автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Моделирование показателей качества при проектировании и изготовлении асинхронных двигателей

государствен! 1ня комитет российской федерации по высшему образованию

Р Г Б О 1Ю-'Ш'ОХ'ШЧОСКИЙ университет

- о яип 19Нэ

- с ППО На правах рукописи

МУРАВЛЕВА Ольга Олеговна

моделирование показателей качества при проектировании и изготовлении асинхронных двигателей

( Специальность 05.09.01 - Электрические машины )

автореферат

на соискание ученая стелет; кандидата технических наук

Томск - 1994

Работа вшсшшыа на кафедре электрических машин и аппаратов Томского политехнического университета

Научный руководитель: доктор технических наук,профессор, член-корреспондент Академии инженерных наук РФ,действительный член Международной Академии наук Высшей шкода и Академии электротехнических наук РФ Похолков Ю.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Хорьков К.Д. кандидат технических наук, доцент Рапопорт О.Л.

Ведущее предприятие: ОКБ АООТ "СиОэлектромотор" (г.Томск)

Защита состоится <£iÈ&2JJj 1995 г. в актовой зале главного корпуса в 15-00 час.fia заседании ■ диссортаццод:-ного совета К 063.80.01 в Томском политехническом университете ( 634004, Томск, пр. Ленина, 30 )

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1 99¿f г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор

А.И.Чучалин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Вопроси обеспечения качества - важнейшие в современном производстве. Качество является определящим фактором конкурентоспособности товара. Экономическое благополучие предприятий различной форм! собственности по многом определяется высоким качеством выпускаемой продукции.'

Особое значение задана обеспечения-качества приобретает для асинхронных двигателей ( АД ) средней мощности,' которые составляют основу современных электроприводов. Они потребляют болей £о% всей вырабатываемой в мире электроэнергии,и по сущест^вдим прогнозам ДЦ еще несколько десятков лет останутся 'основными преобразователями электрической энергии е механическую.. Это объясняется простотой их конструкции, большой надеатостыо и .высоким .значением коэффициента полезного действия.

Одним из основных, направления совершенствования АД до настоящего времени было повышение степени использования активных частей,путем увеличения электрических и магнитных нагрузок за счет применения новых материалов с улучшенными свойствам. На современном-этапе проектирования АД возможности повышения как электрических, так и магнитных нагрузок на основе имеющихся материалов оказались практически исчерпанными. - Однако при проектировании новых серий по-прехнаиу стоит задача дальнейшего сшскекия материалоемкости и повышения технического уровня.

Кроме того, достигнутый пр;; проектировании технический уровень необходимо обеспечить при изготовлении, что мокко сделать только при наличии эффективно действующей систега управления качестве;,1. Основной "недостаток существующих и разрабатцвео!йхх систем управления качеством - отсутстн'/о адекватных моделей формирования качества, что не позволяет научно обоснованно подойти к репейка проблемы обеспечения и соЕотзганотзэвпния качэстяе при я^эвкскровсаяз а язгогош»-

2п21 ДД.

Бс-'.ь-'юй екл&д а р£ЗЕИ-п:а ссслвдовшгШ по качеству и на--. д«2210стн алэктр-поских ¡ззй ( ЭМ ) 21 если ученые

Гольдоерг О.Д., МураЕлев О.П.» Похолков Ю.П..Пястолов A.A., СтрэльОкцкий Э.К. и другие.. Несмотря на ценность к значимость выполненных работ,' следует признать, что отсутствует единый подход к решению'проблемы качества.

Состояний экономики промышленности в настоящее время не стимулирует деятельность по обеспечении качества продукции, но ответственное отношение; к качеству сегодня определяет дальнейшее' развитие электротехнической промышленности.

Негативное отношение к качеству вызвано следующими причинами: инфляция, значительные трудности с материально-техническим обеспечением и комплектацией из-за разлаженности связей М95кду ■ предприятиями, отсутствие реальной экономической свобода у предприятий.

.Разработка научных методов обеспечения и совершенствования качества- должна осуществляться комплексно, охватывая Есе стадии - оценку и прогнозирование качества, проектирование, изготовление и совершенствование системы контроля.

Особенностью настоящего периода яеляэтся доступность и широкое внедрение современных персональных электронно-вычис-литёлышх машин ( ЭВМ ) при проектировании, изготовлении и контроле ЭМ. Причем в проектировании ЭМ осуществляется переход от эпизодического использования ЭВМ для проведения каких-то конкретных расчетов- к разрабоке и использованию систем автоматизированного проектирования ( САПР ).

Таким образом, решение вопросов, связанных с повышением и обеспечением качества АД является и сейчас актуальной пробдакой и должно решаться с учетом достижений научно-технического прогресса на новом уровне с применением персональных ЭЕМ.

Цель рзооты - моделирование - показателей качества при проек-пгровэтки я изготовлении асинхронных двигателей с учетом суцрствуязиг технологических погрешностей и использованием иозмокноотей современных персональных ЗШ.

- Мот'оды исследований. При решении поставленной задачи использова-тись метода системного анализа, теории точности, теории ш, теории вероятностей," математической статистики и К1Е'гЛйсоаанкя. Экспэрикзнтаиышэ исследования проводились в

СКВ АООТ "Сибэлектромотор", разрабатывающем и выпускающем АД. Для получения практических результатов разработан ряд программ, по которым проводились расчеты на персональных ЭВМ типа 1БМ.

Научная новизна. В работе содержатся следующие новые научила результата:

1. Предлокен статистачэсккй анализ качества при изготовлении АД с применением персональных ЭВМ, что позволяет быстро и эффективно оценить информацию и сделать соответствующее еыеодц.

2. Разработана математическая модель изготовления АД с учетом законов распределения на основе реальных значений факторов, определяющих качество, необходимая для прогнозирования качества АД и количественной оценки при измененная технолопш.

3. Разработан модуль расчета допусков и полей рассеивания показателей качества АД для.системы автоматизированного проектирования, который позволяет учесть технологические

, погрешности на стадии проектирования АД.

4- Впервые разработана математическая модель оценки влияния технологических погрешностей на массогабаритные показатели АД, которая работает с реальными значениями показа-.телей качества и факторов, их определяющих, и показывает нетрадиционный путь снижения массогабаритных показателей - за счет снинения рассеивания показателей качества.

Указанные результаты выносятся на защиту.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработана 2 рёализоЕанз программа по статистическому анализу качества АД, предназначенная для совершенствования системы управления качеством. '.

г. Сделан анализ единичных показателей качества АД серии АИР, а такхэ впервые систематизированы данные по рассеиванию показателей качества и факторов, их опрзделяпцих, за последние . года, которые необходимы для реализации модуля ш расчету допусков и солей рассеивания в САПР АД.

Э. Математическая модель изготовления АД позволяет реализовать нэ' персональных ЭВМ моделирование показателей ка-

честна ЛД в реальных значениях с получением параметров законов распределения и построения гистограмм. »

Л. Предяож&н научно обоснованный метод установления номинальных значений показателей качества при проектировании, учитывающий технологические погрешности и поля допусков по ГОСТу.

5. На основании математической модели оценки влияния технологических погрешностей на массогабаритные показатели' АД возможно снижение материалоемкости АД за счет уменьшения рассеивания показателей качества. Потенциальная возможность силке тш массогабаритных показателей. АД отрезка серии Л1'1?112 составляет для стали - (10.4-17.5)$, для меди -(4.6-6.7);;.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы алгоритмы, Программы, методики были переданы СКВ АООТ''Спб электромотор" ( г. Томск ) и К1ИВЭМ ! г. Кемерово. ) для проектирования, изготовления и контроля 'асинхронных двлгателэй. На основании проведенных исследований созданы методические указания . "Статистическое моделирование законов распределения показателей качества асинхронных двигателей методом Канте-Карло" по курсу "Качество и надежность электрических мвыш" для студентов специальности "Электромеханика".

Апробация работы. Сделаны доклады нэ научных семинарах кафедр» "Электрические машины и аппараты" Томского политехнического университета в 1993-1994 годах.

Публикации. По результатам проведенных теоретических и гксперкжнтальннх исследований опубликовано в научно-техни-чосхих изданиях 5 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 153 страницы машинописного текста, 51 рисунков, 27 таблиц,-список литературы, содержаний. 153 наименования и прилояений на 4 страницах.

содержание работы

В нервом разделе показана актуальность темы, определе-

СКВ АООТ "Сибэлектромэтор", разрабатывающем и выпускающем АД. Для получения практических результатов разработан ряд программ, по которым проводились расчеты на персональных ЭВМ типа 1БМ.

Научная новизна. В работе содержатся следующие новые научные результаты:

1. Предложен статистический анализ- качества при изго-товлотпш АД с применением персональных ЭВМ, что позволяет быстро и эффективно оценить информацию и сделать соответствующие еыеоды.

2. Разработана математическая модель изготовления АД с учетом законов распределения на основе реальных значений факторов, определяющих качество, необходимая для прогнозиро- . , вания качества АД и количественной оценки при изменениии -технологии.

3. Разработан модуль расчета допусков и полей рассеивания показателей качества АД для системы автоматизированного проектирования, который позволяет учесть технологические

„ погрешности на стадии проектирования АД. ■

4. Впервые разработана математическая модель оценки влияния технологических погрешностей на массогабэритные показатели АД, которая работает с реальными значениями показателей качества и факторов, их определяющих, и показывает.нетрадиционный путь снижения : массогвбаритных показателей - за счет снижения рассеивания показателей качества. 1

Указанные результаты еыносятся на защиту.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработана й реализована программа по статистическому анализу качества АД, предназначенная для совершенствования системы управления качеством. '

2. Сделан анализ единичных показателей качества АД серии АИР, а такге впервые систематизированы данные по рассей- -ваши) показателей качества и факторов, их опрэделянцих, за последние года, которые необходимы для реализации модуля по расчету допусков и полей рассеивания в САПР АД.

3. Математическая модель изготовления ДЦ позволяет рва-..лизовать на- персональных ЭВМ моделирование показателей ка-

- в -

чества АД з реальных значениях о получением параметров законов т>астп!эделения и построения гистограмм. •

4. Предложен научно обоснованный метод установления номинальных значений показателей качества при проектировании, У'тнткззюций технологические погрешности и поля допусков по ГОСТу..

5. На основания математической модели оценки елияния технологических погрешностей на массогабаритные показатели' АД возможно снишнке материалоемкости АД за счет уменьшения рассеивания показателей качества. Потенциальная возмогкость сшшзкия массогабаритных показателей. АД отрезка серии ЛУ!?112 составляет для стали' - (1 о.4-17.5)%, для меди -(4.6-6.7);:. -

Реализация результатов работы. Основные результаты работы 1 алгоритмы, nporpaij.Mii, методики были переданы СКВ АООТ"Сибэлектромотор" ( г. Томск ) и ШИЗЭМ ( г. КемэроЕо ) для проектирования, изготовления и контроля асинхронных двигателей. На основании проведенных исследований созданы методические указания _ "Статистическое моделирование законов распределения показателей качества асинхронных двигателей методом Копта-Карло" по курсу "Качество и надежность электрических машин" для-студентов специальности "Электромеханика".

Апробация работы. Сделаны доклады на научных семинарах кафедры "Электрические маикны и аппараты" Томского политехнического университета в 1993-1994 годах.

. Публшащги. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований опубликовано в научно-технических изданиях 5 работ.

Объем и. структура диссертации. Диссертация содержит 1?3 страницы машинописного текста, , 51 рисунков, 27 таблиц,-список литературы, содержащий 153 наименования и прилонений на 4 страница?:.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Б первом разделе показана актуальность теш, определе-

на цель исследований, приведена краткая аннотация диссерта-тациошюй работы по разделам.

Во втором разделе проведен анализ проблемы обеспечения качества АД. Приведены основные положения существующей модели формирования качества, необходимые обозначения й терминология.

Одной из перспективных концепций качества в общем виде

■ является круг качества. Он представляет собой модель взаимосвязанных действий, решений и результатов на различных фазах подготовки и реализации изделия в промышленном производстве. Из восьми элементов круга качества в настоящей работе применительно к ЭМ рассмотрены три: разработка изделия; подготовка процесса изготовления и контроля; изготовление и контроль.

Анализ работ, посвященных проблеме обеспечения качества АД показал, что разработанные научные основы управления

■ качеством при проектировании, изготовлении, контроле и эксплуатации АД требуют дальнейшего развития для решения конкретных задач с применением персональных ЭВМ.

- Современное .развитие персональных ЭВМ позволяет осуществить ноеый подход к решению проблемы качества, расширяет возможности применения более совершенных математических моделей и позволяет включать вопросы обеспечения качества в САПР АД.

Применение ЭВМ возможно для расчета допусков и полей рассеивания для показателей качества в рамках САПР, анализа и моделирования качества изготовления и исследования влияния рассеивания на массогабаритше показатели АД.

При проектировании серий ЛД одним из основных направлений было и остается снижение материалоемкости АД. Анализ развития серийного производства показывает, что снижение массогабаритнах показателей достигалось в первую очередь за - счст повышения электромагштшх нагрузок и применения новых материалов. Б ближайшее время в условиях перехода к рыночной экономике появление новых магнитных и изоляционных материалов маловероятно. Кроме того, для ДД большинства габаритоз применяется изоляционные материалы класса р и более пагре-

- а -

нестойкую изоляцию для АД общепромышленного применения применять нецелесообразно. В этих условиях необходимо искать нетрадиционные пути снижения массогабаритных показателей ДЦ, и исследование влияния рассеивания технологических погрешностей на этот параметр является перспективным путем снижения' материалоемкости SM. . В литературе отмечается, что. ' большое рассеивание технологических параметров влияет на снижение качества промышленной продукции, но количественной '.. оценки влияния рассеивания на мэссогабаритные показатели до сих пор на получено.

На основе проведенного анализе существующей системы управления качеством, в связи с применением персональных ЭВМ и учетом международных стандартов серии 9000 в диссертационной работе поставлены и реиены.следующие задачи:

- моделирование изготовления АД на персональных ЭВМ;

- совершенствование системы статистического анализа качества при изготовлении АД;

- анализ рассеивания конструктивно-технологических факторов . и показателей качества АД при изготовлении АД,"

- создание блока САПР АД до расчету допусков и полей рассеи-езеия показателей качества АД;

- снижение материалоемкости ¿Д.

В третьем разделе проведены,анализ и моделирование го- — казателей качества и факторов, их определяющих.

Для оценки качества по любому параметру, в частности по результатам приемо-сдаточных испытаний, для реализации та-кох'о элемента круга качества как контроль при изготовлении . была разработана программа статистического анализа качества на языке Турбо-Паскаль для персональных ЭВМ типа IBM. Она позволяет бистро и эффективно оценить информации и сделать соответствующие выводи.

Прокедела статистическая обработка результатов типовых исштейай, сделанных в -СК5 АООТ "Сибзлзктрс-мотор". Анализ точности изготовления АД серии AilP и сравнение их с АД серия 4А показывает, что наблюдается некоторое енпг.енке по"ей рзссокрашзг почти для всех показателей качества, по существенного отличил от АД серии 4А пз изблэдветоя. Соотношение средних и иоукдалышх значений цоказат&л&д качества

#

говорит о наличии запаса для кратности максимального вращающего момента, кратности пускового вращающего момента, и кратности пускового тока, что дает возможность проводить дальнейшую модернизацию АД.

Разработана математического модель изготовления АД. которая работает с реальны!®! значениями показателей качества и факторов, их определяющих, что является существенным отличием от разработанных ранее математических моделей формирования качества.

Основу этой модели составляет электромагнитный расчет АД, в САПР АД. Исходными данными для этого расчета являются 35 основных и 9 вспомогательных параметров.

На основе анализа рассеивания показателей качества определены три независимых фактора, наиболее существенно влия-вдих на качество единичных-показателей качества, таких как воздушный зазор, б; удельное электрическое сопротивление алюминия, Рал;-потери в стали и механические, Рсм. Поэтому-для математического моделирования изготовления АД, необходимого для реиения задач, связанных с управлением качеством, в данном разделе работы принимаем три. независимых переменных.:

„ На рисунке представлена структурная схема математического моделирования изготовления АД. Объем выборки п был выбран 1000, чтобы адекватно оценить законы распределения показателей качества. Для реализации этой математической- модели необходтао знатьсредние значения х п среднеквадратичос-кие отклонения о независимых входных.параметров. Есть два пути их задания:

- данные выбираются на основе изучения технодситгюских процессов изготовления АД;

- данные выбирает исследователь.

Применение второго пути позволяет количественно оценить влияние тахлологкчоскгг погрешностей входянх параметров на показатели качества дгя конкретно гибренной технологии изготовления АД. *

При шдэлдровсп^з иоргаггьыи законов рзспроделонкя входных фз1*тсраз ЗЫ! берзг со одкспу зпзчзкш из кгядого

I

Оценка закона, распределения ПК

1'истограмма распределения ПК

^ конец ^

Структурная схема математического моделирования изготовления асинхронных двигателей

массива независимых входных факторов и рассчитывает АД, то есть как Оы имитирует процесс изготовления АД с помощью ЭЕМ. Реальные значения, а нэ их отклонения от средних значений, покзтелей качеств?, и факторов, их опредэлякцих, позволяют значительно повысить точность математических моделей, разработанных на кафедре электрических мажш и аппаратов Томского политехнического университета, по формированию качества ЛД. Проведя п расчетов ЭВМ формирует массивы показа-

телей качества, предназначенные для исследования количественного влияния технологи! изготовления на качество АД. Разработанная программа позволяет произвести оценку закона распределения. По полученным данным строятся гистограммы показателей качества.

На основании созданной математической модели изготовления АД на персональных ЭВМ типа 1ЕМ проводились вычислительные эксперименты для АД серии АИРП2М4. Они подтвердили, что все показатели качества имеют нормальное распределение.

В четвертом разделе разработан модуль расчета допусков и полей ' рассеивания 1 для СМТР АД, который позволяет учесть технологические погрешности на стадии проектирования АД. Этот модуль следует рассматривать как реализацию таких элементов круга качества как проектирование, изготовление и контроль, связанных с.одной из перспективных концепций качества, применяемой во всем мире и отраженной в международных стандартах ИСО серии 9000.

При этом были учтены дйе системы.отсчета:

- номинальное значение, относительно которого устанавливается допуск и связанное с ним поле допуска;

- среднее значение параметра, устанавливающее центр группировать рассеивания и поле рассеивания.

От взаимного расположения этих параметров зависит качество выпускаемых АД и вероятность выхода за пределы допуска.

Разработка модуля расчета допусков и полей рассеивания . сделана на основании теории точности ЗМ, созданной на кафедре электрических машин и аппаратов Томского политехнического университета.

Для расчета допусков система уравнений имеет вид:

2 2 п 2 г 2

I к -ес к 1 (1)

где с - коэффициент влияния д-го фактора на 3.-ЫЙ ПК; ^ -допуск на выходкой параметр; 1; - допуск на входной параметр; . К и К. коэффициенты относительного рассеяния выходных и входных параметров соответственно, которые выбираются в зависимости от допустимой доли выхода за пределы допуска.

наличия контроля и точности измерительных устройств.

Для расчета полей рассеивания система уравнений имеет

вид:

X =РС 1 . , (2)

yi 1J ' xj '

где 1у1 - поле рассеивания i-ro выходного параметра;

1к t - поле рассеивания j-го входного параметра.

Для проведения расчета допусков и полей рассеивают нукно знать коэф&щиенты елияния ct) и поля рассеивания или допуски на входные показатели.

Расчет коэффициентов влияния рекомендуется проводить численным методом по формуле:

у . -у X с = 1 " » (3)

w х -z. У '

i J Н . 1»

где yt- значение 1-го ПК при "изменении j-ro фактора; г. -значение j-ro конструктивно-технологического фактора с учетом его действительного отклонения; у1Ни xjh - номинальные значения ПК и конструктиво-технологическОго параметра.

В работе показано, что коэффициенты влияния зависят от величины приращения - х)Н. поэтому расчет коэффициен-

тов влияния рекомендуется- проводить при приращениях равных половине поля рассеивания - в этом случае погрешности, вносимые в расчет будут минимальны.

Для получения полей рассеивания проведен анализ существующих результатов испытаний, на основании которого мошо отметить, что рассеивание показателей качества и конструктивно-технологических факторов практически не изменилось за последние годы для низковольтных асинхронных двигателей мощностью . 1-зо кВт, но снизился запас мавду фактичэскики значениями показателей качества и каталожными. На основании этого-1 представлены данные по рассеиванию факторов, определяющих качество, которые необходимы для проведения расчетов допусков и полей рассеивания при проектировании, изготовлении и организации контроля.

Применяемые способы установления вощшадыгох значений являются интуитивными. Номинальные-значения показателей качестве определяют технический уровень АД, повтшу пх уста-

злению придается большое значение. Результаты расчетов то цглю расчета допусков и полей рассеивания позволяют научно эснованно устанавливать номинальные значения показателей юства, исходя из возможностей технологического процесса, шимаем допущение, что поле рассеивания рашо. шести сред-свадратическим отклонениям 1=6о, тогда вероятность выхода сазателей качества за пределы допуска составит 0.00135 для ■остороннего допуска. Метод установления ношшальных зна- • ий заключается в следующем. Исходной точкой для расчета • [усков при одностороннем допуске с низшей границей для . их показателей качества, как максимальный и пусковой щанцие момента, . коэффициент мощности и коэффициент по-ного действия, является среднее значение показателя ка-тва минус три среднеквадратических отклонения Е-зо, а при остороннем допуске с верхней границей для пускового а и скольжения при номинальной нагрузке - среднее знаке показателя качества плюс три, среднеквадратических отк-эния х+За. относительно этой точки устанэвл!шаегся поле уска по ГОСТу 183-74 "Машины электрические вращающиеся, не технические требования" и номинальные значения показа-. пей качества. Для уточнения влияния погрешности расчета установление номинальных значений параметров введем, отно-эльнув погрешность расчета бр. Причем при назначении но-зльных значений считаем, что погрешность расчета всегда зтвует в худшую сторону.

Исходя из этого номинальные значения для максимального декового вращающего моментов г.агут бнть вычислены по

Д - допуск па ПК в Й. Для коэффициента полезного действия ноглиналыше зпачз-! погут бить установлены по фор-.суяэ:

•улэ:

х - За - 5/100|

(4)

'и

г

(100-Д)/100

Т) - 33 + 0.15 - 10рй 001

(5)

1.15

бсогф -1 ва + 1- |0 сосФ/100 | ооеф(, «--1- (

(б)

Для пускового тока и скольжений при номинальной нагрузке' номинальные значения могут быть Еычислены по формуле: X + зо .4- |а » 'х/1оо|

-:--(7)

(100+Д)/100

Описанный метод установления номинальных значений бш применен для АД АИРП2М4. Сравнение наш предлагаемых номинальных значений показателей качества -с номинальными значениями показателей Качества по ГОСТу позволяет сделат! следующие выводы. Новые номинальные значения для коэффициентов мощности и полезного действия немного выше установлению ГОСТом, что позволит поднять технический уровень АД. Наш предлагаемые номинальные значения для максимального вращающегося момента и скольжения .при номинальной нагрузке имеют ^запас при всех рассмотренных выходах за пределы допуска, Новые номинальные значения пускового тока почти на 305 меньше установленных ГОСТом. Учитывая, что защиту двигател/ обычно, выбирают по . каталожным данным такое отличие приведет к 'большому количеству отказов двигателей при коротких за-'.мыканиях. Соотношение для пускового вращающегося момент! такбво, чТо даже при 5% выходе за пределы допуска, мы не можем обеспечить требуемый по ГОСТу момент. При существующих технологии и требованиях обязательно будут двигатели с недопустимым моментом. •

• В пятом разделе вперйые получена математическая модел! оценки влияния технологических погрешностей на массогабарит-ныв показатели, которая связывает рассеивание показателе; качества с материалоемкостью, что является новым нетрадицио! ным путем снижения массогабариткых показателей АД - за сч( уменьшения рассеивания показателей качества АД.

В основу этой математической модели полонена методик! электромагнитного расчета, которая оыла использована и I третьем разделе.

Так как изменение геометрии поперечного сечения двига ... теля повлекло бы за собой изменение штампов для изготовлена: что непозволительно дорого в настоящее время, то в качеств: независимых переменных были выбраны только изменения дяии сердечников статора и ротора 1 и 1 .' г*

Целевая функция для ММ оценки влияния технологических югрешностей на массогабаритные показатели:

^А^стз" ^ ^ Тот ) 'Сст ♦ . + К " 2 ( V хл > V С„ + •

+ - 7ал ( =2 12 + 2 * йкл ч кл)) с ал • (8) 'Де мстз> Мм> мал - заготовительная масса стали для сердечников статора и ротора в серийном производстве, масса меди Шмотки статора в серийном производстве, масса алюминия Шмотки ротора в серийном производстве соответственно; Сст„» м* Сал ~ стоимости кг электротехнической стали, меда для бмотки статора, алюминия для обмотки ротора соответственно; от* V Тал ~ удельные массы стали,меди и алюминия; Иа-аружный диаметр сердечника статора; 1 - длина лобовой час- • и; - число витков фаза статора; - сечение обмоточ-ого провода статора; г, - число зубцов ротора; зс - пло-здь паза ротора; икя и чкд - средний диаметр и площадь*-по-эречного сечения замыкающих колец.

Целевая функция (8) в • настоящее Еремя в таком ейдэ зализована быть ке монет из-за неустойчивости цен на элект-зтвхничвсяую сталь, медь и аллминкй'. Поэтому целесообразно

>рейти к трем целевым функциям по виду материала.

■>

' м - Ва 17 АИ„та = -515-1-21100« .. (9)

стз

АМм = ^-У^У' 4100» (10)

м

мяп - 7о„ ( 2, Во 1 •+ 2 % П Ч !) амад = —аз-м ^ --р-м юой (11)^

эл .. •' -

3 ~ Уменьшенке массы заготовительной.стали,

и алюминия в процентах для каждого конкретного вариан-

Ограничениями для данной математической модели служат, сазатели качества, допуски на которые приведены з Я'э 1ЙЗ-74 "Машины электрические вращающиеся. Общие техни-1кио тр°бпвр.сгия11 у^чьп^^и^ тттгггт^ рердечников необходимо

(12)

-проводить до тех пор, когда не выполняется хотя бы одно ограничений.

Система ограничений:

<Pt= V o.5t7) - TKiifi2)<o

Ф2= oos<PH -о.st^ - совФЦ,.i2 >s0

Ф3= Кпк - O.Stj^ - Kai\,\)<0

Кмн - 0.5tFuV - Нм(14,12) < О

Ф=Г Kid^lj.) - KIH - 0-5^ < О

B(lt,l2) ~ вн - 0.5ts < 0

где Ж!,,^), оовФ(1^12), Kn(lltl2), Км(1,Д2), Kid^lj), s(l1,-i2) ПК, которно получаются в каждом конкре

варианте при изменении Математическая модель оценки влияния технологиче погрешностей на массогабаритные показатели ЛД реализовав персональных ЭВМ типа IBM. Это позволяет работать с ре ными значениями показателей качества. Расчеты велись с и Д14= ДХг=15б.

Анализ - результов расчета показал, что . реал) ограничениями . являются оовф или произведение ооеФдоп*1 Если бы не, было рассеивания, - то для асинхронных двига' отрезка серии АИРП2_ возможная экономия материалов^ составила бы: для стали. - ( Ю.4-17.5 для ме ( 4-6-6.7 )%. Однако предельные значения снижения масс меди практически не могут быть достигнуты, так как в есть рассеивание показателей качества. Коли рассеив уменьшить в 2 раза по сравнению с существующим, то в -этом случае снижение массы для стали будет ( 10.0-16. для меди - ( 4.3-6.1)%, что вполне соизмеримо со сниз материалоемкости при переходе от серии 4А к серии AMP.

В приложениях содержится перечень основных сокра: акты.о внедрении результатов работы.

В заключении приведены основные наиболее ваиэые р . тэты работы:

1. Проблема управления качеством асинхронных деат - пра их проектаровании и изготовлении является актуальн

- 1Э -

Целевая функция для ММ оценю? влияния технологических :огрешностей на массогабаритше показатели: -

^.АММетз- ^ ^ Тот ) '0ет ♦ .

+ <Нм - Тм 2 ( 11+ 1л ) иэф) См + .

+ ("ал - Тал ( 30 Ч + 2 Вкл 1 кл» С ал ' (8) дэ мСтз' Мм' мал ~ заготовительная масса стали для сердеч-иков статора и ротора в серийном производстве, масса меди бмотки статора в серийном производстве, масса алюминия бмотки ротора в серийном производстве соответственно; С

, Сал - стоимости кг электротехнической стали, меди для Змотки статора, алюминия для обмотки ротора соответственно; вт, 7М» ТчЛ ~ удельные массы стали,меди и алюминия; Бз-зружный диаметр сердечника статора; 1 - длина лобовой час-л; - число витков фаза статора; сц^ - сечение обмоточ-эго провода статора; - число зубцов ротора; зс - пло-здь паза ротора; б и чкл - средний диаметр и площад^ по-эречного сечения замыкающих колец. .■•■''

Целевая функция (8) в • настоящее время в таком виде »ализована быть ке монет из-за неустойчивости цен на. элект-(техническуга сталь, медь и алюминий. Поэтому целесообразно

»рейти к трем целевым функциям по еиду материала.

?

М„„, - Ва 1 7 ,

АМ„„ - -—- 100* .. . (9)

отз

Мм - 7,, 2 с 1 + 1. ) * ч .

АН = -И-^--!—^--—^ ЮОЖ (10)

м Мм

м -7 ( г Во 1 + 2. и В ' а !)

ДМ = _зд г_2-кд 4 кл юо% (11)

ал Мал

е АМ ,АМ ,АМ - уменьшение массы заготовительной стали, стз м ал

ди и алюминия в процентах для каждого конкретного вариан-

Ограничениями для данной математической модели служат, казатели качества, допуски на которые приведены в ОТе 183-74 "Машины электрические вращающиеся. Общи техни-ские требования". Уменьшение длины сердечников необходимо

(12)

.-проводить до тех пор, когда не выполняется хотя бы одно ограничений.

Система ограничений:

V V °-5*Т] " WWSO,

ф2= оовФн ~0.5teoa(p - совФЦ4.1г)50 Кгш - 0.5tj^ - KnUt,l2)<0 -Кмн - 0.5tavj - KM(lt,l2) < О '. <PB= KiU^lj). - Кгн -o.st^s.o

Ф<Г в<11'12) - вн " °-5ts - ° где ооеФи^), Кп(14,1г), Нм(11д2), КгЦ,,^),

s(i1,-i2) - . ПК, которые получаются в каждом конкре варианте при изменении lt Д2.

Математическая модель оценки влияния технологиче погрешностей на массогабаритные показатели АД реализован персональных ЭВМ типа IBM. Это позволяет работать с рг ными значениями показателей качества. Расчеты велись с и

Анализ - результов расчета показал, что _реал! ограничениями . являются оовф или произведение оовФдоп»! Если бы не было рассеивания, то для асинхронных деигаг отрезка серии АИР112 возмогшая экономия материалоем] составила бы: для стали. - ( ю.4-17.5 )%, для ме, ( 4.6-6.7 )%, Однако предельные значения снижения масс 1 меди практически не могут Сыть достигнуты, так как в ость рассеивание показателей качества. Если рассели уменьшить в 2 раза по сравнению с существующим, то в -этом случае снижение массы для стали будет ( ю.о- 16. для меди - ( 4.3- 6.1)%, что вполне соизмеримо со сние материалоемкости при переходе от серии 4А к серии АИР.

.■ В приложениях содержится перечень основных - сокрап акты о внедрении результатов работы.

В заключении приведены основные наиболее важные р€ ., тэты работы:

1. Проблема управления качеством асинхронных дваг! v при их проектировании в изготовлении является актуальш

зтоящее время, и решать эту проблему необходимо с учетом зтрого развития применения персональных ЭВМ и создания немы автоматизированного проектирования асинхронных дви-?елей.

2. Выход значений параметров за поле допусков зависит соотношения между номинальным значением с полем допуска, горые устанавливаются ГОСТом на стадии проектирования, и даим значением с полем рассеивания, получаемыми при изго-¡лении асинхронных двигателей. '

3. Проведена статистическая обработка результатов типо-: испытаний, проведенных в СКВ АООТ "Сибэлектромотор". 1ЛИЗ точности изготовления ,асинхронных двигателей серии

и сравнение их с асинхронными двигателями серии 4А пока-ает, что существенного отличия от асинхронных двигателей та 4А не наблюдается.

4. Разработана математическая модель изготовления нхронных двигателей. Особенность модели заключается в , что использование персональных ЭВМ позволяет работать с льными значениями показателей качества и факторов, их опаляющих, а не с отклонениями от средних как было во всех дыдущих работах по управлению качеством асинхронных дни- ' элей, что значительно снижает погрешность математической эли, повышает ее адекватность. Результаты могут прдае-ься как для прогнозирования качества .асинхронных двигате-

, так и для количественной оценки при изменении техноло- ;

5. Разработан модуль расчета допусков и полей рассеива-для системы автоматизированного проектирования асинхрон-двигателей,.позволяющий на стадии проектирования оценить ссте технология изготовления на рассеивание покателей гства. На основанш1 расчетов расссеиввния показателей каша по атому модулю предложен научно обоснованный метод эновлэнкя номинальных значений показателей качества с :ом технологических погрешностей и полей допусков, уста-мвавмых государственник! стандартами.

6. Впервые систематизирован:-! двшшо результатов испита-.

ний и измерений при изготовлении асинхронных двигателей,, на основании которых можно отметить, что рассеивание показателей качества и конструктивно-технологических факторов практически . не изменилось за последние годы для низковольтных , асинхронных двигателей мощностью 1-30 кВт, но снизился запас . между фактически.«,«! значениями показателей качества и каталожными, .. поэтому вопрос согласования и оптимизации допусков приобретает особую актуальность в настоящее время.

7. Разработана математическая модель- оценки влияния .технологических погрешностей на массогабаритные показатели асинхронных двигателей с использованием реальных значений ., показателей качества, что стало возможно благодаря примэне-. ниш персональных ЭВМ типа IBM. Она ,является основой нетрадиционного пути снижения материалоемкости - за счет уменьшенш . рассеивания показателей качества асинхронных двигателей.

я. Впервые.: : проведена .количественная оценка влияни? рассеивания на массогабаритные показатели асинхронных двигателей. Если бы не было рассеивания,. то для асинхронных дви-' гателей отрезка серии АИР112 возможная экономия материалоем-. кости составила бы: для стали - ( 10.4-17.5 )%, для меди -( 4.6-6'.7))6. Однако предельные значения снижения массы стал] и меди практически не могут быть достигнуты, так как всегд; ■ есть-рассеивание показателей качества."

* , ■ 9- Разработаны и переданы СКВ АООТ' "Сибэлектромотор (г. Томск '-) и НЙИВЭЫ ( г. Кемерово > следувдие программы . статистического анализа качества; математического моделиро вания изготовления 'зсинхронных двигателей; модуль расчет Допусков и полей рассеивания асинхронных двигателей дд системы автоматизированного проектирования; оцешзг елияни .технологических погрешностей на массогабаритные показатели.

ю. На основании математической модели ; изготовлена вияяроккш. двигателей рпзрабэтош кетодачьскио указания дл проведения лабораторной работы по курсу "Качество и кадеи ность электрических малин", а таюга для ШРС, УКРО и дипло:; кого проектирования для студентов, соучевдшю по cnersiasi пости "алоктром'гханкка".

Основное содержание диссертации опубликовано в следус-

ния, средних и номинальных значений параметров асинхронных двигателей при проектировании и изготовлении. - Томск, 1993.17 с. - Доп. в Информэлектро 20.04.93, N" 13 - эт 93.

2. Муравлева 0.0., Шапкина О.Ф. Анализ точности изготовления асинхронных двигателей серии АИР. - Томск, 1993. -12 с. - Деп. в Информэлактро 11.01.94, N" 2 - эт 94.

3. Муравлева 0.0. Расчет допусков и полей рассеивания показателей качества асинхронных двигателей на персональных ЭВМ. - Томск, 1994. - 10 с. - Деп. в Информэлэктро 08.04.94, й" 14 - эт 94.

4. Муравлева 0.0. Анализ влияния технологического рассеивания параметров на материалоемкость асинхронных двигателей. - Томск, 1994*. - 6 с. - Двп. в Ипформэлектро-21.07.94, N" 40 - ЭТ 94.

5. Муравлев о.П., Муравлева 0.0. Количественная оценка технологических погрешностей при изготовлении асинхронных двигателей. - Томск, 1994. - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ об.10.94, N" 2301 - В 94.

щи работах:

1. Муравлева 0.0. Взаимосвязь допусков, полей рассеива-

Полписано к печати I6.I2.91-. Тисах 100 экз. Заказ К» 60. Уотаприит ТПУ .634034,Тоиск, пв.Ленина, 30.