заяв.30.06.72; Опуб.2.09.77.

48. Заявка №2310558 Франция. МКИ G01 МЗ/24. Dispositif de-tecture de fuites d'air notamment pour le controle de l'etancheite des habbacies des véhiculé automobiles; Заяв. 7.05.75; Опубл.7.01.77.

49. Заявка 58-47014 Япония, МКИ G01 М23/28. Устройство для сигнализации об утечке жидкости; Заяв. 761012; 51-121288; Опубл.20.10.83

50. Иващенко, H.H. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем / H.H. Иващенко. М. : Машиностроение, 1978. -736 с.

51. Изерман, Р. Цифровые системы управления: Перевод с английского / Р. Изерман . -М. : Мир, 1984. -541 с.

52. Кондаков, J1.A. Уплотнение гидравлических систем / J1.A. Изерман. — М. : Машиностроение, 1972. 240 с.

53. Кононенко, В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением / В.О. Кононенко. —М. : Изд-во «Наука», 1964. 253 с.

54. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы: Перевод с американского / Г. Корн, Т. Корн. — М. : Наука, 1984. —83 1 с.

55. Корячко, В.П. Теоретические основы САПР / В.М. Курейчик, И.П. Норенков. -М. : Энергоатомиздат, 1987. —400 с.

56. Краснов, Н.Ф. Аэродинамика / Н.Ф. Краснов. -М. : Высшая школа, 1971.-632с.

57. Кремлевский, П.П. Расходомеры и счетчики количества / П.П. Кремлевский. -М. : Машиностроение, 1989. — 701 с.

58. Куо, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Перевод с английского / Б. Куо. —М. : Машиностроение, 1986. — 448 с.

59. Ланис, В.А. Техника вакуумных испытаний / В.А. Ланис, Л.Е. Левина. М. : Госэнергоиздат, 1963. -264 с.

60. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцян-ский. -М. : Наука, 1987. 840 с.

61. Лысов, В. Е. Теория автоматического управления. Основы линейной теории автоматического управления / В.Е. Лысов. — Самара : Самар. гос. техн. ун-т., 2001. — 200 с.

62. Майер, Э. Торцовые уплотнения: Пер. С нем / Э. Майер. -М. : Машиностроение, 1970. -272 с.

63. Мартышкин, В. С. Установка для изучения динамических характеристик строительных материалов. Сб. «Динамические свойства строительных материалов» / B.C. Мартышкин. М. : Изд-во Стройиздат, 1940.- 240 с.

64. Математический энциклопедический словарь / Под ред. Ю.В. Прохоров. -М. : Советская энциклопедия, 1988. -847 с.

65. Методы и средства контроля герметичности гидрогазовых систем летательных аппаратов / Под ред. А.С. Винысова. Владивосток : Дальнаука, 2000. -187 с.

66. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений / А.К. Митропольский. М. : Наука, 1971. — 481 с.

67. Моисеев, Н.Н. Математические задачи системного анализа / Н.Н. Моисеев. -М. : Наука, 1981.-488 с.

68. Моль, Р. Гидропневмоавтоматики: Перевод с французского / Р. Моль. М.: Машиностроение, 1975. —352 с.

69. Нагорный, В.С. Устройства автоматики гидро- и пневмоси-стем / В.С. Нагорный, А.А. Денисов. —М. : Высшая школа, 1991. — 367 с.

70. Ордынцев, В.М. Математическое описание объектов- автоматизации / В.М. Ордынцев. М. : Машиностроение, 1965. -360 с.

71. Основы кибернетики. Теория кибернетических систем / Под ред. К.А. Пупкова. М. : Высшая школа, 1976. - 408с.

72. Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е.М. Душина. Л. : Энергоатомиздат, 1987. - 480с.

73. Пат. 2234069 Российская Федерация, МПК в 01 М 3/06. Ус-тойство контроля герметичности изделий / Н.И. Жежера, А.И. Сердюк, Е.С. Куленко, А.В. Ведехин. Приоритет от 01.11. 2002. Опубл. 10.08. 2004. Бюл. №22.

74. Пат. 2247956 Российская Федерация, МПК в 01 М 3/06. Способ испытания изделий на герметичность / А.И. Сердюк, Н.И. Жежера, Е.С. Куленко. Приоритет от 28.10. 2003. Опубл. 10.03. 2005. Бюл. №7.

75. Пат. 2282167 Российская Федерация, МПК в 01 М 3/06. Устройство контроля герметичности изделий / Н.И. Жежера, А.В. Афанасьев. Приоритет от 20.12. 2004. Опубл. 20.08. 2006. Бюл. №23.

76. Пат. 2296311 Российская Федерация, МПК8 в 01 М 3/06. Устройство контроля герметичности изделий / Н.И. Жежера, Д. Р. Абубакиров. Приоритет от 03.11. 2005. Опубл. 27.03. 2007. Бюл. №9.

77. Пат. 2297609 Российская Федерация, МПК8 в 01 М 3/06. Способ испытания изделий на герметичность / Н.И. Жежера,

78. Д. Р. Абубакиров. Приоритет от 17.11.2005. Опубл. 20.04. 2007. Бюл. №11.

79. Пат. 2308691 Российская Федерация, МПК8 G 01 М 3/06. Способ испытания цельных или с неподвижными соединениями изделий на герметичность / Н.И. Жежера, Д. Р. Абубакиров. Приоритет от 26.04. 2006. Опубл. 20.10. 2007. Бюл. №29.

80. Перевощиков, С.И. Гидродинамическая вибрация насосных агрегатов / С.Н. Перевощиков. — Тюмень : Изд-во Тюменск. Нефте-газ. ун-та, 1997. 108 с.

81. Пневматические устройства и системы в машиностроении: справочник / Под редакцией Е.В. Герц. -М. : Машиностроение, 1981. 408с.

82. Попов, Д.Н. Динамика и регулирование гидропневмосистем / Д.Н. Попов. -М. : Машиностроение, 1987. 464 с.

83. Попов, Е.П. Автоматическое регулирование и управление / Е.П. Попов. -М. : Машиностроение, 1966. 346 с.

84. Попов, Е.П. Динамика систем автоматического регулирования / Е.П. Попов. М. : Гостехиздат, 1954. -800 с.

85. Попов, Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах / Е.П. Попов. — М. : Наука, 1973. -458 с.

86. Савостьянов, В.П. Расчет и конструирование деталей аппаратуры САУ / В.П. Савостьянов, Г.А. Филатова, В.В. Филатов. — М. : Машиностроение, 1982. — 328 с.

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

88. Самарин, A.A. Вибрации трубопроводов энергетических установок и методы их устранения / A.A. Самарин. — М. : Энергия, 1989.- 288 с.

89. Самсонов, В.Н. Методы расчета и проектирования оборудования для стендовых вибрационных испытаний сложных технических систем : диссд-ра техн. наук : 05.13.16 / В.Н. Самсонов. —1. Самара: 2002. 384 с.

90. Сердюк, А.И. Методические указания по выполнению проектных расчетов ГПС механообработки / А.И. Сердюк. Оренбург : ОГУ, 1999.-35 с.

91. Сердюк, А.И. Методические указания по эксплуатации интегрированной системы расчета и моделирования ГПС механообработки «Каскад» / А.И. Сердюк. Оренбург : ОГУ, 1999.- 50 с.

92. СНиП 3.05.05-84 "Технологическое оборудование и технологические трубопроводы" Введен: Постановление Госстроя СССР от 7.05.84. Действие: с 1.01.85.

93. СНиП IV-5-82 Сборник 25. Магистральные трубопроводы газонефтепродуктов. Постановление Госстроя СССР от 30.06.82 N169 СНиП от 30.06.82 N IV-5-82. Сборник от 30.06.82 N 25 ЕРЕР.

94. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа : справочное пособие / Под редакцией Ю.М. Котелев-ского. М. : Недра, 1976. -496 с.

95. Справочник проектировщика автоматизированных систем управления технологическими процессами / Под редакцией Г.Л. Смилянского. -М. : Машиностроение, 1983. —527 с.

96. Теория автоматического управления / Под ред. A.A. Воронова. —М. : Высшая школа, 1977. — 4.1,2.

97. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер ; под общ. ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. М. : Машиностроение, 1986. -464 с.

98. Химченко, Н.В. Неразрушающий контроль в химическом нефтяном машиностроении / Н.В. Химченко, В.А. Бобров. -М. : Машиностроение. 1978. 264 с.

99. Элементы приборных устройств: справочник / под редакцией О.Ф. Тищенко, Л.Т. Киселева, А.П. Коваленко и др.. М. : Высшая школа, 1982. -304 с.

100. Яблонский А. А.Курс теории колебаний / A.A. Яблонский, С.С. Норейко. —М. : Высшая школа, 1966. — 256 с.

101. Rocard Y. Dinamique generate des vibrations. Masson, Paris, 1949. 127 p.

102. J.L Ryan, D.L.Roper: Process vacuum system, design and operation; McGraw-Hill Book Company, New York, 1986.- 112 p.

103. Nigel Harris: Modem vacuum practice, McGraw-Hill Book Company Europe, Berkshire, England, 1989.-214 p.