автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование и разработка обобщенных моделей управления жизненным циклом малых холодильных машин в аспекте CALS-технологий

На правах рукописи

ЧИСТЯКОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННЫХ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕНЫМ ЦИКЛОМ МАЛЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН В АСПЕКТЕ САЬ5-ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность05.02.13 — Машины, агрегаты и процес (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шахты 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Перш и н Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ефимов Николай Николаевич

кандидат технических неук, профессор Романович Жорж Александрович

Ведущая организация: ЗАО «Рембытгехника», г.Ставрополь

Зашита состоится 26 декабря 2006 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета № К 212.313.01 при ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» по адресу ул. Шевченко, 147, ауд. №2247

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российсквго государственного университета экономики и сервиса

Автореферат разослан 25 ноября 2006 г.

Учений секретарь

диссертационного совета К 212.313.01

Куренова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ'

Актуальность темы

Одной из современных научно-технических проблем является проблема системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии, сформулированная как проблема С ALS-тех пологий (Continuous Acqusition arid Life cycle Support). Дословно аббревиатура CALS означает «непрерывность поставок продукции и поддержки её жизненного цикла». Вторая часть определения заключается в «оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации», в том числе путем разработки и внедрения интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).

б большинстве ведущих стран мира имеются специализированные организации, центры по исследованию и решению задач по этой проблеме (в Росси таким центром является AHO НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»).

Отмеченная проблема прямо или косвенно отражена в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики России в области науки. К таким документам относятся: «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации», «Перечень критических технологий Российской Федерации», утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. Одним из приоритетных направлений исследований в рамках этих документов является направление «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, CAM-, CAE-технологии)».

Из приведенного анализа состояния проблемы системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии следует очевидный вывод о ее актуальности. Одновременно с этим очевидно к то, что решение этой проблемы в настоящее время связывается с использованием соответствующей информационной инфраструктуры, информационной поддержки этих объектов.

4 Работа выполнена при активной научной поддержке п вопросах исследование холодильник ыашнн каодвдала таигическик наук, доцента кафедры МАШ ЮРГУЭС A.B. Кожешчекко,

На наш взгляд, решение этой проблемы будет более эффективным, если информационная поддержка будет сопровождаться использованием единых для определенного класса технических систем обобщенных математических и иных моделей управления жизненным циклом этих объектов и их аналогов.

Актуальность диссертационной работы непосредственно для сферы бытового облуживания определяется тем, что в последние годы в практике использования бытовых машин и приборов (БМП) наметилась устойчивая тенденция интеграционных процессов между отечественными и зарубежными фирмами. Это касается, в частности, совместных разработок, производств, решения вопросов технической эксплуатации, взаимозаменяемости и модернизации холодильной техники. В настоящее время у населения Российской Федерации используется, например, такая бытовая холодильная техника как NORD, 1NDESIT, АТЛАНТ и др. Несомненно, что результаты этих, интеграционных процессов, будут более эффективными при использовании разработчиками, производителями, потребителями и работниками сервисных служб единых моделей, критериев управления жизненным циклом холодильных машин определенного класса.

В полной мере эта проблема относится к отечественным образцам холодильной техники. Управление их техническим состоянием на различных стадиях жизненного цикла на основе обобщенных моделей и единых критериев качества функционирования также является актуальной задачей.

Естественно, что для системной поддержки жизненного цикла этих образцов должны использоваться обобщенные, ориентированные на заданное качество функционирования модели, В основе таких моделей и в целом методологии должно быть заложено подобие процесса функционирования холодильных машин определенного класса по заданным критериям качества процесса функционирования установленных аналогов. Очевидно также, что разработка и использование обобщенных математических моделей поддержки жизненного цикла холодильной техники связаны с поиском новых методологических подходов.

Потенциал же современных научных направлений представляет, в основном, в распоряжение науки и практики лишь частные, соответствующие целям иссле-

дования, модели. Каждая из этих моделей имеет свои допущения, критерии оценки качества, а, следовательно, в различной степени позволяет отображать или воспроизводить в условиях однозначности систем-оригиналов объективные закономерности функционирования систем-аналогов.

Это относкгся, например, к таким научным направлениям, как теория подобия (работы Кирпичева М.В., Гухмана A.A., Геронимуса Б.В., Веникова В.А., Венико-ва Г.В., Северцева H.A., Седова Л.И. и др.), обобщенный анализ (работы Гухмана A.A., Зайцева A.A.), синергетики (работы Берже П., Помо И., Видаль Р, Колесникова А.А.и др.), функциональной взаимозаменяемости (работы Якушева А.ИЧ Никифорова А.Д.и др.). Анализ основных положений этих научных направлений показывает, что предлагаемые ими методы исследования также ориентированы на решение частных задач частными моделями, а не комплекса задач посредством использования обобщенных моделей функционирования, единых для определенного класса технических систем и различных этапов их жизненного цикла. Поэтому актуальной является и проблема создания и отработки обобщенных моделей подобия функционирования технических систем.

Отдельные элементы управления жизненным циклом холодильной техники в аспекте CA LS-тех пологий разрабатываются и используются как у нас в стране, так и за рубежом. Так, кафедра «Холодильные машины и установки» Дальрыб-втуза совместно с ЗАО «ТРАНЗАС» разработали и создали тренажерный комплекс «Холодильная установка»; датская компания «Данфосс» предлагает несколько возможных решений, которые могут повысить экономическую эффективность проектирования, исследования и эксплуатации систем охлаждения.

Таким образом, с позиции отмеченной проблемы, тема диссертационной работы, посвященная разработке методик и моделей управления жизненным циклом ходильной техники на основе метода подобия функционирования технических систем, является актуальной.

Целью диссертационного исследования является создание научно-обоснованных методик и единых для конкретного вида холодильной техники

обобщенных моделей управления ее жизненным циклом в аспекте CALS-технологий.

Задачами диссертационного исследования являются:

а) исследование современного состояния проблемы, методов и средств управления жизненным циклом холодильной техники (ХТ) на этапах ее проектирования, производства, технической эксплуатации и модернизации в аспекте С ALS-технологий ;

б) разработка теоретических основ создания обобщенных моделей управления жизненным циклом ХТ;

в) разработка структурно-функциональной модели функционирования малой холодильной машины (ХМ);

г) создание универсальных математических моделей бытовых холодильников компрессионного типа;

д) разработка алгоритмов и программ (моделей) управления жизненным циклом ХМ;

е) апробация обобщенных моделей управления качеством функционирования бытовых холодильников компрессионного типа на отдельных этапах их жизненного цикла;

ж) подготовка рекомендаций по практическому внедрению результатов диссертационного исследования.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является бытовой холодильный прибор компрессионного типа. Предметом исследования является система обобщенных моделей управления жизненным циклом бытового холодильного прибора компрессионного типа в составе структурно-функциональных, математических моделей подобия функционирования и моделей принятия решений.

Методы исследования

В работе использованы научные положения метода анализа и обобщения информации по исследуемой проблеме; теорий подобия и размерностей; метода подобия функционирования технических систем; обобщенного анализа, модели-

рования, принятия решений, системного подхода; теорий алгоритмов и программирования. Экспериментальная апробация выдвинутых теоретических положений и моделей выполнялась на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения» ГОУ ВПО ЮРГУЭС с использованием экспериментальных стендов, методов и средств исследований, защищенных авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1) установлено, что для управления жизненным циклом определенного класса холодильной техники на этапах ее проектирования, технической эксплуатации, модернизации и исследования взаимозаменяемости в качестве единых моделей необходимо использовать обобщенные модели в составе структурно-функциональных моделей, моделей подобия функционирования и моделей принятия решений;

2) выдвинуты и научно обоснованы основные теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;

3) разработана методика создания математических моделей подобия функционирования холодильной техники компрессионного типа, как единых для использования на всех этапах ее жизненного цикла (проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость и модернизация) моделей;

4) впервые разработаны алгоритмы и программы формирования и реализации моделей принятия решений при управлении жизненным циклом холодильной техники компрессионного тина.

Достоверность результатов полученных в ходе исследования, обеспечивается:

- использованием в качестве теоретической базы фундаментальных исследований, работ отечественных и зарубежных авторов и фирм по вопросам использования САЬБ-технологий и, в частности, в области холодильной техники;

— использованием современных методов исследований, в том числе апробированных экспериментальных исследований, применением персональных компьютеров и пакета прикладных программ, в том числе разработанных автором;

— апробацией теоретических выводов, представленных на научных конференциях, а также в опубликованных работах.

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях в ГОжно-Росснйском государственном университете экономики и сервиса, на международных конференциях в Пензе, Орле, Луганске. По результатам работы автор был награжден в 2002 году дипломом Минобразования РФ за лучшую научную студенческую работу.

Результаты работы, выводы и рекомендации использованы предприятиями по ремонту и техническому обслуживанию бытовых холодильников компрессионного типа.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в ЮжноРоссийском государственном университете экономики и сервиса при подготовке специалистов по дисциплинам «Бытовые машины и приборы», «Диагностика бытовых машин и приборов», «Проектирование бытовой холодильной техники».

Основное содержание диссертационной работы отражено в 7 публикациях в журналах (в том числе рецензируемых), сборниках трудов и материалах конференций.

Ряд положений диссертации изложены в отчете по госбюджетной НИР Г-34.1.МР «Разработка научно-технических методов исследования и решения проблем подобия функционирования системы техника-технология-продукция» (Ха ГР 01.200.210362, ннв. № 032.0600891).

Поданы заявки на выдачу свидетельства на программный продукт и патента на «Способ исследования взаимозаменяемости подсистем компрессионного холодильника».

Личное участие автора в получении результатов. Основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. К таким результатам относятся, например: обзор публикаций и положений, существенных для исследования научных теорий; выбор методов исследования; разработаны теоретические положения метода подобия функционирования технических систем в аспекте создания математических моделей управления жизненным циклом холодильной техники; структурно-функциональная модель бытового компрессионного холодильника и математическая модель подобия функционирования его подсистем и систем; алгоритмы и программы получения критериев подобия функционирования и управления техническим состоянием подсистем холодильника; апробация выдвинутых теоретических положений научного исследования.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

- основные принципы определения состава и создания обобщенных моделей у правлен и я жизненным циклом холодильной техники;

- теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;

- методика создания математических моделей подобия функционирования подсистем малых холодильных машин компрессионного типа для таких этапов их жизненного цикла, как проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость, модернизация;

- алгоритмы и программы формирования и реализации математических моделей в качестве моделей принятия решений при управлении жизненным циклом малых холодильных машин компрессионного типа;

- рекомендации по управлению жизненным циклом компрессионных холодильников бытового назначения на этапах их проектирования, испытания, исследования взаимозаменяемости, модернизации.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее выводы и результаты на основе принятого или рассчитанного критерия качества функционирования аналога холодильных машин компрессионного типа позволяют принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам достиже-

ни я, оценки, сохранения или изменения этого качества на конкретных этапах их жизненного цикла. Основные положения методики и моделей управления жизненным циклом холодильной машины могут быть использованы как проектными, научно-исследовательскими организациями, так и при технической эксплуатации этих машин, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий сферы сервиса бытовых машин и приборов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цепь к сформулированы задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации результатов исследования.

В первой главе проведен анализ мирового и общественного опыта в области управления жизненным циклом технических систем. Отмечены положительные тенденции в становлении и развитии CALS (ИПИ) — технологий в Российской Федерации и внимание к ним со стороны правительства.

Установлено, что в области холодильной техники имеется определенный опыт по созданию элементов CALS-технологиЙ на основе информационных моделей и средств. Показано, что в Российской Федерации таким опытом обладают, например Дальрыбвтуз и филиалы зарубежных фирм (например, Ростовский филиал фирмы Danfoss (Дания)). На основе указанного анализа автором работы установлено, что для эффективного внедрения основных идей CALS-технологнй в сферу производства, реализации и эксплуатации холодильной техники необходимо создание обобщенных, единых для определенного класса этого вида техники, моделей. Эти модели должны включать структурно-функциональные модели, математические модели, единые для описания и управления состояниями аналогов определенного класса в процессе различных этапов их жизненного цикла и, наконец, моделей принятия решений на этих этапах,

В этой главе выполнен анализ современных моделей в области холодильной техники и термодинамических процессов. Отмечено, что в наибольшей степени идеи создания обобщенных математических моделей управления жизненным

циклом ходильной техники отвечают критериальные уравнения (Ван-дер-Ваальса, Берло, Дитеричи, и тл.) и критерии подобия (Рейнольдса, Нуссельта, Прандтля, Пекле и т.п.). Однако все эта уравнения к критерии являются все же частными, а не обобщенными, пригодными для решения задач управление жизненным циклом ходильной техники.

Поэтому, автором диссертации предложено для разработки обобщенных математических моделей рассматриваемого назначения использовать метод подобия функционирования технических систем, который разрабатывается и исследуется в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса.

Вторая глава посвящена разработке теоретических основ создания математических моделей подобия функционирования подсистем и систем холодильной техники.

Установлены необходимые и достаточные условия подобия функционирования. К таким условиям относятся:

— функциональное и размерное соответствие комплексов параметров внешних задающих и возмущающих (управляющих) воздействий подсистем холодильных машин их соответственным выходным характеристикам;

— подобие функционирования подсистем их аналогу (в частном случае самой подсистеме или ее заданному состоянию);

— подобие функционирования исследуемой системы холодильной машины ее аналогу (в частном случае самой системе или ее заданному состоянию);

— условия однозначности аналога и исследуемой системы холодильной машины; наличие целевой модели подобия функционирования системы, соответствующей конкретной задаче исследования на данном этапе жизненного цикла холодильной машины.

Сформированы принципы синтеза критериев подобия функционирования технических систем, и обосновывается тезис об этих критериях как обобщенных параметрах функционирования холодильных машин.

Установлено, что к критериям качества функционирования холодильных машин относятся частные (определяющие) и обобщенные (определяемые) кри-

терии, индикаторы и инварианты подобия функционирования. Основным принципом формирования критериев является необходимость учета в критериальных выражениях для соответственных выходных характеристик ) систем холодильных машин всех существенных параметров входных задающих (.г,), возмущающих и управляющих воздействий, структурных и технологических (г,) параметров и времени (г).

При этом, с использованием методов анализа размерностей и на основе известных методов регрессионного анализа, экспертных оценок формулируются принципы синтеза этих я-- критериев, а также обобщенных критериальных выражений и индикаторов подобия функционирования технических систем для выходных характеристик у,\

ь>,}= УЧт^л-^.л^, , ,4', С 35 (1)

и

с„ = (2)

Формируются математические выражения (модели) для условий подобия функционирования подсистем-аналогов малых холодильных машин с последовательным и параллельным объединением их подсистем (рисунок 1).

В третьей главе рассмотрены структурно функциональные и математические модели подобия функционирования подсистем и в целом систем бытовых холодильников компрессионного типа (рисунок 2). Холодильник представлен как система с последовательным объединением подсистем.

За основную целевую подсистему, принят испаритель. По каждой подсистеме получены выражения для частных (определяющих) и обобщенных (определяемых) критериев и индикаторов подобия функционирования. За выходные характеристики холодильной машины приняты средняя холодо-пронзводительность {?„ компрессора и перепад давления АР. Таким образом, обобщенными критериальными выражениями и обобщенными индикаторами подобия по этим выходным характеристикам являются:

Рисунок 1,- Состав обобщенных моделей подобия функционирования систем.

я,„к,

С idm„

-1,1 3 UJ4, -t-%

р _ Kt «W/_./>'

С С,С,С

" г -¡ч'г* У*/- IJ/-»

C;"CJ"C,IJC;,,C1

tv

CfC,

(3)

где - соответственно частые критерии подобия функционирования,

значения которых рассчитываются путем подстановки в соответствующие им критериальные выражения номинальных или заданных (для исследования одного и того же холодильника или его аналога на разных этапах его жизненного цикла), или средних (для исследования определенного класса холодильных машин) значений входящих в их состав параметров. При использовании критериев подобия и критериальных выражений в процессе решения задач управления жизненным циклом холодильников они принимаются одними и теми же (по составу параметров) и постоянными по значениям, т.е. я, = const = idem. В диссертационной работе приведены зги значения jij - критериев для холодильников компрессионного типа, в которых используется в качестве холодильного агента хладон-134а.

г

о-,.

Ндиритта

ХЯДОЧКГ

Г.5.

1С

СЕГ^а^лТкЛС

АС,

О '

о-л

кзшидррни ТИ^И

ii.itihi.Rie

и."«.

Р:-I ^«маа. л <

и-

Ьдцгдт сцгиглаии сред

КьИ.%, 11,1.'.Е.!.V. CtV.ii.

иаитатор

ямнгисг

в:

3.

тг

■■ ».___I

Рисунок 2.-Структурно-функцонаьная схема работы холодильного

агрегата.

Четвертая глава посвящена созданию алгоритмов, программ и методик управления жизненным циклом холодильников компрессионного типа. Общая схема решаемых при этом задач представлена на рисунке 3.

Исходны» и текущий данные

+ * * *

| агивиии» 1 1 Стфуиурный I 1 —™| | [ | | База данных |

Моделирование основных тпок*. _ций ц«тад» ПФХТ

Формирование «ЧМЯйрашни* | —Ч1.* * »1 * к««.»»**

критериев

ПФХТ подакпм колол*/»*- им!» жмкуии'шкО

1 пмнм

Рисунок 3 - Виды моделирования методом подобия функционирования холодильник машин (ПФ ХМ) при управлении жизненным циклом

В диссертации представлены разработанные алгоритмы и программы для формирования и реализации моделей управления жизненным циклом холодильных машин на отдельных этапах их жизненного цикла, в том числе: формирование моделей подобия .подсистем холодильной машины (ХМ), создания и отработки моделей подобия функционирования ХМ на стадии их проектирования, построения функциональной схемы ХМ, управления техническим состоянием ХМ, выбора и реализация метода управления техническим состоянием подсистем ХМ (рисунок 4), создание и отработка моделей функционирования ХМ при исследовании взаимозаменяемости (рисунок 5),

Рисунок 5.- Создание и отработка моделей функционирования ХМ при исследовании их взаимозаменяемости

Фрагмент программы формирования и расчета критериев, критериальных выражений и индикаторов подобия функционирования представлен на рисунке б.

г

Г

' _ Й»-

Г.^^Ьвюверр

Л,-

Я,.

в

1Г,,

(Ти

риГ

Пирмртр 1

» И

излзз*

ЧЧЛртТцоТЕПМвТЛ

|«Ч|»П№П-»1|га1Г1 о"»3>

ЕЗОНВЗНЯ

«РкоИ .7791 неодет |ЛТ**МР1 "''юич-ЧМоЧ!

Рисунок 6. — Фрагменты программ формирования и расчета критериев и выходных характеристик холодильника

Пятая глава диссертации посвяшена апробации результатов диссертационного исследования. Были исследованы модели управления жизненным циклом систем бытового компрессионного холодильника на этапах калориметрических испытаний холодильного агрегата; решения вопросов взаимозаменяемости подсистем холодильного агрегата; на этапе безразборной диагностик качества функционирования холодильника. Были рассмотрены примеры выбора, расчета и применения инвариантов подобия функционирования для прогнозирования значений параметров подсистем холодильника.

При испытаниях холодильного агрегата компрессионного типа на калориметрическом стенде (рисунок 7) были исследованы математические модели подобия функционирования в составе обобщенного критериального выражения

(4) и (5) обобщенного индикатора подобия функционирования холодильного агрегата.

Рисунок 7,- Принципиальная схема калориметрического стенда: Электрический калориметр 1 со вторичным холодильным агентом, электронагревательный элемент 2, эмссвикоеый испаритель 3, компрессор 4 с разъемным кожухом, змеевикоеый маслоохладитель 5, форконденсатор 6, конденсатор 7 с воздушным охлаждением, реесивер 9, мерное стекло 10, технологический фильтр-осушитель 11, прибор для определения концентрации мосла 12, дифференциальный ртутный манометр 13, устройство для регулирования проходимости жидкостной линии 14, регулирующий вентиль 15, запорные вентили ВШ.„ВН[5, смотровые стекла С1...СЗ, термометры, манометры, реле давления

В уравнениях (4) и (5)

*» А™, С. гаРт 'е

р Р р

* Р

где - критерии (числа) подобия для степенных комплексов по ¡-параметрам рабочего агента (жидкости, пара); Г„, Гд >Р1 - соответственно заданные (теоретические «т») и действительные значения температур и давлений на участках кало-

ри метрического стенда. Их же отношения представляют собой инварианты подобия функционирования холодильного агрегата

Соответствующий этому уравнению обобщенный индикатор подобия имеет

вид:

ли р г, с С с

^ с с, сг. с с

'А Рт »1

(ыг Ок С»' Сг С«'

, г-

X >{5)

■ = 1V то

^ ^Т—I ^г«.,

СУГ„,

СТт1 Сг_,

Значения инвариантов рассчитывались путем использования результатов калориметрических испытаний холодильного агрегата. Например, такие отношения, как = 1,36 и = 1,2 являются инвариантами (г) подобия функ-

ционироваиия холодильного агрегата для всех режимов его работы: они имеют одно и тоже значение в соответствующих участках парожидкосгного тракта агрегата. Из этого сделан вывод о том, что при различных номинальных значениях температуры кипения хладона (Т„ = 263К, Тя = 25ЪК, Г0 = 24ЗА") соотношение, например, действительной температуры хладона к этим номинальным значениям Т0, не изменяется. Поэтому, задавшись значением Г„ (например Та - 261К), можно будет рассчитывать действительные значения (например

= 7.-Т9 =1,2-267 = 320,4К), не проводя дополнительных испытаний.

Использование математической модели подобия функционирования холодильного агрегата на данном этапе ее экспериментальной отработки заключается в том, что, принимая постоянными значения рассчитанных критериев и индикаторов подобия, и установив априори известными значения таких параметров, как теплоемкость, плотность (по справочным таблицам) и т.п., определяли значение выходной характеристики при другом режиме холодильного агрегата.

Так, по результатам базового эксперимента при Т0 = 263К значение холо-допроизводительности было установлено равным - 207.4 Вт,

Нами, в процессе апробации математической модели (4) н (5) были рассчитаны значения £)0 при Ти = 253К 7"0 = 243/<\ Эти рассчитанные значения равны соответственно Q<í ~ 146.3Вт и @а = 282.4Вт.

В процессе калориметрических испытаний холодильного агрегата, исследовалась ситуация засорения фильтр-осушителя путем установки на стенд микродросселя представляющего собой аналог фильтр-осушителя. Результаты этого эксперимента использовались для проверки возможности использования обобщенных моделей управления жизненным циклом холодильника компрессионного типа при оценке технического состояния (степени засорения) фильтр-осушителя и решении вопросов его взаимозаменяемости. При этом дополнительно использовались результаты испытания микродросселя посредством его продувки воздухом на специальном стенде (рисунок 8).

Рисунок 8,- Принципиальная схема установки для определения проходимости микродросселя продувкой воздухом: I - компрессор; 2 - ресивер; 3 - ротаметр; 4 - мнкродроесеяь; 5-дифференциальный манометр; М1Н...МНЗ • манометры; БН1...БН7— вентили

При этом использовался микродроссель и установка, разработанные на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения».

Апробация обобщенной математической модели подобия функционирования фильтр-осушителя и его аналога при испытаниях i-oti рабочей средой, и имеющий вид:

Яф. = яаяГщял---ДР (б)

и соответствующего индикатора подобия

1ад^ СД7. Cf Сч ^ Cfj,, (7)

а также модели принятия решения вопросов при анализе взаимозаменяемости фильтр-осушителя и его аналога выполнялась в определенной последовательности, в том числе проводились: испытание микродросселя в составе калориметрического стенда (конструкция которого защищена A.C. СССР №1315762); испытание микродросселя продувкой воздухом; испытание фильтр-осушителя продувкой воздухом; обработка результатов испытаний; принятие решений. Было установлено, что для достижения заданного расхода хладагента через фильтр-осушитель при его засорении в процессе эксплуатации (или при замене фильтр* осушителя одного типоразмера на другой) необходим определенный перепад давления на дифманометре установки. Математическая же модель подобия функционирования позволяет рассчитать этот требуемый и предельный перепады давления с учетом изменившихся значений параметров системы «фильтр-осушитель (или его аналог) - воздух - установка».

Проверка идеи управления техническим состоянием холодильных машин в процессе эксплуатации и ремонта была выполнена на примере безразборной диагностики бытового компрессионного холодильника «НОРД-214-1» по математической модели подобия функционирования:

/1 _ Ai„ACX«„

к тЯ ' (8>

0,1 V

где Дга = — разность температур воздуха в испарителе; h - температура воздуха, соответственно в начале и в конце переходного процесса в начальный период работы холодильника (от момента запуска до первого срабатывания тер-

море гуля ropa - см. рисунок 7); ДС„ = Сн - Ск - разность те плоем костей воздуха в испарителе; См , Q - теплоемкость воздуха в начале и в конце переходного процесса; Vu - общий объем испарителя; а„ - коэффициент температуропроводности стенок испарителя; Q0 - холодопроизводитсльность компрессора холодильного агрегата; т - время переходного процесса в начальный период работы холодильного агрегата; Хд - коэффициент теплопроводности стенки испарителя.

Значения icq были рассчитаны после статистической обработки результатов предварительных испытаний партии (10 шт.) бытовых компрессионных холодильников, в том числе: «Чннар» КШ-180, «Орск -112» КШД 180/50, «Норд-214-1"» КЩЦ 180/50, «Наст» КШ-200, «Бирюса» КШ-240, «Смаленск-ЗЕ» КШ-140. При этом продолжительность составляющих времени цикла (рабочее и нерабочее время, постоянная времени) определялись по осциллограмме, пример которой представлен на рисунке 9,

Рисунок 9.- Фрагмент осциллограммы испытания холодильника.

Обработка результатов эксперимента показала корректность математической модели подобия функционирования и величина относительной ошибки результатов по параметру «холодопроизводительность испарителя» составила 3,6%, что допустимо согласно нормативной документации.

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Анализ результатов исследований, приведенных в диссертации, позволил сделать следующие выводы и дать научно обоснованные рекомендации для внедрения их в производство.

1. Установлено, что в производстве и эксплуатации холодильной техники наметилась тенденция разработки и использования элементов информационной поддержки этих процессов (CALS —технологий).

2. Установлено, что с целью совершенствования процессов управления жизненным циклом холодильных машин в аспекте CALS - технологий необходимы единые для определенного класса холодильной техники обобщенных моделей управления указанными процессами в составе; структурно-функциональных моделей; математических моделей подобия функционирования; алгоритмов и моделей принятия решений.

3. Анализ моделей в области холодильной техники, базирующихся на положениях теорий тепломассопереноса, подобия, обобщенного анализа, функциональной взаимозаменяемости показал их значимость в решении поставленных в диссертации цели и задач и, в то же время, целесообразность использования в качестве основного метода диссертационного исследования — метода подобия функционирования технических систем, разрабатываемого в ГОУ В ПО ЮРГУЭС.

3. Разработаны основные теоретические положения формирования математических моделей подобия функционирования холодильных машнн с последовательным и параллельным объединением их подсистем

4. Созданы стру{пурно-функциональные и математические модели подобия функционирования бытовых компрессионных холодильников, в том числе определены численные условия однозначности критериального типа.

5. Разработаны алгоритмы и программы по формированию математических моделей подобия функционирования и моделей принятия решений при

управлении качеством холодильной техннки на различных этапах ее жизненного цикла. Подана заявка на выдачу свидетельства на программный продукт,

6. Проведена апробация методики создания и отработки моделей управления жизненным циклом бытовых холодильников компрессионного типа на этапах. Относительная погрешность определения холодопроиэводнтельности холодильного агрегата 3 = (3-б + 4.3>>4;

- калориметрических испытаний холодильных агрегатов компрессионного типа;

- исследования технического состояния и оценки взаимозаменяемости фильтр-осушителей КаА-ЗКТ и их аналогов, установлены критерии оценки степени засорения фильтр-осу шнтел я по перепаду давления и расходу хладонз. Подана заявка на выдачу патента на «Способ оценки технического состояния фильтр-осушителей бытовых холодильников»;

- проведения предремонтной и посперемонтной диагностики бытовых холодильников компрессионного типа. В результате испытаний было установлено, что относительная ошибка измерений действительной холодопроиз-водительности равна 5 = 3,6%, что значительно меньше установленного стандартом значения. При этом в качестве одного из параметров было принято время переходного процесса при выходе на заданный режим работы холодильный агрегата бытового холодильника компрессионного типа;

- установлено наличие инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата и предложено их использование для прогнозирования его действительных состояний по результатам предшествующих (базовых) испытаний.

7. Результаты исследований апробированы и внедрены на ЗЛО «Прогресс» (г.Шахты), ОАО «Краен одарбыттехника» (Краснодар), ЗАО «Рембыттех-ника» г.Ставрополь, в учебный процесс ГОУ ВПО ЮРГУЭС при подготовке студентов по специальности 150408 «Бытовые машины и приборы»

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кожемяченко A.B., Петросов С.П., Чистяков C.B. Методика теплоэнергетических испытаний бытовых холодильных приборов./ Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки -2006. Приложение №2,-0.29-31,

2. Пер шин В.А., Кожемяченко A.B., Чистяков C.B. Модели поддержки жизненного цикла холодильной техники методом подобия функционирования систем. /Вестник Всеу край некого национального университета им. Владимира Даля: Материалы 2-ой международной науч.-практ. конфер. №10 (104)- Луганск, 2006 -С.175-179.

3. Кожемяченко A.B. Анализ причин образования эксплуатационных загрязнений в термосифонах бытовых абсорбционных холодильников/А.В. Кожемяченко, А.Ю. Гамзаян, C.B. Чистяков// Оборудование предприятий сервиса. Теория и опыт внедрения: Межвузовский сб. науч. тр.; под ред. A.B. Кожемяченко/. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - С. 89-92

4. Першин В.А., Чистяков C.B. Разработка научно-практических методов исследования и решения проблем подобия функционирования системы «Техника - технология - продукция»/Отчет по НИР; №ГР01.200.210326, и не „№0320.0600891 - ВНТИЦ. Сб. реф. НИР и ОКР. Сер. Легкая промышленность. - M - 2006-11-09

5. Чистяков C.B., Першин В.А. Подобие функционирования систем - как метод внедрения САЬ8(ИПИ)-технологий в холодильной технике./ Современные технологии в машиностроении. Материалы IX* й Международной научно-практической конференции. - Пенза. Приволжский дом знаний-2005. С.175-178.

6. Першин В.А., Чистяков C.B., Кожемяченко A.B. Перспективы применения CALS-технологий в холодильной технике. /Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. Трудов; под ред. С.А. Кузнецова. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005.-С.17-20.

7, Кожемяченко А.В„ Чистяков C.B., Першин В.А. Технические средства и методика теплоэнергетических испытаний бытовых холодильных приборов. / Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса. Радиоэлектроника, телекоммуникации и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. Трудов; под ред. С.А. Кузнецова. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005. - С.23-26.

Подписано в печать 23.11.06г. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать ризотрафия. Усл. печ. листов 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №154 err 23.П.06г.

Отпечатано в типографии: ИП Бурыхин Б.М., Адрес: 346500, Ростовская область, г.Шахты. ул. Шевченко, 143.

Введение.

Глава 1. Исследование зарубежного и отечественного опыта моделирования этапов «жизненного цикла» холодильной техники в аспекте CALS-технологий

1.1 Состояние исследований, область применения и перспективы CALS-технологий в холодильной технике

1.1.1 Сущность, цели и задачи CALS-технологий технических систем в аспекте принятия решений в процессе их жизненного цикла

1.1.2 Анализ опыта разработки и исследования

CALS-технологий в холодильной технике

1.2 Анализ существующих моделей холодильной техники в аспекте принятия решения в процессе ее жизненного цикла

1.2.1 Общие положения

1.2.2 Анализ известных математических моделей холодильной техники и области их применения

1.2.3 Анализ известных научных методов решения проблемы управления жизненным циклом изделий в аспекте CALS-технологий

1.3 Проблемы и задачи разработки и исследования моделей управления жизненным циклом холодильных машин в аспекте CALS-технологий

Выводы по первой главе

Глава 2. Модели подобия функционирования систем как научно-практическая база моделей принятия решения в холодильной технике.

2.1 Общие положения метода подобия функционирования холодильной техники.

2.2. Методика синтеза критериев подобия функционирования холодильной техники как элементов их обобщенных моделей

2.2.1. Критерии подобия функционирования как обобщенные параметры холодильной техники.

2.3. Методика синтеза индикаторов подобия функционирования холодильной техники как элементов их обобщенных моделей

2.4 Основы синтеза моделей подобия функционирования холодильной техники как обобщенных моделей её жизненного цикла 55 2.4.1 Синтез моделей подобия функционирования подсистем холодильной техники.

2.5 Синтез моделей подобия функционирования холодильной техники.

2.5.1 Общие положения подобия функционирования холодильной техники.

2.5.2 Условия подобия функционирования систем с последовательным объединением подсистем

2.5.3 Условия подобия функционирования систем с параллельным объединением подсистем

2.5.3.1 Системы с параллельным объединением однородных независимых подсистем

2.5.3.2 Системы с параллельным объединением однородных взаимозависимых подсистем 72 Выводы по второй главе

Глава 3. Методология и модели подобия функционирования малых холодильных машин на различных этапах их жизненного цикла 80 3.1 Общие положения моделирования подобия функционирования холодильных машин компрессионного типа

3.2 Модель подобия функционирования конденсатора холодильной машины компрессионного типа.

3.3 Модель подобия функционирования испарителя малой холодильной машины компрессионного типа.

3.4. Модель подобия функционирования капиллярной трубки холодильной машины компрессионного типа

3.5. Модель подобия функционирования компрессора холодильной машины компрессионного типа. 110 3.6 Обобщенная модель подобия функционирования холодильной машины

Выводы по третьей главе

Глава 4. Разработка алгоритмов и программ для управления жизненным циклом холодильной техники.

4.1. Использование моделей подобия функционирования при поддержке жизненного цикла холодильных машин

4.2 Методика использования моделей управления жизненным циклом холодильных машин на этапе ее проектирования.

4.3. Методология управления техническим состоянием холодильных машин методом подобия функционирования систем.

4.4. Методика экспериментальных исследований холодильных машин. 140 4.4.1. Общие принципы экспериментальных исследований холодильных машин методом подобия функционирования систем

4.5. Методология управления процессами модернизации холодильных машин методом подобия функционирования систем

Выводы по четвертой главе

Глава 5. Апробация моделей управления жизненным циклом холодильных машин.

5.1. Экспериментальная апробация моделей подобия функционирования холодильных машин для исследования их характеристик.

5.1.1. Общая характеристика базового эксперимента.

5.1.2 Разработка обобщенной математической модели холодильного агрегата при исследовании холодопроизводительности на калориметрическом стенде.

5.1.3 Методика и результаты определения холодопроизводительности холодильного агрегата математическими моделями подобия функционирования.

5.2 Исследование технического состояния и взаимозаменяемости подсистем бытового компрессионного холодильника.

5.2.1 Разработка обобщенной математической модели для определения проходимости фильтр-осушителей.

5.2.2 Сущность и методика эксперимента.

5.2.3 Практическая реализация методики принятия решений о взаимозаменяемости подсистем холодильника

5.3 Экспериментальная отработка моделей диагностики бытового холодильника методом подобия функционирования систем.

5.3.1 Цель и задачи эксперимента.

5.3.2 Методика экспериментальных исследований.

5.3.3 Ход и результаты эксперимента. 188 Выводы по пятой главе 193 Основные результаты работы и выводы 195 Библиографический список 197 Приложение

Актуальность темы

Одной из современных научно-технических проблем является проблема системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологий, сформулированная как проблема CALS-технологий (Continuous Acqusition and Life cycle Support). Дословно аббревиатура CALS означает «непрерывность поставок продукции и поддержки её жизненного цикла». Вторая часть определения заключается в «оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации», в том числе путем разработки и внедрения интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР).

В большинстве ведущих стран мира имеются специализированные организации, центры по исследованию и решению задач по этой проблеме (в России таким центром является АНО НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика»).

Отмеченная проблема прямо или косвенно отражена в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики России в области науки. К таким документам относятся: «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации», «Перечень критических технологий Российской Федерации», утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. Одним из приоритетных направлений исследований в рамках этих документов является направление «Информационная интеграция и системная поддержка жизненного цикла продукции (CALS-, САМ-, САЕ-технологии)».

Из приведенного анализа состояния проблемы системной поддержки жизненного цикла объектов техники и технологии следует очевидный вывод о ее актуальности. Одновременно с этим очевидно и то, что решение этой проблемы в настоящее время связывается с использованием соответствующей информационной инфраструктуры, информационной поддержки этих объектов.

На наш взгляд, решеиие этой проблемы будет более эффективным, если информационная поддержка будет сопровождаться использованием единых для определенного класса технических систем, обобщенных математических и иных моделей управления жизненным циклом этих объектов и их аналогов.

Актуальность диссертационной работы непосредственно для сферы бытового облуживания определяется тем, что в последние годы в практике использования бытовых машин и приборов (БМП) наметилась устойчивая тенденция интеграционных процессов между отечественными и зарубежными фирмами. Это касается, в частности, совместных разработок, производств, решения вопросов технической эксплуатации, взаимозаменяемости и модернизации холодильной техники. В настоящее время у населения Российской Федерации используется, например, такая бытовая холодильная техника как NORD, INDESIT, АТЛАНТ и др. Несомненно, что результаты этих интеграционных процессов будут более эффективными при использовании разработчиками, производителями, потребителями и работниками сервисных служб единых моделей, критериев управления жизненным циклом холодильных машин определенного класса.

В полной мере эта проблема относится к отечественным образцам холодильной техники. Управление их техническим состоянием на различных стадиях жизненного цикла на основе обобщенных моделей и единых критериев качества функционирования также является актуальной задачей.

Естественно, что для системной поддерэ/ски жизненного цикла этих образцов должны использоваться обобщенные, ориентированные на заданное качество функционирования модели. В основе таких моделей и в целом методологии должно быть заложено подобие процессов функционирования холодильных машин определенного класса по заданным критериям качества процессам функционирования установленных аналогов. Очевидно также, что разработка и использование обобщенных математических моделей поддержки жизненного цикла холодильной техники связаны с поиском новых методологических подходов.

Потенциал же современных научных направлений представляет, в основном, в распоряжение науки и практики лишь частные, соответствующие целям исследования модели. Каждая из этих моделей имеет свои допущения, критерии оценки качества, а, следовательно, в различной степени позволяет отображать или воспроизводить в условиях однозначности систем-оригиналов объективные закономерности функционирования систем-аналогов.

Это относится, например, к таким научным направлениям, как теория подобия (работы Кирпичева М.В., Гухмана А.А., Геронимуса Б.В., Веникова В.А., Веникова Г.В., Северцева Н.А., Седова Л.И. и др.), обобщенный анализ (работы Гухмана А.А., Зайцева А.А.), синергетики (работы Берже П., Помо И., Видаль Р, Колесникова А.А.и др.), функциональной взаимозаменяемости (работы Якушева А.И., Никифорова А.Д.и др.). Анализ основных положений этих научных направлений показывает, что предлагаемые ими методы исследования также ориентированы на решение частных задач частными моделями, а не комплекса задач посредством использования обобщенных моделей функционирования, единых для определенного класса технических систем и различных этапов их жизненного цикла. Поэтому актуальной является и проблема создания и отработки обобщенных моделей подобия функционирования таких технических систем, как малые холодильные машины.

Отдельные элементы управления жизненным циклом холодильной техники в аспекте CALS-технологий разрабатываются и используются как у нас в стране, так и за рубежом. Так, кафедра «Холодильные машины и установки» Дальрыбвтуза совместно с ЗАО «ТРАНЗАС» разработали и создали тренажерный комплекс «Холодильная установка»; датская компания «Данфосс» предлагает несколько возможных решений, которые могут повысить экономическую эффективность проектирования, исследования и эксплуатации систем охлаждения [ ].

Таким образом, с позиции отмеченной проблемы тема диссертационной работы, посвященная разработке методик и моделей управления жизненным циклом ходильной техники на основе метода подобия функционирования технических систем, является актуальной.

Целью диссертационного исследования является создание научно-обоснованных методик и единых для конкретного вида холодильной техники обобщенных моделей управления ее жизненным циклом в аспекте CALS-технологий.

Задачами диссертационного исследования являются: а) исследование современного состояния проблемы, методов и средств управления жизненным циклом холодильной техники (XT) на этапах ее проектирования, производства, технической эксплуатации и модернизации в аспекте CALS-технологий; б) разработка теоретических основ создания обобщенных моделей управления жизненным циклом XT; в) разработка структурно-функциональной модели функционирования малой холодильной машины (ХМ); г) создание универсальных математических моделей бытовых холодильников компрессионного типа; д) разработка алгоритмов и программ (моделей) управления жизненным циклом ХМ; е) апробация обобщенных моделей управления качеством функционирования бытовых холодильников компрессионного типа на отдельных этапах их жизненного цикла; ж) подготовка и внедрение рекомендаций по практическому внедрению результатов диссертационного исследования.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является бытовой холодильный прибор компрессионного типа. Предметом исследования является система обобщенных моделей управления жизненным циклом бытового холодильного прибора компрессионного типа в составе структурно-функциональных, математических моделей подобия функционирования и моделей принятия решений.

Методы исследования

В работе использованы научные положения метода анализа и обобщения информации по исследуемой проблеме; теорий подобия и размерностей; метода подобия функционирования технических систем; обобщенного анализа; теорий моделирования, принятия решений, системного подхода, алгоритмов и программирования. Экспериментальная апробация выдвинутых теоретических положений и моделей выполнялась на кафедре «Машины и аппараты бытового назначения» ГОУ ВПО ЮРГУЭС с использованием экспериментальных стендов, методов и средств исследований, защищенных авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1) установлено, что для управления жизненным циклом определенного класса холодильной техники на этапах ее проектирования, технической эксплуатации, модернизации и исследования взаимозаменяемости в качестве единых моделей необходимо использовать обобщенные модели в составе структурно-функциональных моделей, моделей подобия функционирования и моделей принятия решений;

2) выдвинуты и научно обоснованы основные теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;

3) разработана методика создания математических моделей подобия функционирования холодильной техники компрессионного типа как единых для использования на всех этапах ее жизненного цикла (проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость и модернизация) моделей;

4) впервые разработаны алгоритмы и программы формирования и реализации моделей принятия решений при управлении жизненным циклом холодильной техники компрессионного типа.

Достоверность результатов, полученных в ходе исследования, обеспечивается:

- использованием в качестве теоретической базы фундаментальных исследований, работ отечественных и зарубежных авторов и фирм по вопросам использования CALS-технологий и, в частности, в области холодильной техники;

- использованием современных методов исследований, в том числе апробированных экспериментальных исследований, применением персональных компьютеров и пакета прикладных программ, в том числе разработанных автором;

- апробацией теоретических выводов, представленных на научных конференциях, а также в опубликованных работах.

Апробация работы

Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса, на международных конференциях в Пензе, Орле, Луганске. По результатам работы автор был награжден в 2002 году дипломом Минобразования РФ за лучшую научную студенческую работу.

Результаты работы, выводы и рекомендации использованы предприятиями по ремонту и техническому обслуживанию бытовых холодильников компрессионного типа.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в ЮжноРоссийском государственном университете экономики и сервиса при подготовке специалистов по дисциплинам «Бытовые машины и приборы», «Диагностика бытовых машин и приборов», «Проектирование бытовой холодильной техники».

Основное содержание диссертациоипой работы отражено в 7 публикациях в журналах (в том числе рецензируемых), сборниках трудов и материалах конференций.

Ряд положений диссертации изложены в отчете по госбюджетной НИР Г-34.1.МР «Разработка научно-технических методов исследования и решения проблем подобия функционирования системы техника-технология-продукция» (№ ГР 01.200.210362, инв. № 032.0600891).

Поданы заявки на выдачу свидетельства на программный продукт и патента на «Способ исследования взаимозаменяемости подсистем компрессионного холодильника».

Личное участие автора в получении результатов. Основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. К таким результатам относятся, например: обзор публикаций и положений, существенных для исследования научных теорий; выбор методов исследования; разработаны теоретические положения метода подобия функционирования технических систем в аспекте создания математических моделей управления жизненным циклом холодильной техники; структурно-функциональная модель бытового компрессионного холодильника и математическая модель подобия функционирования его подсистем и систем; алгоритмы и программы получения критериев подобия функционирования и управления техническим состоянием подсистем холодильника; апробация выдвинутых теоретических положений научного исследования.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

- основные принципы определения состава и создания обобщенных моделей управления жизненным циклом холодильной техники;

- теоретические положения по созданию математических моделей подобия функционирования холодильной техники;

- методика создания математических моделей подобия функционирования подсистем малых холодильных машин компрессионного типа для таких этапов их жизненного цикла, как проектирование, управление техническим состоянием, взаимозаменяемость, модернизация;

- алгоритмы и программы формирования и реализации математических моделей в качестве моделей принятия решений при управлении жизненным циклом малых холодильных машин компрессионного типа;

- рекомендации по управлению жизненным циклом компрессионных холодильников бытового назначения на этапах их проектирования, испытания, исследования взаимозаменяемости, модернизации.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее выводы и результаты на основе принятого или рассчитанного критерия качества функционирования аналога холодильных машин компрессионного типа позволяют принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам достижения, оценки, сохранения или изменения этого качества на конкретных этапах их жизненного цикла. Основные положения методики и моделей управления жизненным циклом холодильной машины могут быть использованы как проектными, научно-исследовательскими организациями, так и при технической эксплуатации этих машин, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий сферы сервиса бытовых машин и приборов.

Основные результаты работы и выводы

Анализ результатов исследований, приведенных в диссертации, позволил сделать следующие выводы и дать научно обоснованные рекомендации для внедрения их в производство.

1. Установлено, что в производстве и эксплуатации холодильной техники наметилась тенденция разработки и использования элементов информационной поддержки этих процессов (CALS - технологий).

2. Установлено, что с целью совершенствования процессов управления жизненным циклом холодильных машин в аспекте CALS - технологий необходимы единые для определенного класса холодильной техники обобщенных моделей управления указанными процессами в составе структурно-функциональных моделей; математических моделей подобия функционирования; алгоритмов и моделей принятия решений.

3. Анализ моделей в области холодильной техники, базирующихся на положениях теорий тепломассопереноса, подобия, обобщенного анализа, функциональной взаимозаменяемости показал их значимость в решении поставленных в диссертации цели и задач и, в то же время, целесообразность использования в качестве основного метода диссертационного исследования - метода подобия функционирования технических систем, разрабатываемого вГОУ ВПО ЮРГУЭС.

3. Разработаны основные теоретические положения формирования математических моделей подобия функционирования холодильных машин с последовательным и параллельным объединением их подсистем

4. Созданы структурно-функциональные и математические модели подобия функционирования бытовых компрессионных холодильников, в том числе определены численные условия однозначности критериального типа.

5. Разработаны алгоритмы и программы по формированию математических моделей подобия функционирования и моделей принятия решений при управлении качеством холодильной техники на различных этапах ее жизненного цикла. Подана заявка на выдачу свидетельства на программный продукт.

6. Проведена апробация методики создания и отработки моделей управления жизненным циклом бытовых холодильников компрессионного типа на этапах:

- калориметрических испытаний холодильных агрегатов компрессионного типа;

- исследования технического состояния и оценки взаимозаменяемости фильтр-осушителей NaA-2KT и их аналогов, установлены критерии оценки степени засорения фильтр-осушителя по перепаду давления и расходу хладона. Подана заявка на выдачу патента на «Способ оценки технического состояния фильтр-осушителей бытовых холодильников»;

- проведения предремонтной и послеремонтной диагностики бытовых холодильников компрессионного типа. В результате испытаний было установлено, что относительная ошибка измерений действительной холодопроизводительности равна 5 = 3.6%, что значительно меньше установленного стандартом значения. При этом в качестве одного из параметров было принято время переходного процесса при выходе на заданный режим работы холодильный агрегата бытового холодильника компрессионного типа;

- установлено наличие инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата и предложено их использование для прогнозирования его действительных состояний по результатам предшествующих (базовых) испытаний.

7. Результаты исследований апробированы и внедрены на ЗАО «Прогресс» (г.Шахты), ОАО «Краснодарбыттехника» (Краснодар), ЗАО «Рембыт-техника» г.Ставрополь, в учебный процесс ГОУ ВПО ЮРГУЭС при подготовке студентов по специальности 150408 «Бытовые машины и приборы»

1. А.с. 1288466 СССР МКИ F25 В 41/04. Терморегулирующий вентиль для холодильных машин. /И.В. Болгов, В.В. Левкин, А.В. Кожемяченко и др. /СССР/. №3895567/23-06; Заявлено 16.05.85. Опубл. 07.02.87. Бюл. №5 // Открытия. Изобретения. - 1987. - №5. - с.148.

2. Агарев Е.М., Медовар Л.Н. Приборы и методы электрических измерений при исследовании компрессоров. / Важнейшие работы в области холодильной техники и технологии. М., 1970. - С.47-61.

3. Алабужев П.М. Основы теории подобия, размерности и моделирования. Тула, 1988.

4. Антонов А.Н. Вопросы качества услуг по ремонту бытовой техники. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. С.105-111.

5. Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Бытовые холодильники и морозильники/ 2-е изд., испр. и доп. М.: Колос, 2000. - 656.: ил. (Справочник).

6. Болгов И.В., Баринов В.В. Ремонт бытовых холодильников. М.: МТИ,1984.-92с.

7. Болгов И.В., Кожемяченко А.В. Установка для диагностики фильтр -осушителей при ремонте агрегатов бытовых холодильников. Экспресс - информ. /ЦБНТИ МБОН РСФСР, сер. Ремонт бытовой техники.1985. Вып.10. - С.1-3.

8. Бытовые машины и приборы. Справочное учебное пособие для курсового и дипломного проектирования студентов дневной и заочной формы обучения специальности 1707 "Машины и аппараты текстильной, легкой промышленности и бытового обслуживания"

9. В.В. Олейник.Компыотерный тренажер аммиачной установки с непосредственной системой охлаждения помещений.Текст. /B.C. Баранов, Б.И. Олейников, Е.Н. Игнатенко//Холодильная техника.-2006.-№7-с.50-54.-Библиограф.:с.54

10. П.Вейнберг Б.С. Поршневые компрессоры холодильных машин. М.: Машиностроение, 1965. - 355с.

11. Вейнберг Б.С., Вайн JI.H. Бытовые компрессионные холодильники. -М, "Пищевая промышленность", 1974.-272 с.

12. Веников В.А. Теория подобия и моделирования, 3-е изд., перераб. И доп. - М,: высш. шк., 1984. - 439с.

13. ГОСТ 16317-83. Холодильники бытовые электрические. Взамен ГОСТ 16317-76. Введ. 01.07.83; срок действия до 01.07.88. 24с.

14. ГОСТ 17008-85. Компрессоры хладоновые герметичные. Взамен ГОСТ 17008-79. Введ.01.07.85; срок действия до 01.07.90. 27с.

15. Гухман А. А., Зайцев А. А., Обобщенный анализ. М. : Издательство "Факториал ", 1998.-304 с.

16. Диагностика и сервис бытовых машин и приборов: Учебник для сред, проф. Образования/ С.П. Петросов, С.Н. Алехин, А.В. Кожемяченко и др. М.: Издательский центр "Академия", 2003. - 320 с.

17. Долинская Б.Ф. Обработка результатов измерений. М.: Издательство стандартов, 1973. - 192с.

18. Доссат Р.Д. Основы холодильной техники./Пер. с англ. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 520с.

19. Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения.-М.:Изд-во стандартов, 1987.

20. Ермаков С.М., Мелос В.Б. Математический эксперимент с моделями сложных стахостических систем. СПб.: Изд. ГУ, 1993.

21. Информационные технологии поддержки жизненного цикла машиностроительной продукции; под ред. А.И. Левина М:, 2003.

22. Караташов Г.Д., Козлов В.М. Эксперементальное подтверждение принципа инвариантности в теории надежности //Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1979. №5. С. 103-107.

23. Киндлер Е. Языки моделирования. М.: Энергия, 1985.

24. Кожемяченко А.В. Влияние загрязнений на работоспособность герметичных агрегатов бытовых холодильников и повышение их эксплуатационных характеристик при ремонте: Диссертация канд.техн.наук. Защищена 15.02.88. Утв. 8.06.88. М., 1988.

25. Кожемяченко А.В. Повышение работоспособности герметичных агрегатов бытовых холодильников./Научно-технический прогресс в сфере услуг: Тез.докл.республ.научн.-технич.конф. Уфа, 1986. -С.122.

26. Кожемяченко А.В., Болгов И.В. Установка для определения проходимости фильтр-осушителей бытовых холодильников и морозильников. Экспресс-информ./ЦБНТИ МБОН РСФСР, сер.Ремонт бытовой техники. - 1985. - Вып.1. - С. 1-10.

27. Кожемяченко А.В., Петросов С.П., Чистяков С.В. Методика теплоэнергетических испытаний бытовых холодильных приборов./ Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки -2006. Приложение №2,-С.29-31.

28. Корякин Черняк C.J1. Холодильники от А до Я. - Спб: Наука и Техника, 2002. - 432 стр. с ил.

29. Крузе А.С. Теплопередача и гидродинамика в регенеративных теплообменниках малых холодильных машин. Холодильная техника. -1974. №6. - С.46-49.

30. Левин А.И, Судов Е.В. CALS предпосылки и преимущества //Открытые системы. Директор ИС. - 2002. - Ноябрь.

31. Левкин В.В. (под ред. А.Г. Сапронова). Тепловые расчеты сборочных единиц бытовых холодильников: Учебное пособие.

32. Левкин В.В. Исследование влияния температурного уровня на показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников и определение оптимальных методов их охлаждения: Автореф.дис.канд.техн.наук. М.: МТИ. - 1981. - 25с.

33. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. М.: Металлургия, 1980. - 544с.

34. Лэнгли Б. Руководство по устранению неисправностей в оборудовании для кондиционирования воздуха и в холодильных установках (перевод с английского)/под ред. Гальперина А.Д. М:»Евроклимат», издательство, 2003 -220с.

35. Ляндом Ю.Н. Функцианальная взимозаменяемость в машиностроении.-М.:Машинострояние, 1967.

36. Марк Д.А., Мак-Гоуен К. SADT. Методолоия структурного анализа и проектирования - М.: Метатехнология, 1993.

37. Методология подобия функционирования технических систем: Монография/В.А.Першин; под ред. Д.т.н., проф. А.Н.Дровникова,-Новочеркасск:УПЦ "Набла" ЮРГТУ (НПИ); Шахты; Изд-во ЮРГУЭС, 2004 -227 с.

38. Метрология. Основные понятия и математические модели: Учеб. Посоие для вузов/Н.Г. Назаров. М.: Высш.шк., 2002. - 348с.:ил.

39. Надежность и эффективность в технике: справочник: В 10 т./Ред. совет.: B.C. Авдуевский (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1987 - (В пер.) Т.4.: Методы подобия в надежности / Под общ. Ред. В.А. Мельникова, Н.А. Северцева. - 280 е.: ил.

40. Особенности индицирования малых высокооборотных герметичных компрессоров. /Н.И.Водяницкая, Э.В.Ядип, В.С.Крылов и др. Холодильная техника и технология. 1975. - Вып.20. - С.42-45.

41. ОСТ 27-56-396-83. Фильтр-осушитель для бытовых холодильников и морозильников. Технические условия. Взамен ОСТ 27-56-396-78. Введ.01.01.83; срок действия до 01.01.88. 14с.

42. Першин В.А. Методология исследования подобия функционирования технических систем Текст./ В.А. Першин и Изд. вузов Северо-Кавказкого региона. Техн.науки. Приложение №2 Новочеркасск, 2004-е. 17-24.

43. Першин В.А. Основы подобия функционирования системы "Техника -технология продукция" - Новочеркасск: НГТУ, 1996. - 120 с.

44. Першин В.А., Чистяков С.В. Разработка научно-практических методов исследования и решения проблем подобия функционирования системы

45. Техника технология - продукция»/Отчет по НИР; №ГР01.200.210326, инв.№0320.0600891 - ВНТИЦ. Сб. реф. НИР и ОКР. Сер. Легкая промышленность. - М - 2006-11-09

46. Першин В.А. Методология подобия функционирования технических систем: Монография / В.А. Першин; под ред. д.т.н А.Н. Дровникова. -Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004-227с.

47. Розенфельд Л.М., Ткачев А.Г. Холодильные машины и аппараты. М.: Госторгиздат, 1960. - 656с.

48. Северцев Н.А„ Шолкин В.Г., Ярыгин Г.А. Статистическая теория подобия. Надежность технических систем. М.:Наука, 1986. 205 с.

49. Системный анализ и структуры управления. (Книга восьмая). Под общей редакцией проф. В.Г. Шорина. М., "Знание", 1975.

50. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Длявузов 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2001. - 343 е.: ил.

51. Современная прикладная теория управления: оптимизационный подход в теории управления Текст /под ред. А.А. Колесникова Таганрог: Изд. ТРТУ, 2000-4.1.-400с.

52. Способ определения параметров компрессионной холодильной машины Текст.: пат. Рос Федерации 2168681 МКИ F25 В 49/00, 49/02 /Першин В.А., Левкин В.В., Плякин Р.В. БИ №16, 2001

53. Судов Е.В. "CALS технологии или Информационная поддержка жизненного цикла изделия ", PC Week/Re, # 45(169) (17-23 ноября) 1998г.

54. Судов Е.В. CALS- предпосылки и преимущества Текст / Е.В. Судов, А.И. Левин // Открытие системы. 2002-ноябрь.

55. Теория подобия и размерностей. Моделирование./Алабужев П.М., Веронимус В.В., Минкевич Л.М., Шеховцев Б.А. М.: Высш. Шк., 1986.

56. Теория прогнозирования и принятия решений. Учеб. Пособие. Под ред. С.А. Саркисяна. М., "Высш. школа", 1977.

57. Техническая термодинамика./В.А. Кирилин, В.В.Сычев, А.Е. Шейндлин. М.: Наука, 1979. - 445с.

58. Утлизация теплоты конденсации. Схемные решения на базе компонентов Danfoss.Текст. /Высоцкий М.//Холодильная техника.-2006.-№9-с.44-45.-Библиограф.:с.45

59. Френкель М.И. Поршневые компрессоры: Теория, конструкция и основы проектирования. Л.: Машиностроение, 1974. - 743с.

60. Холодильная техника и технология:Учебник/Под ред. А.В. Руцкого. М.: ИНФРА-М, 2000. 286с.- (Серия "Высшее образование").

61. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник./С.Н. Богданов, О.П. Иванов, А.В. Куприянова. М.: Агропромиздат, 1985. - 208с.

62. Холодильные машины,./Н.Н. Кошкин, И.А. Сакун, Е.М. Бабушек и др.; Под общ.ред.И.А. Сакуна. Л.: Машиностроение, 1985. - 510с.

63. Чертов А.Г. Международная система единиц измерения. Издательство высшая школа. Москва 1967.70,Чистяков С.В., Першин В.А. Подобие функционирования систем как метод внедрения САЬ8(ИПИ)-технологий в холодильной технике./

64. Современные технологии в машиностроении. Материалы IX- й Международной научно-практической конференции. Пенза. Приволжский дом знаний-2005. С.175-178.

65. Электрические измерения: Учеб.пособие для вузов / В.Н. Малиновский, P.M. Демидова Панферова, Ю.Н. Евланов и др.; Под ред. д - ра техн. наук В.Н. Малиновского. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 416с., ил.

66. Якобсон В.Б., Малые холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1977.-368 с.

67. Якушев А.И. и др. Взаизаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учеб. Для вузов. 6-е изд., перераб. И дополн. М.: Машиностроение, 1987