автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обеспечение динамического качества станков на основе методов диакоптики и результатов диагностики

На правах рукописи

ЛОНЦИХ ПАВЕЛ АБРАМОВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА СТАНКОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ДИАКОПТИКИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ДИАГНОСТИКИ

Специальность 05.03.01 - «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ИРКУТСК-2004

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Научный консультант Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор техн. наук, профессор В.Л. Вейц

Официальные оппоненты:

доктор техн. наук, профессор БА Алексеев;

доктор техн. наук, профессор А.Ф. Берман;

доктор техн. наук, профессор В.П. Кольцов. Ведущая организация: ОАО ИркутскНИИхиммаш

Защита состоится 15 апреля 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ), по адресу: 664074.Г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского

государственного технического университета по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83,

Автореферат разослан «11» марта 2004г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы обеспечения динамического качества станков определена критериями международных стандартов качества ИСО 9000. Качество работы станков оцениваются в совокупности технико-эксплуатационных, технологических и других параметров.

Анализ выполненных на сегодняшний день теоретических исследований по созданию систем обеспечения качества работы станков определил область существования критериев динамического качества и показал направления исследований, обеспечивающих достижение заданных динамических параметров. Проблема обеспечения заданного динамического качества является далекой от решения, что объясняется, прежде всего, ее сложностью и недостаточной изученностью. Эффективными способами обеспечения качества работы станочного оборудования являются оптимизация динамических параметров на этапе синтеза или проектирования, применение виброзащитных систем и конструкций на этапе эксплуатации, диагностика и мониторинг технического состояния станков.

Актуальность работы подтверждена ее выполнением в рамках Программ Министерства образования РФ по приоритетным направлениям науки и техники: «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий». Раздел. Механика в машино- и приборостроении. Проект Иркутского гос. технического университета (Научный руководитель— автор представляемой работы):

1.Динамика виброактивных систем и управление техническим состоянием машин по результатам вибродиагностики, 2000г.

2.Динамика виброактивных систем и синтез систем виброизоляции технологического оборудования, 2002г.

Цель диссертационного исследования - создание системы обеспечения динамического качества станочного оборудования порезультатам диагностики его технического состояния на основепримененияметодовдиа-коптики.

Достижение поставленной цели обеспечено решением следующих задач: -Обоснования и выбора критериев динамического качества станков -Построения математических моделей станков при оптимизации динамических параметров и необходимости удовлетворения критериям динамического качества.

-Выполнения декомпозиции исходных многомерных систем с сосредоточенными и распределенными параметрами, адекватно представляющих станочные системы, методами диакоптики.

-Формирования алгоритмов и законов управления виброзащитными системами, обеспечивающих достижение требуемых параметров динамического качества станков и синтеза управляемой пневматической виброзащитной системы. ________ . .

-Разработки систем диагностики технического

| БИБЛИОТЕКА I

Методы исследований. В работе использованы основные положения динамики станков, принципы и законы теоретической механики, методы теории автоматического управления, приемлемые для анализа параметров динамического состояния систем, методы системного анализа, структурирования и диакоптики, оптимизации динамических параметров а также методы, развитые в задачах мониторинга и диагностики. Исследованные станки характеризуются многообразием динамических процессов, возникающих при их работе и существенным образом влияющих на качество обрабатываемых изделий. Методы исследования, оценивающие влияние динамических параметров на показатели качества работы станков, оптимизацию этих динамических параметров связаны, с задачей математического моделирования, а соответственно, станок, т.е., предмет исследования рассмотрен как сложная управляемая система.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлена использованием фундаментальных положений динамики механических систем, базирующихся на классических положениях теории колебаний, принципов аналитической механики, основных законов динамики, корректным построением исходных математических моделей исследуемого станочного оборудования, обоснованным использованием математического аппарата при аналитических исследованиях, применением апробированных вычислительных методов и средств программного обеспечения. Научные положения и выводы, полученные аналитически, подтверждены экспериментально и внедрены в производственные условия работы с достаточной сходимостью результатов. Достоверность полученных результатов исследования динамики металлорежущих станков в целом и приводов, в частности, подтверждена хорошей сходимостью результатов с решениями, предложенными в работах В.АЛСудинова,, МЕ.Эльясберга, ИЛлустого, В.Л. Вейца, предложивших основополагающие решения проблемы анализа колебаний в металлорежущих станках, динамики приводов станков.

На защиту выносится

1.Единая концепция обеспечения качества работы станочного оборудования — как многоаспектная научно-производственная проблема.

2.Методика исследования и математическая модель динамики станков, разработанная на основе иерархического принципа.

3.Математическая модель и способ приведения заданной сложной структуры станков к системам меньшей размерности при применении методов структурирования и диакоптики.

4 .Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических параметров станков и эксплуатационных характеристик качества работы станочного оборудования.

5.Эффективный метод построения передаточных функций приводов станков, основанный на применении направленных графов.

б.Принцип действия и конструкция управляемых, виброзащитных систем, позволяющих обеспечить требуемые параметры динамического качества станков.

7.Система мониторинга и диагностики технического состояния станочного оборудования как инструмент управления качеством. Научная новизна:

; -Предложена и обоснована единая концепция обеспечения качества работы станочного оборудования как научно-производственная проблема, решаемая в ходе оптимизации ее динамических параметров и диагностики технического состояния.

-Впервые исследован и описан механизм оценки влияния динамических параметров станочного оборудования на показатели динамического качества на основе применения методов структурирования и диакоптики.

-Предложен инструмент управления качеством оборудования технологических систем на основе диагностики его технического состояния.

-Установлена эффективность приведения заданной сложной структуры к системам меньшей размерности при применении методов диакоптики для анализа динамических свойств станочного оборудования.

-Предложен системный подход и эффективный метод исследования динамических характеристик приводов станков в переходном режиме, основанный на применении направленных графов, что позволило определить влияние временных характеристик станочного оборудования на показатели динамического качества.

-Выдвинут и обоснован принцип действия, конструктивное решение и практическое применение управляемых виброзащитных систем с регулируемыми параметрами, обеспечивающими заданные критерии качества.

Практическая полезность: -Разработан алгоритм расчета, позволивший практически реализовать идеи декомпозиции при приведении исходных систем моделей станочного оборудования к подсистемам меньшей размерности.

-Разработаны методика и алгоритм решения задачи синтеза станков при удовлетворении критериев динамического качества в стационарном и переходном режимах.

-Разработана методика инженерных расчетов, алгоритм и программная реализация диагностики технического состояния оборудования, определяющие влияние динамических параметров на показатели качества работы станка. -На уровне изобретений разработаны виброзащитные конструкции, обеспечивающие удовлетворение критериев качества станочного оборудования .

Реализация результатов. Основные результаты выполненных исследований и разработок подтверждены в процессе реализации на следующие предприятиях:

- В ОАО ПО Иркутский завод тяжелого машиностроения (ИЗТМ). Договор 947Y3 от 21.03.2002г «Разработка и внедрение системы диагностики техниче-

ского состояния и повышения качества эксплуатации оборудования».Объем НИР 450 тыс. руб. Экономический эффект составил 3,5 рубЛ на 1 руб. затрат. - в АК «AJIPOCA» (ЗАО), Договор 317, 2000г. «Разработка и внедрение системы мониторинга текущего состояния виброактивного оборудования, диагностика параметров вибрации и разработка мероприятий по снижению вибрационных воздействий на конструкции обогатительной фабрики и производственные помещения». Экономический эффект составил 470тыс.руб.

-в ООО Усольский машиностроительный завод (УСОЛЬМАШ), Договор НИР № 51\17 от 14.02. 2002г. «Разработка элементов системы управления качеством; диагностика текущего состояния металлорежущих станков и оборудования машиностроительного производства».Объем НИР 500 тыс. руб. Экономический эффект составил 3,7 руб.\ на 1 руб. затрат,

-в АК «АЛРОСА» (ЗАО), х\д 873, от 26.09.2002г.: «Разработка эскизного и проектного решений системы виброударозащиты и внедрение системы вибродиагностики на обогатительной фабрике № 12 и карьере Удачнинского ГОКа.» Экономический эффект равен 520тыс.руб.

-В акционерной компании «ENERGOWIR», Варшава. «Разработка системы диагностики виброактивного оборудования». КОНТРАКТ №47-5.1992. Объем контракта 20 тыс. ам. долл.

-В фирме «SPEKTRA», GmbH, Дрезден, «Разработка и внедрение системы динамического гашения колебаний и диагностики виброактивного оборудования», 2002г. Объем контракта 32000 DM.

-В Иркутском государственном университете путей сообщения. Разработка комплекта документов для открытия и лицензирования специальности «Управление качеством».

-В Иркутском государственном техническом университете. Разработка программ курсов цикла специальных дисциплин стандарта ГОС «Управление качеством».

Реальный экономический эффект при внедрении систем диагностики, гашения колебаний и обеспечения качества составил 1200 тыс. руб. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на:-1 Всесоюзной конференции по синтезу виброзащитных систем, г. Иркутск, сентябрь 1972г.;-научных семинарах Иркутского государственного технического университета, г.Иркутск, 1972-2003гт.;-Всесоюзной научной конференции по динамике колебательных систем, Львов, 1973.;-Межобластном семинаре «Вопросы вибрационного оборудования и прибо-ров»,Ульяновск,1974., -И Всесоюзной конференции по механике управляемых систем, г. Иркутск, сентябрь 1975 г.; - III Всесоюзной конференции по механике управляемых систем, г. Иркутск, сентябрь 1978 г.; - IV Всесоюзной конференции «Механические управляемые системы», г. Иркутск, 1982г.;-Заседаниях региональной секции методического Совета МинВУЗа по механике и машиностроению. Новосибирск, 1980, 1982,г., Владивосток, 1985;-Всесоюзном семинаре «Новые средства звуко-и- виброизоляции в промышленности». Ленинград; На международном семинаре Przeglad mechaniczny.

Tlumenie drgan mechanicznych, Варшава, 1990. -На международной научной конференции "Физические основы нелинейных колебаний", Краков, Польша, 1990; -VI Российско-польском семинаре «Теоретические основы строитель-ства»,Варшава, 1997;-Международной конференции по проблемам машиностроения и энергетики, Варшава, 2001г.; - Совещаниях-семинарах зав. кафедрами теоретической механики (1996,2000,2003 г.г.),-3аседаниях методического Совета по теоретической механики Министерства образования РФ, Москва (1996,2000,2003г.г.),- заседании секции УМО «Антикризисное управление» Министерства образования РФ, 2003 г., г. Москва, -I научной конференции Европейского Центра по качеству с участием зарубежных специалистов «Качество, инновации, образование»,2003г.; Москва,- П международной конференции «Проблемы механики современных машин», 2003, г. Улан-Удэ; Основные результаты диссертационной работы в целом доложены, обсуждены и получили положительную оценку на научном семинаре факультета технологии и компьютеризации машиностроения Иркутского государственного технического университета(2003г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 63 печатных работы, в том числе 8 монографий, 6 публикаций в зарубежных изданиях, 10 публикаций в центральных и отраслевых изданиях и журналах, 4 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 350 наименований и содержит 325 страниц текста, включая 10 таблиц, 91 рисунок и 9 приложений, подтверждающих внедрение результатов диссертационной работы на отраслевом и региональном уровнях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы обеспечения динамического качества станочного оборудования, оптимизации динамических параметров и диагностики технического состояния станков. Априорно сформулированы принципы разработки математических моделей, позволяющие найти эффективные способы обеспечения качества работы станочного оборудования: оптимизация динамических параметров на этапе синтеза, диагностика и применение виброзащитных систем, в том числе, гасителей колебаний на этапе эксплуатации. Изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ состояния проблемы обеспечения динамического качества, предложен подход к исследованиям динамических параметров станков и их оптимизации, обоснована применимость методов мониторинга и диагностики технического состояния станочного оборудования при решении проблемы обеспечения качества работы станков. Представлен обзор литературных источников, критический анализ которых позволил обосновать цель и задачи диссертационного исследования, сформулирована задача обеспечения качества работы станочного оборудования как одно из приоритетных направлений развития науки и техники. Дано обоснование взаимозави-

симости критериев качества с динамическими параметрами станочного оборудования. Показано, что динамическое качество оценивается через количественные измерения реальных свойств изделия, продукции или технологической системы. Понятие «оценка качества» предполагает комплексную оценку не только функциональных, потребительских свойств машины, устройства, изделия или технологической системы (динамические и кинематические характеристики- мощность двигателя, быстродействие, производительность, параметры колебательных режимов в стационарном и переходном состоянии, развиваемые силы), но и оценку ее технологических и эксплуатационных свойств (надежность, долговечность, ремонтоспособность).

Первоначальные идеи системного подхода к определению качества продукции, а также качества работы оборудования принадлежит голландскими ученым Дж. Ван Этингеру и Дж. Ситтингу. Анализ влияния динамических параметров на показатели качества работы оборудования в исторической перспективе претерпевал определенные изменения. Большой вклад в разработку теории управления и обеспечения качества внесли отечественные ученые. Значительное развитие проблема обеспечения качества получила в работах И. Г. Венецкого, А. М.Длина,Ю.В.ШленоваЗ«Н.Азарова американских ученых У. А. Шухарта, Э. Дэминга, А. Фейгенбаума. Влияние динамических параметров такой системы как металлорежущий станок на характеристики качества его работы определено комплексом условий. Очевидно, что основным предметом исследования являются динамические характеристики технологических систем, и, прежде всего, параметры, определяемые свободными, вынужденными колебаниями, а также автоколебаниями. Исследование таких колебаний проводились в работах Дж.Д. Биркгофа, Р.Е.Кал-мана, У.А.Портера, В.В.Болотина, К.СКолесникова, В.А.Светлицкого, И.И. Блехмана, М.М. Грибова, СВ.Елисеева, М.З.Коловского, И.И.Вульфсона, В.О.Кононенко, К.В.Фролова, ЛСМурашкина, В.Л.Вейца. Выдающуюся роль в решении проблемы динамики в целом, и автоколебаний, прежде всего, в металлорежущих станках сыграли работы В.А.Кудинова, М.Е. Эльясберга, ИТлустого. Необходимо отметить, что над исследованием поставленных проблем занимаются ряд научных школ. Это, прежде всего, исследователи в г.Москва (В.А.Кудинов, Д.Н.Решетов, Н.Н.Зорев, В.Э. Пуш), в г. Н.-Новгороде (Ю.И.Неймарк, Ю.И.Городецкий), г.Ростове-на-Дону (В.Л.Зако-воротный), С.-Петербурге (М.Е. Эльясберг, В.Л.Вейц, А.Е.Кочура, ЮААле-ксеев В.В. Максаров, Д.В.Васильков, Л.С.Мурашкин), г.Иркутске (А.И.Про-мптов, ВЛХКольцов, А.Ф.Берман, Ю.В.Димов).

Анализ влияния динамических характеристик станков на параметры качества его работы приводит к следующим вариантам решения: -в статике. Достижение заданных требований динамического качества может быть выполнено при обеспечении высокой жесткости и исключении локальных деформаций;

-в динамике. Влияние динамических характеристик на качество системы определяется инерционными параметрами - массой, моментами инерции, конструктивными параметрами- жесткостью элементов конструкций, что определяет величину собственных и резонансных частот изгибных и крутильных колебаний.

В заключение первой главы дана оценка конкурентоспособности станочного оборудования машиностроительного производства и сформулированы методы и способы ее увеличения.

Проведенный анализ исследований показал, что до настоящего времени не создана математическая модель динамики станочного оборудования, в полной мере учитывающая требования удовлетворения заданным динамическим критериям качества, не предложен метод исследования, позволяющий оценивать динамические параметры не только станочного оборудования в целом, но и его отдельных составляющих. Кроме этого, изучение динамических характеристик станков невозможно без систематического анализа переходных процессов в динамической системе. Изложенное в первой главе послужило основанием для формирования приведенной выше цели работы и определить круг задач, подлежащих решению в связи с поставленной целью.

Во второй главе диссертации обосновывается формирование расчетных моделей станков. Построение динамических моделей на основе иерархического принципа рассмотрено для фрезерного станка и его несущей системы, (рис.1, 2.). При этом твердое тело с массой м отображает подсистему «консоль-стол-заготовка». Упругий элемент с коэффициентом жесткости Лотображает жесткость шпиндельного узла; элементы с коэф-фициентами жесткости с,с3,с4 и с5 - жесткости стыков и стоек, связывающих консоль со станиной станка. Сила резания p{t) при исследовании вынужденный колебаний станка считается известной функцией времени. При подстановке выражения кинетической и потенциальной энергии, в уравнен"^"—gf sf го рода с учетом того, что Вх=°'~8z~°'

получена система дифференциальных уравнений вида:

y^+k*! +cj»j +с4а] +csa's)pr -c,as)i = -Phrsina. (2.1)

В силу ряда упрощений, принятых при ее построении, эту модель может рассматривать как модель низшего уровня. Так как в ней не отображены дис-сипативные свойства соединений, она использована в работе для решения определенного круга задач, в том числе, для приближенного определения собственных частот колебаний с целью исключения опасных резонансных зон.

Переход к модели следующего уровня выполнен путем выделения стола станка в качестве элемента согласно рис.1. Твердое тело с массой М отображает консоль, а тело с массой т - стол с закрепленной на нем заготовкой.

Рис. ¡.Расчетная схема.

Рис. 2. Расчетная схема несущей системы фрезерного станка

При этом коэффициенты жесткости упругих соединений стола с консолью обозначены с, и с,. В качестве обобщенных координат рассматриваемой системы приняты x,z,tp,x„z¡, полагая при этом что масса т является малой и ее приближенно считаем точечной (пренебрегая ее поворотом). Тогда выражения кинетической и потенциальной энергий в приобретают вид

(2.2)

П =^(х-МУ + с.) (*+*!?>)' +c4(z^at<pf +cs{z-as<pf +e,zj +с,(х, -xf +c,{z, -г)2], (2.3) где x„z, - координаты центра масс элемента «стол -заготовка» с массой m. Работа силы резания определены как sw=Psina-&c,+Pcosa ■ &.,, (2.4)

а перемещения точки приложения этой силы равны вариациям координат х, И г,. Тогда Qx=0; ег=0; ; QXl=Psina; Qh = Pcosa.

При подстановке указанных величины найдены уравнение Лагранжа второго рода:

d дТ а ах

лат 1Г.. d ат d дт . л ат ...

-ш:--=Мг,--=М1'<р\ ——=мх,;---mí,,

dt di ' dtBp dtdx, ' diez, '

^ = k + cj + c,)x + {c3k} - с2Л3^-е(х,;

8П 8z '

(e4 +с5 +cr)z+(cia1 -с,«,)^-«,!,;

— = сДх,-дс); -— = {c,+c7)z,-c7z.

OXj cz¡

~ - + С)»! + с4а24 + с, я\)р + + (с3Л3 - С2к:)х + (с4а4 - с5а5г)

, (2.5)

где ¡1 - радиус инерции консоли с массой м;

При подстановке значений кинетической, потенциальной энергии и обобщенных сил в уравнения г Лагранжа второго рода, найдены дифференциальные уравнения движения:

Мх+(с, +с4)х+(е^-с2к2)>р-с4х, = в; М2 + (с4 +с, +с7У+(с4а4-с5а;)р-с7г,=0\

тх/ + е({х! - РзШа ; тЦ,+(с,-¥сг^,-с7г^Рсо5а. (2.6)

Математическая модель (2.6) получена как модель следующего уровня по отношению к исходной. Модели более высокого уровня по отношению к (2.6) получены в работе при учете инерционных и жесткостных характеристик составляющих станка, диссипативных факторов и т.д. Отметим, что рассмотренные идеализированные динамические модели являются незамкнутыми. Существенно важным свойством динамической системы станка, является ее замкнутость. Учитывая это положение, исследование ее динамических параметров выполнено в работе методами теории автоматического управления, что позволило оценить влияние динамических процессов станка на показатели динамического качества. Основными результатами по определению характера динамических процессов являются:

-выявлены источники и дана оценка характера проявлений колебательных процессов в подсистемах станка и в динамической системе в целом; -установлены связи между динамическими процессами (колебательными в частности) и качественными показателями механической обработки; -разработаны динамические модели подсистем и системы в целом, построенные по иерархическому принципу, оптимизированные относительно уровня сложности и возможности применения эффективных вычислительных методов;

-определены на основе разработанных моделей характеристики динамического качества и, прежде всего, устойчивости системы; -разработаны способы и средства по снижению уровня виброактивности станков и снижению интенсивности вибраций.

В третьей главе рассмотрена динамика приводов станков. Практика исследований динамического поведения металлорежущих станков подтверждает, что многие задачи динамики приводов станков могут с вполне приемлемой точностью рассмотрены в линейной (линеаризованной) постановке. Это, прежде всего, нестационарные, стопорные режимы, характерные для зажимных устройств, стационарные переменные режимы.

Для нестационарных режимов приводов: наброс и сброс нагрузки, в качестве простейшей динамической модели привода рассмотрена система, в которой динамическая характеристика приводного двигателя механической модели привода отображена инерционным звеном. Переменными, характери-зуюгцими поведение такой модели привода, являются вращающий момент двигателя и относительная угловая скорость ротора 5'. Получена система дифференциальных уравнений движения привода в виде

ЧтдУ'д (31)

где механическая постоянная времени привода.

Использование прямого преобразования Лапласа позволило получит! передаточные функции для относительной скорости и момента двига-

теля Н'иО') и, соответственно, выражение для переходной функции относительной скорости лЮ и вращающегося момента двигателя При этом, в качестве внешнего воздействия принята единичная функция Л'«(')=/('). При обращении к преобразованию Лапласа в системе дифференциальных уравнений и применяя для вычисления переходной функции формулу Римана -Меллина, переходные функции получены в виде:

<г-*» н I.р J.

(3.2)

где З,=аг^\\щ-1Ц}-2УТ% $и=а,с^4ут-1. (3.3)

Здесь га№Лр] - вычет функции относительно полюсов р&=в,2):

р>-2 определены согласно системы (3.2). Полученные выражения переходных функций применительно

к модели низшего уровня позволили оценить влияние параметров на динамическое качество переходных процессов в электромеханическом приводе. В частности определены: перерегулирование (<т«'<ги); число колебаний за время г" переходного процесса-так называемые «стандартные» критерии качества,(рис.3. ,а-б)имеем

аы =|«а*^/)-л(ао)ул(оо). а„ = \тахуи(/)-у„(*>)]/ум(<»)^

причем в соответствии с (3.2) - (3.3) имеем:

таху,(/)=V{/+^ехр\-+агс1г^4уг - / - /«"»»('Ь 1+ехр\-х/^4ут-1\

Поскольку в рассматриваемом случае. >'»(00)= ^, Ум(<*>)=1 окончательно полу-

чены для * и

=ехр{-тсЦ4ут-1)

а» выражения:

Время переходного процесса определяется согласно условиям: ПрИ '¿г«. М'Ь^Н^Л При

где л> и Ли - нормированы заданием [,<"м/1ллЛ %. Для определения реакции привода при воздействии типа <?(<) использован интеграл Дюамеля.

Моделями следующего уровня являются модели приводов, механические системы которых представляются цепными крутильными системами простой или разветвленной структуры с произвольным числом звеньев. Рассмотрена схема привода такой структуры и записана система дифференциальных уравнений движения. Система интегро-дифференциальных уравнений обладает рядом достоинств при выполнении динамических расчетов. Так, при использовании прямого одностороннего преобразования Лапласа при нулевых

Рис.3. Стандартные критерии качества

начальных условиях получена операторная система.и. на ее основе — передаточные функттии от момента сил сопротивления: мс(') к нпатттаютттему моменту двигателя и относительным скоростям звеньев а также к моментам сил упругости на участке между и '-Й массами.

Воспользовавшись предложенными выражениями передаточных функций, найдены динамические характеристики привода при набросе и сбросе нагрузки. Наброс характеризовался нарастанием во времени нагрузки, приложенной к исполнительному органу станка (например, к шпинделю). При этом оказываются нагруженными все элементы привода, а также происходит изменение скорости вращения исполнительного органа, что оказалс влияние на стойкость инструмента и качественные показатели изделия.

Далее в третьей главе показано, что к числу нестационарных режимоЕ относятся стопорные режимы. Динамическая модель электромеханических зажимных устройств металлорежущих станков (ЭМЗУ) при анализе стопорного режима представлена в виде упругой одномассовой системы с самотормозящейся парой, фиксирующей в механической системе момент после окончания режима зажима.

Для определения передаточных функций механической системы при использовании метода направленных М-графов, найдены передаточные функ ции без раскрытия соответствующих определителей операторной системь уравнений.

Рассмотрены динамические параметры стационарных режимов приводов при этом предложен эффективный метод построения передаточных функцш привода в целом, так и его подсистем, основанный на применении направ ленных М-графов - графов Мэзона. Для М-граф л - массовой механическо!

Рис. 4. Двухмассовый привод

системы рассматриваемого типа ¿.(к=/,п-/) - передача к-го контура, определяемая по формуле:

=00=^ Ср)/Б2. Ш.+, 0>)] -у. (3.4)

В случае использования линеаризованной динамической характеристики приводного двигателя в упрощенной форме при исследовании регулярных режимов использована система обобщенных координат, допускающая при определенных условиях существование периодического решения системы

дифференциальных уравнений. Представлены также результаты изучения частотных характеристик приводов. Рассмотрены частотные характеристики электромеханического привода, механическая система которого отображена дву-хмассовой моделью (рис.4). Установлена связь между частотными характеристиками привода и соответствующими переходными характеристиками. Для этой цели разложены частотные характеристики на вещественную и мнимую части. В качестве примеров рассмотрены построение характеристик для двух вариантов станочных приводов главного движения: -а) фрезерного станка с асинхронным двигателем; и -б)расточного станка с двигателем постоянного тока независимого возбуждения. Полученные зависимости использованы для оценки неравномерности хода исполнительного органа и на-груженности элементов механической системы привода при полигармоническом воздействии Л/с(').

В четвертой главе представлены методы исследования динамической системы станка при ее расчленении на составляющие. Такая система структурно представляет собой множество элементов (звеньев), которые связаны друг с другом направленными связями. Одним из наиболее эффективных путей исследования динамической системы станка является переход от исходной, сложной системы к исследованию более простых подсистем, по свойствам которых можно восстановить точно или приближенно свойства заданной системы. Исследование сложных систем по частям путем разделения их на сравнительно изолированные подсистемы выполнено на основании метода диакоптики. Исходная динамическая модель станка представлена как сложная, иерархически организованная и целенаправленно функционирующая совокупность большого числа информационно связанных и взаимодействующих элементов. Группы элементов объединены в блоки и рассмотрены как подсистемы сложной системы. К числу таких подсистем относятся станок, приспособление, инструмент, деталь-(заготовка). Хотя динамические свойства отдельных подсистем достаточно полно исследованы, получение удовлетворительной глобальной модели станка является весьма сложной задачей. Указанное объясняется проявлением интегративного свойства, присущего динамической системе станка в целом и характеризуемого сложной структу-

рой связей и многообразием информации при взаимодействии подсистем. Главной особенностью является то, что динамическая система станка, на что впервые указал В.А.Кудинов, автономна и замкнута.

Корректная динамическая схематизация станков приводит в общем случае к дискретно-непрерывным расчетным моделям значительной размерности и структурной сложности. Поэтому при динамической схематизации дискретно-непрерывных систем происходит расчленение глобальной исследуемой системы на дискретные и континуальные подсистемы.

В консервативном приближении дифференциальные уравнения движения подсистем представлены как + =1 ,т, (4.1)

где . инерционная и упругая — матрицы /-й подсис-

темы и «¿-мерные векторы обобщенных координат и возмущающих воздействий подсистемы; Рассматриваемая метасистема формально получена из подсистем, описываемых уравнениями (4.1), в результате наложения на движение этих подсистем г линейных позиционных связей аналитически выражающих условия соединения

отдельных элементов подсистем.

Уравнения связей, отражающих условия жесткого или кинематического

ГуГ

соединения отдельных элементов представлены в виде—? = 0, (4.2)

__&Ч

где q — прямая сумма векторов ф, / = 1 ,т; \ifiDq — матрица Якоби системы функций /Дх*'), У = 1 ,г. При этом принято, что встречающиеся кинематические связи являются интегрируемыми.

Агрегированная модель рассмотренной метасистемы получена в виде дифференциальных уравнений Лагранжа с неопределенными множителями:

(4.3)

Здесь Л — r-мерный вектор множителей Лагранжа.

При рассмотрении вынужденных колебаний метасистемы под действием одночастотных синфазных гармонических возмущений вида

H¡ = P¡ sin att i = \,m, (4.4}

принято, что решены локальные задачи вынужденных колебаний автономных подсистем и найдены частные решения! дХО =A¡ sin (Ot,i = 1 ,т, (4.5] где Ai=(G¡ й/О,-)"' P¡— и,-мерный вектор амплитуд обобщенных координат /-й подсистемы при вынужденных колебаниях.

Далее в четвертой главе выполнена классификация и предложены мат-рично-графовые характеристики динамических моделей. При исследованш подсистем сложных составных систем рассмотрены динамические модели адекватно отображающие составляющие исходной динамической системь

станка при учете сделанных допущений и ограничений, то есть дискретные симметричные динамические модели в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами и симметричными матрицами коэффициентов. Дискретная симметричная модель я-го порядка (или и-мерная модель) описана матрично-векторным дифференциальным уравнением второго порядка:

где: &,В,С — инерционная, диссипативная и упругая симметричная матрицы порядка п\ q, F(q, 0 — «-мерные вектор обобщенных координат и вектор-функция возмущающих воздействий. Порождающие для модели вида (4.6) динамические системы, как правило, являются системами с малой диссипацией, (рис.5).

Рис.5. Порождающая модель моделируемой динамической системы.

Диссипативные и возмущающие факторы рассмотрены как дополнительные характеристики порождающей системы, накладываемые на уп-ругоинерционное ядро (4.6.) ее динамической модели. Инерционная матрица в преобладающем большинстве практических задач динамики станка является диагональной. На основе моделей вида (4.6.) схематизируются подсистемы станка, для которых правомерно не учитывать распределенный характер их упругоинерционных свойств.

При анализе структуры графа консервативной динамической модели станка, установлено, что каждый узел графа отображает «инерционный» член дифференциального уравнения модели станка. Каждому ребру графа отвечают «упругие» члены в дифференциальных уравнениях модели. При такой интерпретации граф динамической модели рассмотрен как некая механическая аналогия порождающей динамической модели станка. В простейших случаях для несвязных динамических систем структура графов их динамических моделей тождественна в адекватных образах структуре порождающей реальной системы. Так, для динамической системы, состоящей из валопровода, несущего несколько маховиков, крутильные движения которых схематизируются на основе дискретной динамической модели, граф модели имеет ту же структуру и тот же упругоинерционный образ, что и порождаю-

(4.6)

Основные взаимосвязи между инерционными звеньями динамических систем с малой диссипацией имеют упругий характер. Определяя-ющей основой модели (4.6) служит ее упругоинерционное ядро, отражающее с принятой степенью детализации ее свойства.

щая система (рис.6.а,в). Аналогичное соответствие наблюдали и при исследовании многоступенчатых схем однонаправленной виброзащиты станочного оборудования (рис.6.6,в). В общем случае при схематизации несвободных динамических систем структура графов их моделей существенно отличалась от структуры порождающей системы, поскольку в упругоинерционной структуре моделей таких систем оказывались законсервированными сложные взаимодействия отдельных звеньев системы с учетом наложенных связей на их разнородные движения. Так, граф динамической модели одноступенчатой цилиндрической зубчатой передачи при схематизации ее плоского движения с учетом доминирующих упругих факторов структурно весьма далек от порождающей системы (рис.6.г,д). Важными структурными характеристиками графа данного порядка п стало общее число а ребер и степени ^0" = 1,п) его

узлов, причем с^ — число ребер, инцидентных у-му узлу графа. Параметры ст

и сЬ - связаны соотношением Эйлера

/ У=1

и характеризуют общую

сложность и локальные особенности структуры графа. Эти параметры находятся в прямой связи с характеристиками разреженности матрицы G порождающей динамической модели.

Далее в этой главе представлена декомпозиция симметричных моделей сложных систем с сосредоточенными параметрами. Рассмотрен процесс построения ключевых, линеаризованных, динамических моделей составных систем с сосредоточенными параметрами, компонуемых из отдельных агрегатов-модулей, для следующих основных способов сопряжения подсистем:

Рис.6. Схемы порождающих динамических систем (а, б, г) и их динамические графы (в, д)

а) жесткое соединение звеньев сопрягаемых подсистем; б) упругое соединение звеньев подсистем; в) кинематическое соединение звеньев с простыми или г) дифференциальными связями. В последнем случае изучены соединения отдельных звеньев, осуществляемые посредством простых ИЛЕ планетарных зубчатых и рычажных передач. Дискретные симметричные динамические модели изолированных подсистем записаны в матрично-векторном виде + Вд, + (7,^, = Р, (0. / = 1,2 л 7)

и явились основанием для анализа динамики составляющих подсистем станка.

В пятой главе диссертации изложено, что спектры вибрации и шума большинства металлорежущих станков имеют средне- и высокочастотный характер. Общие уровни звукового давления определены в пределах от85 до ЮОдб. Наиболее высокие уровни вибрации и шума отмечены у крупногабаритных фрезерных, токарных, шлифовальных и револьверных станков. В связи с этим, в работе изложены принципы синтеза систем защиты от вибраций, а также результаты исследований динамических процессов в системах защиты от вибраций, предназначенных для обеспечения качества работы станков. Решение поставленной задач обеспечения динамического качества достигнуто либо при обращении к управляемым, или активным, виброзащитным системы (АВЗС), либо к динамическим гасителям колебаний. Принципиальное отличие управляемой АВЗС от традиционных средств виброзащиты заключено в том, что они содержат ряд устройств, используемых для изменения динамических характеристик системы энергию внешнего источника. Виброзащитные системы, являясь упругими механическими системами, обладают свойством замкнутости; это и позволило исследовать динамику виброзащитных систем с позиции систем автоматического управления. Тесная связь между указанными системами легко обнаружена при анализе их структурцых интерпретаций (рис.7). Дифференциальное уравнение движения системы записано в виде: Мх+сх+кх=сх+кх. (5.1)

.__Х(Р)

Искомая координата х^) определена из (5.1) при разрешении этого выражения относительно выходной координаты:

^'ЬЛ-М^М*-*.)]- (5.2)

тр

Передаточная функции ЩР) для рассматриваемой системы имеет вид:

№(р)г-у— = —г~~г ■ (5-3)

х(р) тр +ср+к

Рис. 7. Структурная схема ВЗС

Целесообразность исследования активных виброзащитных систем методами структурных отображений определена возможностью включения в исходную систему наряду с основными звеньями других элементов, устройств или звеньев, работающих от внешнего источника энергии. Это представлено как процесс наложения дополнительных связей, призванных изменить динамические свойства системы виброзащиты станка.

Динамика активной пневматической ВЗС описана системой нелинейных дифференциальных уравнений, что определено физическими свойствами протекающих процессов и, в первую очередь, сжимаемостью газа. Так как в управляемой АПВЗС осуществлено взаимодействие механических и пневма-

тических элементов, то исследование ее динамических свойств основано на совместном решении системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих изменение параметров движения механической части системы и ход газотермодинамических процессов в полостях пневматических устройств.

Определение активной электропневматической ВЗС как системы автоматического управления, рассмотрение влияния обратной связи на характеристики системы выявило роль дополнительных звеньев и связей на формирование активного воздействия на объект защиты. Передаточная функция Wp(p) устройства управления в области низких частот представлена звеном первого

порядка общего в и W = (5.4)

Критерии устойчивости, разработанные для систем, описываемых передаточной функцией W(p), получены при использовании Д-разбиения. Метод Д-разбиения позволил не только определить устойчивость АПВЗС и ее удаленность от границ устойчивости при заданных параметрах системы, но и оценить влияние на устойчивость системы изменяемых параметров. Оценка динамических характеристик ВЗС в частотном и временном диапазонах проведена при учете введения в исходную пассивную систему дополнительных связей, управляемых на основании алгоритма (5.4).

На рис.8, приведены зоны устойчивости АПВЗС в функции параметров алгоритма управления. Предложенная методика использована при определении реакции на стационарное и ударное воздействие.

Рис.8. Д-разбиение

Динамические критерии качества, или критерии оптимальности виброзащитных систем рассмотрены как весьма важные вопросы динамического синтеза станков. Виброзащитная система рассмотрена как оптимальная, если она обеспечивает экстремум принятого критерия качества. Методк поиска экстремума качества определили детерминированный и случайны? алгоритм решения. В работе применены прямые и косвенные показатели качества ВЗС, в частности, частотные и интегральные. При инженерном синтезе систем виброзащиты и гасителей колебаний наиболее приняты частотные методы. Из частотных характеристик применены вещественные Р(о) мнимые О(оэ), амплитудные А(со) и фазовые ф(со) характеристики. Чувст-

вительность этих характеристик оценена производными: дР(а). . дЛ(а>), д<р{а)

При исследовании виброзащитных систем частотными методами в качестве показателей, характеризующие критерии качества, использован запас устойчивости по амплитуде /, запас устойчивости по фазе ц, показатель колебательности М, эквивалентная полоса пропускания замкнутой системы соэ и основные частоты амплитудной частотной характеристики разомкнутой системы: резонансная частота юр, соответствующая пику амплитудно-частотной характеристики; частота соп, соответствующая полосе пропускания замкнутой системы и определяемая из условия А(о}„)=1; частота среза юс, для которой А(со<)=0,707. В общем случае, когда амплитудно-фазовая частотная характеристика разомкнутой системы несколько раз пересекает вещественную ось, запас устойчивости по амплитуде оценен величиной:

/ = шах[Жр(<У1),Г;1(л2)] . (5.5)

Приведенные выше показатели для систем любого порядка принципиально могут быть выражены как функции параметров объекта и регулятора. Поэтому имеется возможность для аналитической оценки их чувствительности к вариациям указанных параметров. Несколько сложнее обстоит дело с характерными частотами функции А(ю). Только частота о)э, соответствующая эквивалентной полосе пропускания замкнутой системы, выражается в общем случае через параметры системы зависимостью

При этом чувствительность частоты соэ оценивается следующими образом: ^ = (5.7)

да £ да

Остальные характерные частоты практически в конечном виде могут быть выражены через параметры системы или другие показатели качества только для систем первого и второго порядка. Ошибка в системе виб-розагциты определена как разность переходных процессов в эталонной

модели и исследуемой системе

желаемая и реальная реакция системы на возмущающее воздействие. Критерий оптимальности или мера близости реального и желаемого процесса охарактеризована функционалом

/=Дгсо-УД/^Л- (58)

Задача управления заключена в отыскании таких значений параметров системы виброгашения или динамического гасителя колебаний

<}2> Чь — которые обеспечивают минимизацию выражения (5.8). Необходимое условие минимума функционала имеет вид = где V / . . вектор градиент показателя качества.

Для отыскания оптимальных значений параметров виброзащитной системы, или динамического гасителя использован регулярный итеративный алгоритм^ п-й шаг которого можно представить выражением qi[ti\ = q\n — \\+Г•H•VqlItгде Г - диагональная матрица весовых коэффициентов, Н - матрица экстраполяции.

Таким образом, задача оптимальной настройки гасителя сведена к определению частных производных критерия качества по параметрам регулятора, то есть к определению соответствующих функций чувствительности. Полагая, что структура и параметры объекта гашения известны, использован метод «точек чувствительности» для отыскания функций

чувствительности в виде "Д.г ) —11* ) ¿цпцг ^р^ ' (5.9)

На основании выполненных теоретических исследований и практических экспериментов получены результаты, подтвержденные на уровне изобретений: Гаситель крутильных колебаний. а.с. № 7358449, Пневматический упругий элемент. а.с. № 838171, Гаситель колебаний. а.с. № 1504409, Гаситель крутильных колебаний, ах. № 1791645.

В шестой главе представлены результаты решения задачи диагностики технического состояния станков. Установлена зависимость параметров станков, таких, как ресурс, техническое состояние, параметры элементов, содержащих контактные пары (подшипники, фрикционные пары, зубчатые передачи и т.п.) от характеристик собственных колебаний. Предложен анализ причин, вызывающих нарушения работы станка, систематизированы параметры, влияющие на формирование дефектов и отказа работы оборудования. Нормируемые показатели точности являются, как правило, интегральными характеристиками и неудобны для установления функциональных связей вибраций с параметрами, характеризующими технологические погрешности. Поэтому целесообразным явилось использование дифференциальные показатели, а именно спектральных характеристик функций, описывающих погрешности. Дифференциальным показателям однозначно соответствуют интегральные характеристики, обратное соответствие между дифференциальными и интегральными показателями неоднозначно-В работе определены технологические погрешности беговых дорожек колеи шарикоподшипников, опор скольжения, зубчатых колес, характеризуемые наличием отклонений формы, волнистости и шероховатости поверхностей. Поверхность беговых дорожек определена двумя параметрами: г и Я , функциями углов а4 и ц/ч (рис.9): гч=гч(ая, у/д); щ,)

Показано, что поверхности роторов, статоров, в поперечном направлениях могут иметь отклонения от правильной геометрической формы или от номинальных размеров в пределах допуска. При математическом описании этих дефектов рассмотрено отклонение их прилегающей рабочей поверхности от правильной геометрической формы (окружности).

Положение любой точки на поверхности ротора, статора, принадлежащей к рабочей поверхности, определено координатами Rm, X], #>, рис. 10. Для практических расчетов предложено выразить радиус Rm как функцию х], q>.

Технологические погрешности опор скольжения, зубчатых колес и других элементов с учетом конструктивных особенностей описаны с помощью спектральных характеристик. Дана оценка влияния технологических погрешностей на вибрационные параметры- неидеальность деталей, отклонение параметров от допустимых значений, технологические погрешности изготовления и сборки. Определена зависимость долговечности вращающихся пар узлов станка, валов, зубчатых передач от несущей способности смазочного слоя. Показано, что динамические процессы в подшипниках скольжения определяются уравнениями, связывающими распределение давления р в смазочном слое с геометрическими характеристиками Ъ смазочной пленки. Кроме этого, показано влияние трения на спектральные характеристики виброскорости.

По результатам исследований сформулирован алгоритм диагностики, оснований на том, чтобы из множества возможных состояний диагностируемого станка выделить одно, наиболее вероятное. Следовательно, задача диагностики по совокупности диагностических параметров определена как идентификация множественных связей между структурными характеристиками XI и соответ-стующими диагностическими параметрами 81,, что обусловило применение диагностических матриц. Диагностическая матрица представлена в виде двузначной логической модели, определяющей связи между структурными и диагностическими параметрами при достижении ими допустимой величины. При этом, горизонтальные строки матрицы соответствуют выбранным диагностическим работоспособность определена сопоставлением этого параметра с нормативом.

?

Рис.9. Схема колец подшипника Рис.Ю.Ротор

Каждому виду дефекта Xi поставлено в соответствие определенное сочетание диагностических параметров Si, а при достижении диагностическим параметром нормативного значения возможен один или несколько дефектов объекта диагностики. Изложены результаты разработки и внедрения программы диагностики «VibrAn», предназначенной для обеспечения информации при определении параметров, удовлетворяющих критериям динамического качества и обслуживания оборудования по фактическому техническому состоянию. Разработана система диагностики, которая позволяет контролировать состояние вращающихся пар,- подшипников качения и скольжения, валов, зубчатых, фрикционных муфт и шкивов ременных передач и использована в процессе динамической балансировки.

Для работы с программой необходима ПЭВМ IBM Pentium с объемом ОЗУ не менее 256Мб стандартной конфигурации. На жестком диске предусмотрено примерно по 10 - 15 КБ памяти для каждого контролируемого агрегата.

Вибродиагностика состояния подшипника выполнена по наличию в спектре характерных признаков того или иного дефекта, (рис.11).

Рис.11. Спектр виброскорости

Сравнение измеренных значений с нормативными позволило оценить состояние агрегата. Измерения выполнены по допустимым уровням вибрации (единицах виброскорости), основанные на стандартах качества ISO 9000-2372. :

В главе приведены результаты анализа замеров вибрации и диагностики технического состояния металлорежущего оборудования на машиностроительных предприятиях (ОАО ПО Иркутский завод тяжелого машиностроения -ИЗТМ, ОАО «Усольмаш»). Регулярное проведение измерений вибрации оборудования позволило выявить неисправности на ранней стадии возникновения, отследить динамику их развития. Ниже представлены результаты диагностики различных станков, математическая модель которых предложена в главе 2, а оптимизация динамических характеристик, динамика привода и анализ динамической структуры при разложении исходной системы на составляющие и обращении к методам диакоптики представлены в главах 3 и 4. Предварительно обосновано положение, согласно которому износ узлов, деталей, вращающихся пар станков однозначно коррелирует с спектром вибрационных характеристик-виброскоростью, ускорением.

Классический спектр определен, по своему определению, распределением мощности исходного временного вибросигнала в частотной области. Поэтому появление явно выраженных узких пиков на спектре в зоне характерных

частот того или иного элемента подшипника качения, имеющих не только большую амплитуду, но и существенную мощность, происходит только в том случае, когда дефект развит до такой степени, когда его мощность соизмерима с мощностью четко диагностируемых пиков на спектре. Иными словами, дефект определен как достаточно развитый, тогда он виден на спектре. С этой целью в главе определены особенности проявления дефектов подшипников на спектрах вибросигналов:

-Наличие на временном вибросигнале явно выраженных периодических ударных процессов.

-Наличие в спектре вибросигнала большого количества несинхронных компонент, или, приняв за базу оборотную частоту ротора, гармоник с дробными номерами. Частоты этих гармоник определяются подшипниковыми соотношениями.

-Наличие в спектре широкополосных энергетических горбов вблизи подшипниковых частот и частот собственных резонансов элементов механической конструкции.

Из большого ряда диагностированных станков ниже приведены результаты диагностики вертикально-фрезерного станка с ЧПУ и автоматической сменой инструмента, модель МА655А12. Такие станки предназначены для обработки деталей сложной формы типа дисков, плит, рычагов, корпусных деталей и других из любых сталей и сплавов. На станках производят фрезерование плоскостей и пазов, сверление, зенкерование, развертывание и предварительное растачивание отверстий.

Параметры вибрации подшипников и превышение допустимых нормативов определены согласно ГОСТ ИСО 10816-1-97. Спектральные характеристики снятых сигналов на точках 10, Ш, 1В, (рис.12), характерны для подшипников, в которых идет развитие дефектов колец (износ - усталостное выкрашивание).

Эам«р от 15 10.0Э •> 11:30:49 Тачка 1 Вертикально

Рис. 12. Спектральнаяхарактеристика

Попадание замера в зону А,В,С или Б, (рис.13), согласно ГОСТ ИСО 10816197 означает: Зона А - Машина только что введена в эксплуатацию; Зона В -Машина пригодна для дальнейшей эксплуатации без ограничения сроков;

Зона С - Машина непригодна для длительной непрерывной эксплуатации; Зона Б - Эксплуатация машины может привести к ее разрушению. Диагностика технического состояния выполняется по результатам анализа виброскорости.

Проведенная диагностика технического состояния станков, анализ методов и средств, позволили решить задачу оптимизации.

Рис.13. ЗоныА,В, С,Бработы станка

В седьмой главе предложены варианты конструктивного решения, обеспечения качества работы станков в условиях вибрационных воздействий. Дано обоснование, предложен расчет параметров, представлены эскизные и рабочие чертежи динамических гасителей колебаний. Решены задачи гашения крутильных колебаний в приводах станков и динамическое гашение станка, установленного на массивном фундаменте. Реализованы идеи гашения колебаний, предложенные в авторских свидетельствах, (рис.14). Выполнен расчет кинематических и прочностных характеристик динамического гасителя колебаний. Определены конструктивные параметры, проведена проверка прочности металлоконструкций и выполнена оценка эффективности применения динамических гасителей.

Расчет основных конструктивных параметров гасителя колебаний выполнен методом конечных элементов и реализован на ПЭВМ «РЕКТГОМ-3» При использовании метода конечных элементов (МКЭ) рассчитана математическая модель и получены в матричном виде уравнение движения динамической системы. Сходимость решения обеспечивается согласно методг Кранка- Николсона. Рассмотрены динамические параметры колебаний фундамента и инерционного элемента гасителя колебаний. Предложена расчетная картина напряженно-деформированного состояния гасителя. Анализ замеров виброскорости, проведененные диагностические работы, определение ресурса работы, соотношение с санитарными нормами воздействия вибрациь на станочное оборудование и человека-оператора, однозначно определил* необходимость применения средств виброзащиты. Результат замеров среднеквадратичного значения виброскорости до и после установки динамической гасителя подтверждают правомерность принятого решения, (рис. 15).

а) Ь)

Рис. 14.Гасители колебаний: а) крутильных с фиксированной частотой гашения, Ъ) крутильных с переменной жесткостью, с)линейных

При этом разнообразие конструктивных параметров допускает возможность варьирования эффективностью системы и таким образом её оптимизации по критерию интегральной оценки амплитуды динамической реакции в пределах допустимых величин флуктуации рабочей частоты и инерционным характеристикам. Проведённый численный анализ показал возможность уменьшения этой величины в 2 раза на фиксированной рабочей частоте и в 1,7 раза по среднеинтегральной оценке в пределах допустимых изменений частоты (+-0,25 Гц и 1,5т, соответственно).

Виброскорость без гасителя Вибороскорость с гасителем

(3,1 мм/сек) (1,5мм/сек)

Рис. 15. Виброскорости до и послеустановки гасителя

Общие выводы по работе

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена комплексная научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение - разработаны теоретические и методологические основы создания системы обеспечения динамического качества станочного оборудования по результатам диагностики его технического состояния и применения методов диакоптики.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1.На основе применения современных методов управления качеством, оптимизации динамических параметров, диагностики технического состояния обоснован структурный состав и создана единая концепция обеспечения качества работы станка.

2.Разработана математическая модель исследования динамических параметров станков, в полной мере учитывающая требования удовлетворения заданным динамическим критериям качества и позволяющая оценивать динамические параметры не только станочного оборудования в целом, но и его отдельных составляющих.

3.Установлена целесообразность и эффективность метода приведения заданной сложной структуры к системам меньшей размерности при системного подходе к анализу отдельных динамических процессов металлорежущю станков. Показано, что одним из наиболее эффективных путей исследование сложных систем является обращение к структурированию и диакоптике, предусматривающих переход от исходной, сложной, системы к исследовании более простых систем, по свойствам которых можно восстановить точно ит приближенно свойства исходной. При этом корректная динамическая схема

тизация станков приводит в общем случае к дискретно-непрерывным расчетным моделям значительной размерности и структурной сложности.

4. На основе разработанных моделей характеристики динамического качества и установлено влияние вибрационных параметров станков на их ресурс, техническое состояние, а также изменение параметров элементов, содержащих контактные пары (подшипники, фрикционные пары, зубчатые передачи и т.п.).

5.Предложена математическая модель и приведены результаты исследования динамики приводов станков. Показано, что практика исследований динамического поведения металлорежущих станков подтверждает, что многие задачи динамики приводов станков могут с вполне приемлемой точностью рассмотрены в линеаризованной постановке. Это, прежде всего, нестационарные, стопорные, а также стационарные переменные режимы. На основе анализа динамических параметров стационарных режимов приводов, предложен эффективный метод построения передаточных функций привода. б.Предложен системный подход и эффективный метод исследования динамических характеристик приводов станков в переходном режиме, основанный на применении направленных графов, что позволило определить влияние временных характеристик станочного оборудования на показатели динамического качества.

7.Обоснованы и выдвинуты предложения по созданию нового класса управляемых виброзащитных систем с регулируемыми параметрами, обеспечивающих заданные критерии динамического качества при решении задач анна-лиза и синтеза многомерных виброзащитных систем. Установлено влияние активных связей на динамику управляемых виброзащитных систем.

8.Предложены инженерные решения проектирования динамических гасителей колебаний, обеспечивающих удовлетворение заданных критериев качества технологических систем, выполненные на уровне изобретений (Авторские свидетельства №7358449, приоритет 23.11.78; №838171, приоритет 3.02.75; №1504409 приоритет 12.01.88; №1791645, приоритет 29.04.90).

9.Решены задачи диагностики технического состояния станков, обнаружения дефектов, балансировки роторов. Предложена система диагностики и программная реализация оценки динамических параметров и их влияния на показатели качества- ресурс, напряжения, амплитудно-частотные характеристики, коэффициенты динамичности, переходные характеристики, определяющие техническое состояние вращающих пар, валов, подшипников. Ю.Результаты теоретических исследований оценки влияния динамических параметров на показатели динамического качества подтверждены экспериментально в ходе внедрения разработанной системы диагностики технического состояния станков.

11.Методы исследований, связанные с анализом динамических параметров в целях достижения заданных показателей качества оборудования технологических систем, внедрения системы диагностики, разработки виброзащитной системы и динамических гасителей колебаний апробированы и реализо-

ваны при выполнении ряда договоров и контрактов, заключенных в 19992003 г.г. с ОАО «УСОЛЬМАШ», г. Усолье-Сибирское, Иркутской обл., ЗАО «АЛРОСА», республика Якутия, заводом тяжелого машиностроения ОАО ПО ИЗТМ, г. Иркутск, с акционерной компанией SA «ENERGOWIR», Варшава, с фирмой «SPEKTRA», GmbH, Дрезден, выполненных под научным руководством диссертанта.

Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований на предприятиях Сибири и Южной Якутии составила 1200 тыс.руб. при 3,5 руб. на 1 руб. затрат.

По теме диссертации опубликована 63 научных работы, в числе которых нижеследующие отражают основные научные результаты.

1. Лонцих П.А. Определение реакции механической системы на внешнее воздействие с помощью интеграла Дюамеля и эквивалентной передаточной функции / ПАЛонцих, СВ. Елисеев /Лр. Иркутского политехнического института. - Иркутск,1972.-С.130-139.

2. Лонцих П.А. Управление колебаниями с помощью пневматических устройств / ПАЛонцих, СВ.Елисеев /ЛГеория активных виброзащитных систем: Сб. научных трудов. - Иркутск.- 1974.-С.80-103.

3. Лонцих П.А. Исследование динамики активных электропневматических виброзащитных систем / П.А.Лонцих, СВ.Елисеев, В.В.Ольков // Вопросы вибрационного оборудования и приборов: Материалы межобластного семинара. - Ульяновск, 1974. - С.56-62.

4. Лонцих П.А. Исследование активных электропневматических виброзащитных систем: Дис....канд. техн. наук. Защищена 15.01.75; утв. 02.06.76. Диплом канд. наук ТН № 004631 -Новосибирск: Новосибирский электротехнический институт, 1974.— 137с.

5. Лонцих П.А Исследование динамики механических систем с дополнительными активными связями / ПАЛонцих, С.В.Елисеев, ААЗасядко и др. Теория и применение активных виброзащитных сисетем: Докл. научной межвузовской конференции / Иркутский политехнический институт, СевероЗападный Заочный политехнический институт. - Л.- Иркутск, 1975.-С.20-21.

6. Лонцих П.А. Пневматические виброзащитные системы / П.А.Лонцих. СВ.Елисеев //Теория активных виброзащитных систем: Сб. научных трудов. - Иркутск, 1975. Вып.П,ч.1- С. 5-98.

7. Лонцих П.А.Динамическое гашение крутильных колебаний //Управляемые механические системы : Межвузовский сб.- Иркутск, 1978.-С.153-158.

8. Lontsych P. Optymalne sterowanie ruchom manipulatoia.(OirtaManbHoe управление движением манипуляторау/Biuletm MERA-PIAP №l-69.-Warszawa 1978.-S. 45-50.

9. Лонцих П.А. Определение оптимальной функции виброзащитной системь / П.А Лонцих, А.В. Лукьянов //Управляемые механические системы: Межвузовский сборник.- Иркутск, 1979. -С.96-99.

10. Лонцих ПАДинамическое гашение крутильных колебаний //Zagadnieni; drgan nieliniowych: Polska Akademia nauktN220.-Warszawa,1979.-S.71-76.

11. Лонцих П.А Гашение колебаний кресла человека-оператора промышленных установок / П. А Лонцих, В.Р.Калмыков, А.ВЛукьянов// Управляемые механические системы: Межвузовский сб. - Иркутск, 1981.-Сб 1-68.

12.Лонцих П.А Исследование динамических характеристик сложной гидроп-не-вмомеханической колебательной системы // Научный Совет ПСНТ СССР по проблеме «Виброзащита машин и оборудования»: Материалы 1У научно-технической конференции / Институт машиноведения АН СССР, Иркутский вычислительный центр СО АН СССР. - Иркутск, 1982.-С.81.

13. Лонцих П.А Движение твердого тела, упруго связанного с подвижным основанием / П.А., Лонцих, В.Е Гозбенко // Динамика управляемых механических систем: Межвузовский сборник. - Иркутск, 1983.-С.37-42.

14. Лонцих П.А. Определение условий развязки движений пространственной колебательной системы /ПАЛонцих, В.И.Соболев // Роботы и робототехни-ческие системы: Межвузовский сборник. - Иркутск, 1984.-С.102-105.

15. Лонцих П.А Стабилизация пространственной пневматической виброзащитной системы на подвижном основании /ПАЛонцих, В.И.Соболев // Управляемые механические системы: Межвузовский сборник. - Иркутск, 1985.-С.45-49.

16. Лонцих П.А Устойчивость движения в задаче виброзащиты стабилизируемого объекта / П.АЛонцих, Ю.В.Королев //Управляемые механические системы: Межвузовский сборник. - Иркутск, 1986.-С.74-78.

17. Лонцих П.А Оптимизация систем автоматического регулирования по критерию параметрической нечувствительности // П.АЛонцих, В.З. Гольдис, ААКадников // Динамика виброактивных систем и конструкций: Межвузовский сборник. - Иркутск, 1989.-С.91-96.

18. Лонцих П.А Пишете ёщап тесИашсшусЬ robotow ргеетуз1о%'усЬ (Демпфирование механических колебаний промышленных роботов) / ПАЛонцих В.П.Буляткин, ААКадников //Рке§;М тесИашсшу. № 24.Обзор механики. -Варшава, 1990.- С.34-42.

19. Лонцих П.А Многоконтурные системы позиционирования электрогидравлических сервомеханизмов (чЛ) / П.АЛонцих, М.Ольшевский, Б.Хемер (г.Варшава). // Динамика виброактивных систем и конструкций: Межвузовский сборник. -Иркутск, 1990. - С.103-112.

20. Лонцих П.А. Многоконтурные системы позиционирования электрогидравлических сервомеханизмов (ч.П) / ПАЛонцих, М.Ольшевский, Б.Хемер (г.Варшава). // Динамика виброактивных систем и конструкций: Межвузовский сборник. -Иркутск,1991.-С.53-65.

21. Лонцих П.А Техническая диагностика и синтез механических систем // П.АЛонцих,О.А.Токарь // Динамика виброактивных систем: Межвузовский сборник.- Иркутск, 1990.-С.70-76.

22. Лонцих П.А Методы вибродиапюстики в системах энергетики// П.АЛо-нцих, О.А.Токарь Динамика виброактивных систем и конструкций: Межвузовский сборник. -Иркутск, 1991. - Сб 1-72.

23. ВасильковД.В. Динамика технологической системы при обработке маложестких заготовок /ДВ.Васильков, В.Л. Вейц, ПА Лонцих. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 1994. -98с.

24. Вейц В.Л. Динамическое моделирование технологической системы при ленточном шлифовании /В.Л. Вейц, ПАЛонцих, Г.В.Николенко //Теоретические основы строительства: V Международный семинар. - Варшава, 1996.-С.53-54.

25. Лонцих П. А. Динамика технологических систем при ленточном шлифовании / ПАЛонцих, Г.В.Николенко // XXII Сибирская конференция по прикладной и индустриальной математике.- Новосибирск, 1996.- С.33-37.

26. Вейц В.Л. Динамическое моделирование при обработке маложестких заготовок/ ВЛ.Вейц, ПАЛонцих, Г.В.Николенко // Всероссийская летняя школа механиков. - Санкт-Петербург, 1996.-С.43-47.

27. Васильков Д.В Колебания в приводах металлорежущих станков. /ДВ.Васильков, В.Л.Вейц, ПАЛонцих, -Иркутск: ИрГТУ,1997.- 200 С.

28. Лонцих ПАПолуактивная система виброизоляции лазерной установки / П.А.Лонцих, А.В.Лукьянов //Теоретические основы строительства: Доклады VI Российско-польского семинара. - Варшава, 1997.-С.109-112.

29. Вейц В.Л.Динамика стопорных режимов в приводах станков. / В.Л. Вейц, Д.В.Васильков, ПАЛонцих. - Санкт-Петербург, 1999.- 202 с.

30. Вейц В.Л.Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке7В.Л.Вейц, В.В.Максаров,П.АЛонцих. - Иркутск,2000.-189 С.

31. Вейц В.Л.Динамические процессы, оценка и обеспечение качества технологических систем механической обработки / В.Л.Вейц, В.В.Максаров, П.А Лонцих.- Иркутск: ИрГТУ, 2001.- 199с.

32. Вейц В.Л. Динамическое моделирование сложных механических систем /

B.Л.Вейц, В.В.Максаров, ПАЛонцих // Вестник ИрГТУ, 2002.-№12. - С. 128-134.

33. Вейц В.Л. Структурированные модели и методы расчета сложных управляемых систем в технике и экономике / В.Л.Вейц, АЛКочура, ПАЛонцих.-Ростов-на-Дону.- 2002. -200 с.

34. ЛонцихПА Защита технологических машиностроительных систем и оборудования от вибраций и ударов 7 ПАЛонцих, АН.Шулешко. - Иркутск. 2002.-178с

35.Лонцих ПАОбеспечение качества и управление динамическими процессами технологических систем.- Ростов-на- Дону, 2.003.- 236 с.

36. Лонцих П.А. Обеспечение качества технологических систем как составляющая антикризисного управления / ПАЛонцих, АП.Хоменко

C.В.Елисеев //Сборник материалов УМО по специальности «Антикризисное управление». - М.,- 2003.- С. 18-20.

37.Лонцих П.А Обеспечение качества и управление динамическими процес сами технологической системы механической обработки. // Материалы I на учной конференции с участием зарубежных специалистов. - М., 2003,-С. 62-65.

* -4

аниче

38. Лонцих П.А Оценка и управление качеством систем механической обработки // Материалы П международной конференции «Проблемы механики современных машин» / Минобразования РФ, РАН, Научный Совет РАН по проблемам машиноведения и технологических процессов. - Улан-Удэ, 2003. -Т.2.-С.189-192.

39. Лонцих П.А Обеспечение качества, анализ динамических параметров и диагностика технического состояния оборудования технологических систем // Вестник ИрГТУ, 2003. - Иркутск,№3,4.- С.30-35.

40. Ах.№7358449,СССР, МКИ F16f, Гаситель крутильных колебаний. С.В.Елисеев, П.А Лонцих, ВАГорчаков, (СССР), заявка № 2687548, приоритет 23.11.78.

41. А.с.№ 838171,СССР, МКИ F16f, Пневматический упругий элемент. СВ.Елисеев, АВ.Лукьянов, ПАЛонцих, Н.Ф.Сальников (СССР),заявка № 2814725, приоритет 3.02.75 зарегистрирована 13.02.1981 г.

42. А.с. № 1504409, СССР, МКИ F16f, Гаситель колебаний. ПАЛонцих, ААКадников, Ю.В.Королев, В.Н.Копылов, С.А.Образцов,заявка № 4362388, приоритет 12.01.88, зарегистрирована 1.05.89г.

43. А. с. № 1791645, СССР, МКИ F16f, Гаситель крутильных колебаний. АА Кадников, ПАЛонцих, Г.В.Николенко, Т.Г.Парамонова, Заявка № 4844902, приоритет 29.04.90, зарегистрирована 1 октября 1992 г.

Формат 60x84 1/16. Бумага типографская. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2.0 Уч.-издл. 2р. Тираж 100 экз. Зак. Н2

ИД №06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Введение.

Глава1. Состояние проблемы динамического качества станков.

1.1.3адача обеспечения качества работы станков как основа научно-технического прогресса.

1.2.3арождение науки о качестве и управлении производством.

1.3.Развитие теории управления качеством и анализ влияния динамических параметров на показатели качества.

1.4.Анализ теоретических исследований влияния I вибраций на показатели качества и динамическую устойчивость в металлорежущем производстве

1.5.Международные стандарты качества и взаимосвязь критериев качества и динамических параметров станков

1.6.Качество работы оборудования машиностроительного производства.

1.7.Мониторинг и диагностика технического состояния и прогнозирование динамического качества станка

1.8.Конкурентоспособность машиностроительной продукции и эффективность повышения ее качества

1.8.1.0ценка конкурентоспособности технологических систем машиностроительного производства

1.8.2. Технико-экономическая эффективность моделирования динамики металлорежущих станков при оценке качества

1.9. Выводы по первой главе и постановка задачи.

Глава2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, ФОРМИРОВАНИЕ

РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ СТАНОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Классификация динамических процессов в станках.

2.2. Идеализация сложных динамических систем

2.3. Структура системы станочного оборудования и ее компоненты.

2.4.Анализ методов обеспечения виброустойчивости процесса резания

2.5. Параметры динамического качества станка.

2.6. Выводы по второй главе

Глава 3. Динамика приводов станков.

3.1. Нестационарные режимы приводов: наброс и сброс нагрузки.

3.2^ Стационарные режимы приводов.

3.2.1.Эффективный метод построения передаточных функций привода со сложной САР скорости

3.2.2 Частотные характеристики приводов.

3.3. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Анализ динамических моделей станка методом диакопти-ки

4.1. Приведение динамической модели станка к модели малой размерности.

4.2.Анализ сложной динамической системы и ее расчленение на' составляющие.

4.3.Классификация и матрично-графовые характеристики динамических моделей.

4.4.Декомпозиция симметричных моделей сложных систем с сосредоточенными параметрами

4.5.Выводы по четвертой главе.

Глава 5.Обеспечение качества работы станков при применении систем виброзащиты.

5.1. Актуальность, применения виброзащитных систем и показатели их динамического качества

5.2.Управляемые виброзащитные системы.

5.3.Пневматические управляемые виброзащитные системы.

5.4.У равнения состояния газа в пневматических исполнительных механизмах управляемой ВЗС.

5.5.3аконы управления управляемой ВЗС при вибрационном воздействии.

5.6. Устойчивость активных пневматических виброзащитных систем .212 5.7,Определение реакции виброзащитной системы с помощью интеграла Дюамеля и передаточной функции.

5.8.Синтез управляемой пневматической систем: защиты станка; при нестационарном возмущении

5.9.Синтез системы гашения колебаний на основе анализа чувствительности

5.10. Выводы по пятой главе.

Глава 6. Диагностика технического состояния станочного оборудования. б.ЬАнализ динамического качества станка по вибрационным характеристикам

6.2.Анализ факторов, влияющих на качество работы станков.

6.3. Варианты технического решения систем вибродиагностики

6.4.Анализ причин, вызывающих нарушения работы виброактивного оборудования.

6.5.Анализ принципиальных схем систем мониторинга и диагностики технического состояния.

6.6. Методы диагностики дефектов подшипников.

6.7. Общие сведения о разработанном программном комплексе.

6.7.1. Алгоритм проведения измерений

6.7.2. Руководство по эксплуатации программы

6.8. Анализ замеров вибрации и диагностика технического состояния металлорежущего оборудования на машиностроительных предприятиях.

6.9. Диагностика металлорежущего оборудования ОАО «Усольмаш» и

ОАО ПО ИЗТМ. б.Ю.Выводы по шестой главе.

Глава7.Конструктивные решения, обеспечивающие достижение качества работы станков в условиях вибрационных воздействий

7.1.Расчет кинематических и прочностных характеристик динамического гасителя колебаний.

7.2. Расчет основных конструктивных параметров динамического гасителя колебаний.

7.3. Расчет параметров упругого элемента (пружины).

7.4. Выводы по седьмой главе.

Научно-технический прогресс является сложным и весьма динамичным процессом создания новой техники и технологии, совершенствования используемых в производстве средств и предметов труда, форм его организации. Проблемы научно-технического прогресса однозначно связаны с постоянным улучшением качества продукции и оборудования, на котором эта продукция производится.

Актуальность проблемы обеспечения качества работы станков определена критериями международных стандартов качества ИСО 9000. Динамическое качество станков оценивается в совокупности технико-эксплуатационных, технологических и других параметров.

Анализ теоретических исследований по созданию систем обеспечения динамического качества станков определил область существования критериев динамического качества и показал направления исследований, обеспечивающих достижение заданных динамических параметров. Проблема обеспечения заданного динамического качества является далекой от решения, что объясняется, прежде всего, ее сложностью и недостаточной изученностью. Эффективными способами обеспечения качества работы станочного оборудования являются оптимизация динамических параметров на этапе синтеза, или проектирования, применение виброзащитных систем и конструкций на этапе эксплуатации, диагностика и мониторинг технического состояния станков.

Вышеуказанные аргументы определяют выбор темы диссертационных исследований как разработка системного подхода, анализ математической модели, исследование динамических характеристик и диагностика технического состояния, позволяющие обеспечить заданные показатели динамического качества станков.

Влияние динамических параметров металлорежущего станка на характеристики качества определяется комплексом условий. Возникновение вибраций при обработке резанием характеризуется возмущающими силами и свойствами упругой системы. Соотношение между этими параметрами определяет возможность возникновения опасных вибраций и их интенсивность, определенные заданными значениями амплитуды и частоты. Возмущающие силы в зависимости от физической сущности механизма возбуждения вибраций, действующего на технологическую систему, приводят к появлению, прежде всего, вынужденных колебаний и автоколебаний, а также других видов колебаний, например, параметрически возбуждаемых. Появление возмущений в упругой системе приводит к изменению состояния деформированной зоны и к соответствующему изменению сил резания. Это изменение не может распространяться мгновенно на всю зону, что вызывает запаздывание в изменении силы. Наличие запаздывающих сил, раскачивающих замкнутую технологическую систему, или систему с обратной связью, вызывает автоколебания в процессе резания. Потеря устойчивости процесса резания и возникновение автоколебаний вызывает повышение интенсивности изнашивания режущего инструмента и снижение долговечности исполнительных механизмов станка. Наличие вибраций обусловливает ухудшение качества поверхностного слоя заготовки и точности обработки, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности обработки и ограничению технологических возможностей оборудования. Это обосновывает необходимость разработки системы защиты от вибраций, в т.ч., от автоколебаний, обеспечивающей достижение требуемых динамических параметров, определяющих заданные показатели качества работы оборудования.

Динамические и статические силы, возникающие при работе станка, вызывают деформацию как всего станка в целом, так и его составляющих, определяя смещение инструмента по отношению к заготовке. Это вызывает недопустимое отклонение от заданных рабочих движений, повышенный износ, что непосредственно снижает качество. Снижения негативного влияния этих сил можно достичь увеличением статической и динамической жесткости. Однако, это требование обеспечения качества не всегда оказывается выполнимым, что определяет выполнение других мероприятий, обеспечивающих сохранение заданного качества. Анализ вынужденных колебаний и процесса резания позволяет установить причину смещения инструмента по отношению к заготовке, определить возможность устранения нежелательных эффектов и достичь требуемого качества. Очевидно, что основным предметом исследования при этом становятся свободные, вынужденные колебания, автоколебания, а также вибрационные воздействия на оборудование. Таким образом, предметом диссертационных исследований является металлорежущий станок, работа которого удовлетворяет заданным критериям качества, для достижения которых решается задача анализа динамических моделей методами диакоп-тикиу исследование динамических характеристик, диагностика технического состояния.

В перечнях «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники РФ» и «Критические технологии РФ», согласно Приказов Министерства образования РФ № 577 и 578 от30.03.2002 г. среди других направлений указаны «Производственные технологии». Указанные приоритетные и критические направления объективно могут быть реализованы при выполнении требований обеспечения качества. Актуальность развития и использования требований, критериев и задач управления и обеспечения качества подтверждается введением образовательного стандарта Министерства образования РФ (№ 686 от 02.03.2000) ГОС направление 657000, специальность 340100 «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ».

Сформулированная тема диссертационных исследований, однозначное представление объекта исследований, установление актуальности рассматриваемой проблемы позволяет определить состояние вопроса.

Анализ влияния динамических параметров на показатели качества в исторической перспективе претерпевал определенные изменения. Исходный принцип системного подхода к анализу отдельных процессов механической обработки на металлорежущих станках заключается в том, что объект исследования рассматривается как сложная управляемая система.

Проблемы динамики металлорежущих станков активно исследуются с конца 30-х годов до настоящего времени. Выдающуюся роль в становлении проблемы автоколебаний в металлорежущих станках сыграли работы В.А.Кудинова,, М.Е.Эльясберга, И.Тлустого. Благодаря их работам, выполненным в середине 50-х годов, в настоящее время достигнут значительный прогресс в исследовании природы автоколебаний в станках, создании динамических моделей технологических систем механической обработки лезвийным инструментом, разработке эффективных методов управления этими системами.

Из краткого обзора состояния вопроса, определения задачи обеспечения качества и установления объективной зависимости динамических параметров и показателей качества следует, что такие явления многообразны, а анализ таких систем сопряжен с определенными трудностями.

Проведенный анализ состояния вопроса, определение объекта исследований и понимание трудностей, возникающих при решении поставленной задачи, позволяет сформулировать суть задачи как исследование, анализ и синтез динамических систем станочного оборудования, удовлетворяющих заданным критериям качества. Поскольку требования, предъявляемые к динамическим процессам весьма разнообразны, может быть поставлена задача создания совокупности показателей динамических процессов в станках. Такого рода показатели должны отображать, насколько в динамических процессах удовлетворяются требования устойчивости, точности, макро- и микрогеометрии обрабатываемых поверхностей, напряженно- деформированного состояния поверхностного слоя, малых энергетических потерь и пр. Все эти требования объединены общим понятием: динамическое качество станка.

При этом цель диссертационного исследования - создание системы обеспечения динамического качества станочного оборудования по результатам диагностики его технического состояния на основе применения методов диакоптики.

Сформулированное выше состояние вопроса, учет существующих трудностей в решении поставленной проблемы, выявление сути поставленной научной задачи и установление цели собственных исследований приводят к определению направлений решения указанной проблемы, установлению методов ее решения. В работе использованы основные положения динамики станков, принципы и законы теоретической механики, методы теории автоматического управления, приемлемые для анализа параметров динамического состояния систем, методы системного анализа, структурирования и диакоптики, оптимизации динамических параметров а также методы, развитые в задачах мониторинга и диагностики. Исследованные станки характеризуются многообразием динамических процессов, возникающих при их работе и существенным образом влияющих на качество обрабатываемых изделий. Методы исследования, оценивающие влияние динамических параметров на показатели качества работы станков, оптимизацию этих динамических параметров связаны, с задачей математического моделирования, а соответственно, станок, т.е., предмет исследования рассмотрен как сложная управляемая система.

Исходя из изложенного, на защиту выносится

1.Единая концепция обеспечения качества работы станочного оборудования - как многоаспектная научно-производственная проблема.

2.Методика исследования и математическая модель динамики станков, разработанная на основе иерархического принципа.

3.Математическая модель и способ приведения заданной сложной структуры станков к системам меньшей размерности при применении методов структурирования и диакоптики.

4.Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических параметров станков и эксплуатационных характеристик качества работы станочного оборудования.

5.Эффективный метод построения передаточных функций приводов станков, основанный на применении направленных графов. и

6.Принцип действия и конструкция управляемых, виброзащитных систем, позволяющих обеспечить требуемые параметры динамического качества станков.

7.Система мониторинга и диагностики технического состояния станочного оборудования как инструмент управления качеством.

Диссертационная работа состоит из семи глав. В первой главе представлен анализ состояния проблемы оценки, диагностики и обеспечения качества станков. В главе представлен обзор литературных источников, критический анализ которых позволил обосновать предмет и задачу диссертационного исследования. Сформулирована задача управления и обеспечения качества станков как одно из приоритетных направлений развития науки и технологии, дается обоснование взаимозависимости критериев качества с динамическими параметрами станков.

В соответствии с изложенным выше сформулированы основные задачи диссертационной работы:

-Обоснование и выбор критериев динамического качества станков -Построение математических моделей станков при оптимизации динамических параметров и необходимости удовлетворения критериям динамического качества.

-Выполнение декомпозиции исходных многомерных систем с сосредоточенными и распределенными параметрами, адекватно представляющих станочные системы, методами диакоптики.

-Формирование алгоритмов и законов управления виброзащитными системами, обеспечивающих достижение требуемых параметров динамического качества станков и синтеза управляемой виброзащитной системы. -Разработка систем диагностики технического состояния станков.

Во второй главе обоснована методика диссертационных исследований, предложено формирование расчетных моделей станочных систем, определены подходы к идеализации сложных динамических систем. Показано, что основу современного подхода к решению проблем динамики металлорежущих станков составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи моделирования и оптимизации режимов обработки решаются в тесной взаимосвязи и подчинены единой цели: созданию высокоэффективного металлообрабатывающего производства.

Обосновано, что при решении задач динамики технологических систем механической обработки и установления их связи с оценкой качества под динамической системой, можно понимать техническую систему, поведение которой с приемлемой точностью может быть, описано системой дифференциальных уравнений, подтверждено, что в динамике технологических систем механической обработки анализ системы «вход-выход» важен при определении характеристик динамического качества. Отмечено, что всякое исследование динамических процессов в системе вообще (и в технологической системе механической обработки в частности) начинается с построения модели. При этом различают следующие модели: концептуальные (феноменологические), физические (эмпирические) и математические (аналитические). Математическую модель динамической системы воспринимаем как динамическую модель, предлагаемую как совокупность дифференциальных (а также интегро-дифференциальных, дифференциально-разностных) уравнений, а при необходимости - с элементами логических операций, описывающих поведение этой системы на заданном временном интервале.

В главе развита структура технологической системы механической обработки и дан анализ ее компонентов. На основе использования уравнений Ла-гранжа П рода получены дифференциальные уравнения движения системы. Предложен анализ возникновения вибраций при резании металлов, влияющих на качество и динамическую стабильность. Показано, что возникновение вибраций при обработке резанием характеризуется возмущающими силами, инерционными и упругодиссипативными свойствами системы. Структура динамической системы и соотношение между этими параметрами определяют как возможность возникновения и характер вибраций, так и их интенсивность, т.е. амплитуду и частоту. Возмущающие силы приводят к возникновению собственных затухающих и вынужденных колебаний, а также автоколебаний, параметрически возбуждаемых и других колебаний. Показано, что автоколебания являются самовозбуждающимися колебаниями, которые характеризуются тем, что силы, поддерживающие колебательный процесс, возникают в самом процессе колебаний. Сформированы требования, предъявляемые к технологическим системам механической обработки, используемые в задачах обеспечения качества. Кроме изложенного, предложена классификация динамических процессов, происходящих в динамической системе станка и дан анализ состояния параметров динамического качества системы.

В третьей главе рассмотрена динамика приводов станков. Показано, что практика исследований динамического поведения технологических систем механической обработки, в том числе, металлорежущих станков подтверждает, что многие задачи динамики приводов станков могут с вполне приемлемой точностью рассмотрены в линейной (линеаризованной) постановке. Это, прежде всего, нестационарные режимы, связанные с набросом нагрузки — возникающие практически в каждом приводе при врезании инструмента, стопорные режимы, характерные для зажимных устройств, фиксирующих подвижные узлы на направляющих станков, а также, при определенных условиях отображение привода линейными моделями, стационарные переменные режимы. Во всяком случае, переходу к моделям более высокого уровня, отражающим влияние нелинейностей, как правило, предшествует анализ процессов в линейных моделях. Очевидно, что динамические модели приводных двигателей и механических систем позволяют сформировать линейную (линеаризованную) динамическую модель привода для выполнения комплекса расчетов.

Так, для нестационарных режимов приводов: наброс и сброс нагрузки, простейшей динамической моделью привода является система, в которой динамическая характеристика приводного двигателя в механической модели привода отображается инерционным звеном. Переменными, отображается инерционным звеном. Переменными, характеризующими поведение такой модели привода являются вращающий момент двигателя мд и относительная угловая скорость ротора $,. Получена система дифференциальных уравнений движения привода, выражение для переходной функции относительной скорости ус(/) и вращающегося момента двигателя ум (*), приняв в качестве внешнего воздействия мс (/)=/(/), где;(/) - единичную функцию, и воспользовавшись преобразованием Лапласа к системе дифференциальных уравнений, применяя для вычисления переходной функции формулу обращения Римана -Меллина.

Моделями следующего уровня являются модели приводов, механические системы которых представляются цепными крутильными системами простой или разветвленной структуры с произвольным числом звеньев. Рассмотрена схема привода такой структуры. Записана система дифференциальных уравнений движения. Система интегро-дифференциальных уравнений обладает рядом достоинств при выполнении динамических расчетов. Так, при использовании прямого одностороннего преобразования Лапласа при нулевых начальных условиях получена операторная система и на ее основе - передаточные функции от момента сил сопротивления л/с(/) к вращающему моменту двигателя мД({) и относительным скоростям звеньев = 77й, а также к моментам сил упругости на участке между (г-/) и г -й массами.

На основе предложенного алгоритма определены динамические характеристики привода с трехмассовой механической моделью- найдены передаточные функции привода при набросе-сбросе нагрузки. Для отыскания реакции привода на воздействие ??(*) с линейным возрастанием момента сил сопротивлений целесообразно воспользоваться формулой Дюамеля. К числу нестационарных режимов относятся стопорные режимы. Стопорные режимы, как рабочие режимы привода, встречаются в электромеханических зажимных устройствах металлорежущих станков (ЭМЗУ). Структурные схемы ЭМЗУ отличаются многообразием, не имеющим принципиального значения при рассмотрении непосредственно стопорного режима - основного этапа при осуществлении зажима. Динамическая модель ЭМЗУ при анализе стопорного режима может быть представлена в виде упругой одномассовой системы с самотормозящейся парой, фиксирующей в механической системе момент после окончания режима зажима.

Рассмотрены динамические параметры стационарных режимов приводов, при этом предложен эффективный метод построения передаточных функций привода в целом, так и его подсистем, основанный на применении направленных М-графов — графов Мэзона. Для определения передаточных функций механической системы при использовании метода направленных М-графов, оказывается возможным находить передаточные функции без раскрытия соответствующих определителей операторной системы уравнений.

Изучены частотные характеристики приводов. Одним из основных достоинств частотных методов при исследовании динамических систем является их универсальность. Важным обстоятельством при применении частотных методов является то, что данные для анализа системы в виде частотных характеристик могут быть получены как расчетным, так и экспериментальным путем. В главе рассмотрены вынужденные колебания устойчивой линейной системы при обобщенном единичном гармоническом воздействии.

Рассмотрена связь между частотными характеристиками и соответствующими переходными. Для этой цели разложены частотные характеристики на вещественную и мнимую части. В качестве примеров рассмотрены построение характеристик для двух вариантов станочных приводов главного движения: -а) фрезерного станка с асинхронным двигателем; и б) - расточного станка с двигателем постоянного тока независимого возбуждения. Полученные зависимости предложено использовать для оценки неравномерности хода исполнительного органа и нагруженности элементов механической системы привода при полигармоническом воздействии л/с(г). Для этой цели следует воспользоваться полученными амплитудно- частотными и фазовыми частотными характеристиками.

Четвертая глава диссертации посвящена анализу сложных динамических систем станков. Предложено обоснование приведения динамической модели станка к модели малой размерности. Для анализа динамических свойств станка, а также выявления возможности управления технологическими процессами необходимо перейти от сложной системы к упрощенной модели. Динамическая модель станка может быть представлена как сложная система - иерархически организованная и целенаправленно функционирующая совокупность большого числа информационно связанных и взаимодействующих элементов Решение предложенной задачи предложено при применении одного из эффективных путей исследования- расчленению исходной системы на совокупность простых систем- то есть при применении методов диакоптики. Выполнен анализ сложных технологических систем методом декомпозиции исходных моделей, обоснован анализ сложной динамической системы и ее расчленение на состав ляющи е.

Показано, что в основе концепции составной динамической системы лежит идея о целесообразности расчленения сложных многомерных систем при решении задач динамики этих систем. При этом, понятие целесообразности основывается на критериях, характеризующих устойчивость, быстродействие и точность расчетных алгоритмов. Немаловажное значение имеют также лучшая обозримость составных вычислительных схем и возможность более глубокого качественного анализа исследуемых сложных систем. При этом показано, что адекватная динамическая схематизация сложных современных станочных систем приводит в общем случае к дискретно-непрерывным расчетным моделям значительной размерности и структурной сложности.

При динамической схематизации дискретно-непрерывных систем возможно расчленение глобальной исследуемой системы на дискретные и континуальные подсистемы и описание каждой из них на предпочтительном для нее математическом языке. Аналогичные соображения составляет начальную мотивировку декомпозиционного подхода к решению задач динамики управляемых механических систем, состоящих из ряда взаимосвязанных локально управляемых и локально неуправляемых подсистем. Рациональная схематизация таких подсистем базируется на разнородных динамических моделях (несимметричных и симметричных), трудоемкость исследования которых существенно различна.

Расчленение исходной системы большой размерности и сложной структуры на ряд подсистем простой структуры сводит сложную многомерную задачу к некоторой координированной комбинации задач существенно меньшей размерности. Конечно, такое расчленение исходной системы имеет смысл, если существуют эффективные методы построения характеристик глобальной системы на основе локальных характеристик ее подсистем, как, например, диакоп-тический метод Крона расчета обратной матрицы импедансов. Кроме того, декомпозиционный подход оправдан при решении задач параметрического синтеза динамических моделей сложных систем за счет вариаций упруго инерционных параметров отдельных подсистем.

Излагаемые в диссертационной работе декомпозиционные методы динамических расчетов основаны на использовании нормальных координат консервативных моделей подсистем, на которые расчленяется исследуемая общая система — метасистема. Такая исходная посылка практически не ограничивает область применения предлагаемых методов в инженерных расчетах, поскольку расчетное исследование любой технической системы целесообразно начинать на основе моделей первого приближения — консервативных моделей. В свою очередь, каноническое представление этих моделей позволяет в наиболее наглядной, обозримой и естественной форме учитывать на последующих стадиях разнообразные эффекты: диссипативных линейных и нелинейных сил, нелинейных свойств упругих и инерционных параметров, нелинейных характеристик движущих сил при ограниченном стик движущих сил при ограниченном возбуждении в колебательных системах с неидеальными источниками энергии.

Целесообразность декомпозиционных подходов к решению задач динамики сохраняется и при использовании неканонических моделей подсистем. В таких случаях при расчетах линейных систем рациональный метод агрегирования, как правило, представляет собой прямую или модифицированную процедуру Крона для расчета обратной динамической матрицы метасистемы. Предложена классификация и матрично-графовые характеристики динамических моделей рассматриваемых систем.

Для анализа общей структуры метасистемы, включающей в себя управляемые и неуправляемые подсистемы с распределенными и сосредоточенными параметрами, можно использовать гибридные графы с подграфами симметричного, несимметричного и континуального характера.

Предложена декомпозиция симметричных моделей сложных технологических систем с сосредоточенными параметрами. Показано что адекватная динамическая схематизация сложных машинных агрегатов и машиностроительных конструкций приводит в общем случае к дискретно-непрерывным расчетным моделям значительной размерности и структурной сложности. Поэтому при динамической схематизации дискретно-непрерывных систем возможно расчленение глобальной исследуемой системы на дискретные и континуальные подсистемы.

В пятой главе рассмотрена проблема синтеза систем защиты станков от вибраций, а также исследование динамических процессов в виброзащитных системах (ВЗС), предназначенных для обеспечения качества работы станков. Среди методов, обеспечивающих поддержание заданных параметров качества работы станков, применение систем виброзащиты является одним из наиболее эффективных. Очевидно, выполнение поставленных функций системами виброзащиты оказывается возможным только в том случае, если и сами ВЗС удовлетворяют заданным критериям качества. Представлены показатели качества

ВЗС, определена их чувствительность. В главе показано, что поиски методов и средств, способных обеспечить эффективную виброзащиту станков, ведутся в различных направлениях в целях достижения рациональных характеристик разрабатываемых систем. При этом с точки зрения достижения поставленных задач представляют интерес динамические гасители колебаний и управляемые, или активные виброзащитные системы (АВЗС). Принципиальное отличие управляемой АВЗС от традиционных средств виброзащиты заключается в том, что они содержат ряд устройств, используемых для изменения динамических характеристик системы энергию внешнего источника.

Изложены результаты систематической разработки принципов построения активных виброзащитных систем, работающих на основе управляемых пневматических элементов, предложены критерии выбора параметров системы и алгоритмов управления, обеспечивающих нормальное функционирование системы в условиях вибрационных и ударных возмущений, а также даны рекомендации по практическому использованию активных пневматических виброзащитных систем.

Решение задачи виброударозащиты активной природы выполнено при использовании методов теории автоматического регулирования на основе математического аппарата, предлагаемого операционным исчислением. В этом случае анализ передаточной функции ЩР) дает возможность оценить введение дополнительных активных связей в исходную систему, влияющих на ее противоударные свойства.

Известно, что виброзащитные системы, являясь упругими механическими системами, обладают свойством замкнутости; это и позволяет исследовать динамику виброзащитных систем с позиции систем автоматического управления. Тесная связь между указанными системами легко обнаруживается при анализе их структурных интерпретаций.

Поскольку в управляемой АПВЗС осуществляется взаимодействие механических и пневматических элементов, то исследование ее динамических свойств основано на совместном решении системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих как изменение параметров движения механической части системы, так и ход газотермодинамических процессов, протекающих в полостях пневматических устройств.

Из уравнения состояния газа видно, что состояние газа в / - ом проточном объеме определяется двумя независимыми параметрами, для нахождения которых используется два закона: закон сохранения энергии и закон сохранения массы для переменного количества газа.

Многочисленные критерии качества, разработанные для переходных процессов, основаны на том предположении, что возмущением системы является единичная ступенчатая функция. Так как реальное возмущение имеет более сложный вид, то систему с произвольным внешним воздействием приводим к эквивалентной системе, подверженной единичному ступенчатому воздействию /(0. Критерии устойчивости, разработанные для систем, описываемых передаточной функцией "^р), рассмотрены с общей точки зрения при использовании Д-разбиения.

Таким образом, при рассмотрении проблемы обеспечения качества в виброзащитных системах станков установлено, что:

-Показателями качества ВЗС, наиболее полно характеризующими динамические характеристики, являются переходный процесс и частотные характеристики.

-Для оценки степени влияния параметров ВЗС на показатели качества предложено использовать функции чувствительности.

-Предложен алгоритм управления ВЗС на основе оценки чувствительности интегрального показателя качества.

-Рассмотрены условия применимости в задаче виброзащиты станка как интегральной системы, либо привода станка как его метасистемы, динамических гасителей колебаний и активных, управляемых пневматических виброзащитных систем.

В шестой главе предложено решение задачи обеспечения качества станков как задачи диагностики. Важность исследования вибрационных параметров станка определяется тем, что его ресурс, техническое состояние, а также изменение параметров элементов, содержащих контактные пары (подшипники, фрикционные пары, зубчатые передачи и т.п.), зависит от частот собственных колебаний. Предложен анализ причин, вызывающих нарушения работы станка, систематизируются причины, вызывающие нарушение его работы или влияющие на формирование дефектов и отказа работы. Предложен алгоритм диагностики, основанный на том, чтобы из множества возможных состояний диагностируемого объекта- станка, как интегральной системы или привода, как мете-системы- выделить одно, наиболее вероятное. Следовательно, задачей диагностики по совокупности диагностических параметров является идентификация множественных связей между структурными характеристиками XI и соответствующими диагностическими параметрами 81, что обусловливает применение диагностических матриц.

Далее в главе проводится сравнение существующих методов диагностики: -по среднеквадратичному значению виброскорости, -по спектру вибросигнала, -по соотношению пик / фона вибросигнала, -по спектру огибающей сигнала.

Изложены положения разработки и внедрения программы диагностики технического состояния «У1ЬгАп» - реализация системы диагностики, обеспечения качества и обслуживания оборудования по фактическому техническому состоянию. Система вибродиагностики и программа " "УИзгАп" разработана в целях: контроля текущего технического состояния роторного (вращающегося) оборудования с отслеживанием динамики развития неисправностей; определения возможности дальнейшей эксплуатации оборудования без ремонта; подготовки информации о ресурсе оборудования, необходимых регламентных и ремонтных работах, их объеме и сроках проведения.

В главе приводятся результаты реальных диагностических работ, металлорежущего оборудования машиностроительных предприятий: ОАО «Усольмаш» и ОАО ПО ИЗТМ.

Регулярное проведение измерений вибрации оборудования позволяет выявлять неисправности на ранней стадии возникновения, отслеживать динамику их развития, определять рациональные сроки проведения ремонтов. Внедрение системы диагностики дает реальный экономический эффект: достигается уменьшение числа ремонтов и обслуживаний до десяти раз при снижении общей стоимости проводимых ремонтов в два-четыре раза.

В седьмой главе предложены варианты конструктивного решения обеспечения качества работы станков в условиях вибрационных воздействий. Дано обоснование, предложен расчет параметров, представлены эскизные и рабочие чертежи динамических гасителей колебаний. Решены задачи гашения крутильных колебаний в приводах станков и динамическое гашение станка, установленного на массивном фундаменте. Реализованы идеи гашения колебаний, предложенные в авторских свидетельствах. Выполнен расчет кинематических и прочностных характеристик динамического гасителя колебаний. Определены конструктивные параметры, проведена проверка прочности металлоконструкций и выполнена оценка эффективности применения динамических гасителей. Расчет основных конструктивных параметров гасителя колебаний выполнен методом конечных элементов и реализован на ПЭВМ «РЕЫТШМ-З» При использовании метода конечных элементов (МКЭ) рассчитана математическая модель и получены в матричном виде уравнение движения динамической системы. Сходимость решения обеспечивается согласно метода Кранка- Николсо-на. Рассмотрены динамические параметры колебаний фундамента и инерционного элемента гасителя колебаний. Предложена расчетная картина напряженно-деформированного состояния гасителя. Анализ замеров виброскорости, прове-дененные диагностические работы, определение ресурса работы, соотношение с санитарными нормами воздействия вибраций на станочное оборудование и человека-оператора, однозначно определили необходимость применения средств виброзащиты. Результат замеров среднеквадратичного значения виброскорости до и после установки динамического гасителя подтверждают правомерность принятого решения.

В заключении, рассматривая основные выводы по результатам исследований, следует, прежде всего, отметить выполненный единый комплекс исследований, связанных с разработкой системного подхода, анализом математической модели, исследованием динамических характеристик, диагностикой технического состояния и управлением динамическими параметрами станков, позволяющим обеспечить заданные показатели ее качества. Автором предложены теоретические решения, разработана программная реализация, получены конструктивные предложения.

Методы исследований, связанные с анализом динамических параметров в целях достижения заданных показателей качества станков, разработки виброзащитной системы были применимы и реализованы при выполнении ряда Договоров и контрактов, заключенных в 1999-2003г.г. с ОАО «УСОЛЬМАШ», г. Усолье-Сибирское, Иркутской обл., ЗАО «AJIPOCA», республика Якутия, заводом тяжелого машиностроения ОАО ПО ИЗТМ, г. Иркутск, акционерной компанией SA «ENERGOWIR», Варшава, с фирмой «SPEKTRA», GmbH, Дрезден, выполненных под научным руководством диссертанта.

Кроме этого, диссертант являлся научным руководителем Программ Министерства образования РФ по приоритетным направлениям науки и технологии: «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий.» Раздел. Механика в машино- и приборостроении. Проект Иркутского гос. Технического университета.

1.Динамика виброактивных систем и управление техническим состоянием машин по результатам вибродиагностики, 2000г.

2. Динамика виброактивных систем и синтез систем виброизоляции технологического оборудования.

В течении последних пяти лет автором опубликованы восемь монографий, посвященных теме диссертации, при конструктивной реализации предложены решения, выполненные на уровне изобретений и подтвержденные авторскими свидетельствами.

Общие выводы по работе

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена комплексная научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение - разработаны теоретические и методологические основы создания системы, обеспечения динамического качества станочного оборудования по результатам диагностики его технического состояния и применения методов диакоптики. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1.На основе применения современных методов управления качеством, оптимизации динамических параметров, диагностики технического состояния обоснован структурный состав и создана единая концепция обеспечения качества работы станка.

2.Разработана математическая модель исследования динамических параметров станков,, учитывающая требования, удовлетворения заданным динамическим критериям качества. и позволяющая оценивать динамические параметры не только станочного оборудования в целом, но и его составляющих.

3.Установлена целесообразность и эффективность метода приведения заданной сложной структуры к системам меньшей размерности при системном подходе к анализу динамических процессов металлорежущих станков. Показано, что одним из наиболее эффективных путей исследования сложных систем является обращение к структурированию и диакоптике, предусматривающих переход от исходной, сложной системы к исследованию более простых систем, по свойствам которых можно восстановить точно или приближенно свойства исходной. При этом корректная динамическая схематизация станков приводит" в общем случае к дискретно-непрерывным расчетным моделям значительной размерности и структурной сложности.

4. На основе разработанных моделей характеристики динамического качества и установлено влияние вибрационных параметров станков на их ресурс,

290 техническое состояние, а также изменение параметров элементов, содержащих контактные пары (подшипники, фрикционные пары, зубчатые передачи и т.п.).

5.Предложена математическая модель и приведены результаты исследования динамики приводов станков. Показано, что практика исследований динамического поведения металлорежущих станков подтверждает, что многие задачи динамики приводов станков могут с вполне приемлемой точностью рассмотрены в линеаризованной постановке. Это, прежде всего, нестационарные, стопорные, а также стационарные переменные режимы. На основе анализа динамических параметров стационарных режимов приводов, предложен эффективный метод построения передаточных функций привода.

6.Предложен системный подход и эффективный метод исследования динамических характеристик приводов станков в переходном режиме, основанный на применении направленных графов, что позволило определить влияние временных характеристик станочного оборудования на показатели динамического качества.

7,Обоснованы и выдвинуты предложения по созданию нового класса управляемых: виброзащитных систем с регулируемыми параметрами, обеспечивающих заданные критерии динамического качества при решении задач анализа и синтеза. многомерных виброзащитных. систем. Установлено влияние активных связей на динамику управляемых виброзащитных систем.

8.Предложены инженерные решения проектирования динамических гасителей колебаний, обеспечивающих удовлетворение заданных критериев качества технологических систем, выполненные на уровне изобретений (Авторские свидетельства №№7358449; №838171; №1504409; №1791645).

9.Решены задачи диагностики технического состояния станков, обнаружения дефектов, балансировки роторов. Предложена система диагностики и программная реализация оценки динамических параметров и их влияния на показатели качества- ресурс, напряжения, амплитудно-частотные характерис

291 тики, коэффициенты динамичности, переходные характеристики, определяющие техническое состояние вращающих пар, валов, подшипников. Ю.Результаты теоретических исследований оценки влияния динамических параметров на показатели динамического качества подтверждены экспериментально в ходе внедрения разработанной системы диагностики станков. 11 .Методы исследований, связанные с анализом динамических параметров в целях достижения заданных показателей качества оборудования технологических систем, внедрения системы диагностики, разработки виброзащитной системы апробированы и реализованы при выполнении ряда договоров и контрактов, заключенных в 1999-2003г.г. с ОАО «УСОЛЬМАШ», г. Усолье-Сибирское, Иркутской обл., ЗАО «АЛРОСА», республика Якутия, заводом тяжелого машиностроения ОАО ПО ИЗТМ, г. Иркутск, акционерной компанией SA «ENERGOWIR», Варшава, с фирмой «SPEKTRA», GmbH, Дрезден, выполненных под научным руководством диссертанта.

Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований на предприятиях Сибири и Южной Якутии составила 1200тыс.руб.

Кроме этого, диссертант являлся научным руководителем Программ Министерства образования РФ по приоритетным направлениям науки и техники: «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий.» Раздел. Механика в машино- и приборостроении: Проект Иркутского гос. Технического университета:

1 .Динамика виброактивных систем и управление техническим; состоянием машин по результатам вибродиагностики, 2000г.

2. Динамика виброактивных систем и синтез систем виброизоляции технологического оборудования, 2002г.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по следующим направлениям и специальностям ГОС:120100 «Технология машиностроения», 340100 «Управление качеством» в ИрГУПС и ИрГТУ(г.Иркутск).

1.Абрахаме Дж., Каверли Д. Анализ электрических цепей методом графов. -М.: Мир, 1967.-176с.

2. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ.- М.: Машиностроение, 1987.- 232 с.

3. Азаров В.Н., Леохин Ю.Л. Интегрированные информационные системы управления качеством. М.: Европейский центр по качеству, 2002.-е 64.4 .Айзенберг Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов.-М.: Стройиздат, 1976.-229с.

4. Айзенберг Я.М. Адаптивные системы сейсмической защиты сооружений. -М.: Наука, 1978.- 248 с.

5. Айзерман М.А. Теория автоматического регулирования двигателей. М.: ГИТТЛ, 1952.-522 с.

6. Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология.-М.: Мир, 1983.-Т. 1.-519 с.

7. Александровский Н.М., Дейч A.M. Статистические методы построения самонастраивающихся моделей существенно нелинейных объектов. М.: Наука, 1970.

8. Алексеев С.П., Казаков A.M., Колотилов H.H. Борьба с шумом и вибрациями в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970.- 208 с.

9. АлексеевГ.А.Динамика нанесения прецизионного микрорельефа.Л-д, Изд-во ЛГУ, 1986, 184с.

10. Ю.Альсведе Р., Вегенер И. Задачи поиска / Пер. с нем.- М.: Мир, 1982.- 368 с.

11. Амиров Ю.Д., Яновский Г.А. Ресурсосбережение и качество продукции. -М.: Изд. стандартов, 1987. 94 с.

12. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Металлургия, 1987.-352 с.

13. Артоболевский И.И., Бобровницкий Ю.И., Генкин М.Д. Введение в акустическую динамику машин. М. .-Наука, 1979.-296 с.

14. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1980. -136 с.

15. Асинхронные двигатели общего назначения 7 Е.П.Бойко, Ю.В.Гаинцев, Ю.М.Ковалев и др.; Под ред. В.М.Петрова и А.Э.Кравчика.- М.: Энергия, 1967.- 100 с.

16. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. -749 с.

17. Бабушка И., Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений / Пер. с англ.- М.г Мир, 1969. 368 с.

18. Бармин Б.П. Вибрации и режимы резания. М.: Машиностроение, 1979. -72 с.

19. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М.: Наука, 1974. - 366 с.

20. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ.- Д.: Энергоатомиздат, 1990. 512 с.

21. Бате К. ,Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982.- 374 с.

22. Баутин H.H. Поведение динамической системы вблизи границы устойчивости. М.: Наука,- 1984. -176 с.

23. Бейлин И.Ш. Вопросы динамики машинного агрегата со сложной САР скорости. Дис.канд.техн.наук.-Д: СЗПИ, 1973.- 142 с.

24. Бейлин И.Ш., Вейц B.JI. Синтез параметров механической системы машинного агрегата // Зубчатые и червячные передачи: некоторые вопросы кинематики, динамики, расчета и производства; Под ред.Н.И.Колчина.- JL: Машиностроение, 1974,- С.267-285.

25. Беллман Р., Каламба Р. Квазилинеаризация и нелинейные краевые задачи. М.: Мир, 1968. —183 с.294

26. Белова Д.А., Кузин P.E. Применение ЭВМ для анализа и синтеза автоматических систем управления. М.: Энергия, 1979.- 264 с.

27. Берман А.Ф. Детали машин.Технология ремонта и восстановления деталей машин: Основы проектирования баз данных по отказам деталей машин. Иркутск, изд-во ИрГТУ, 1999, 232 с.

28. Берман А.Ф. Деградация механических систем.- Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН,1998.-320с.

29. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963.- 232 с.

30. Биргер И.А. Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986.-560 с.

31. Блек У. Модель напряжения пластического течения при резании металла. Конструирование и технология машиностроения, 1979. № 4. -С.124 - 139.

32. Бленд Д. Теория линейной вязко-упругости / Пер. с англ.- М.: Мир, 1965.199 с.

33. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964.-412 с.

34. Богатырев О.М. Метод расчета принужденного тока от периодической ЭДС любой формы // Электричество. 1951.- № 1.- С.27-31.

35. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965.- 280 с.

36. Болотин В.В, Случайные колебания упругих систем. М.: Наука, 1979.336 с.

37. Борисов Л.П., Гужас Д.Р. Звукоизоляция в машиностроении. М.: Машиностроении, 1990.-256 с.

38. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. М.: Изд-во иностр. лит-ры. 1955.-238с.

39. Будищева И.А. Регулирование затрат на обеспечение качества продукции. М.: Изд. Стандартов, 1989. - 184 с.

40. Булгаков Б.Р. Колебания.- М.: ГИТТЛ, 1954.- 891 с.

41. Бурман З.И. Программное обеспечение матричных алгоритмов и метода295конечных элементов. — M.: Машиностроение, 1983. 56 с.

42. Бурумкулов Ф.Х. Контроль качества продукции машиностроения. М.: Изд. стандартов, 1982. -194 с.

43. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978,- 400 с.

44. Быховский М.Л. Основы динамической точности электрических и механических цепей. М.: Изд-во АН СССР, 1958.- 158 с.

45. Вавилов A.A., Имаев Д.Х. Машинные методы расчета систем управления. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981.- 232 с.

46. Вавилов A.A., Солодовников А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик. М.: Госэнергоиздат, 1963,- 252 с.

47. Вайделих А. Операционное исчисление в применении к стационарному режиму //PIRE.- Febr.- V.34, 1946.

48. Вайс С.Д. Методика оценки конкурентоспособности металлорежущих станков // Конструкторско-технологическая информатика 2000: Труды 1У международного конгресса. - М.: Изд. «Станкин», 2000. - С. 90-93.

49. Валетов В.А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении .-Л.: Изд-во ЛИТМО, 1989.- 100 с.

50. Васильков Д.В. Теория и практика оптимизационного проектирования механической обработки маложестких заготовок: Дис.докт. техн. наук. -СПб.: ГТУ, 1997.-426 с.

51. Васильков Д.В., Вейц В.Л., Лонцих П.А. Динамика технологической системы при обработке маложестких заготовок. Иркутск: Изд-во ИГУ, -1994.98 с.

52. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969. -368 с.

53. Вейц В.Л., Васильков Д.В., Лонцих П.А. Динамика стопорных режимов в приводах станков.- Иркутск: Изд-во ИГУ, 1999.-202 с.

54. Вейц В.Л., Максаров В.В., Лонцих П.А. Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке. Иркутск ,2000.-189 с.

55. Вейц В.Л., Максаров В.В., Лонцих П.А. Динамические процессы, оценкаи обеспечение качества технологических систем механической обработки. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ 2001.- 299с.

56. Вейц B.JT., Кочура А. Е., Лонцих П.А. Структурированные модели и методы расчета сложных управляемых систем в технике и экономике. — Ростов на - Дону, 2002.- 200с.

57. Вейц В.Л., Дондошанский В.К., Чиряев В.И. Вынужденные колебания в металлорежущих станках. М.-Л.: Машгиз, 1959.- 288 с.

58. Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов. М.: Наука, 1984.- 352 с.

59. Вейц В.Л., Кочура А.Е. Собственные спектры динамических моделей с варьируемыми параметрами // Машиноведение. 1979.- № 3.- с.3-9.

60. Вейц В.Л., Кочура А.Е. Динамика машинных агрегатов с двигателями внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, 1976.- 384 с.

61. Вейц В.Л. Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин.- Л.: Машиностроение, 1971.- 352 е.,

62. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Федотов А.И. Колебательные системы машинных агрегатов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979.- 255 с.

63. Вейц BJIi, Максаров В.В. Физические основы моделирования в процессе резания. // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб.-СПб.: СЗПИ, 1999.-Вып. 13.- С.44 -46.

64. Вейц В.Л., Мартыненко A.M. Автоколебания в механических кусочно-линейных системах // Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. М.: Наука, 1972. - С.283 - 294.

65. Вейц В.Л., Фридман Л.И. Электромеханические зажимные устройства станков и станочных линий. Расчет и конструирование. Л.: Машиностроение, 1973.-264 е.

66. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Царев Г.В. Расчет механических приводов с за-зорами.-М. Машиностроение, 1979.-С. 184.

67. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. - 576 с.

68. Версан В.Г. Система управления качеством продукции. М.: Изд. стандартов, 1988.-134 с.

69. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. - Т.5: Измерения и испытания / Под ред. М.Д.Генкина. - М.: Машиностроение, 1981. - 496 с.

70. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. - Т.6: Защита от вибраций и ударов / Под ред. К.В.Фролова.- М.: Машиностроение, 1981. - 456 с.

71. Виброизоляторы и системы установки оборудования с автоматическим регулированием. Серия С-1/ Ред. Е.И. Ривин М.,1971.-80 с.

72. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов.- М.: Металлургия, 1984. 280 с.

73. Воеводин В.В. Вычислительные основы линейной алгебры. М.: Наука, 1977.-304 с.

74. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах.- М.: Наука, 1986. 296 с.

75. Воробьев H.H. Основы теории игр. Бескоалиционные игры.-М. Наука, 1984.- 496с.81 .Врагов Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

76. Вульфсон И.И. Динамические расчеты цикловых механизмов. Л.: Машиностроение, 1976. -328 с.

77. Вульфсон И.И. Виброактивность приводов машин разветвленной и кольцевой структуры. Л.: Машиностроение, 1986. - 98 с.

78. Вульфсон И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. -Л.: Машиностроение, 1990. 309 с.

79. Вунш Г. Теория систем / Пер.с нем. М.:Сов.радио, 1978. - 288 с.

80. Высокоскоростные вычисления / Пер. с англ. Под ред. Я. Ковалика.- М.:

81. Радио и связь, 1988. 432 с.

82. Галушкин А.И. Теория нейронных сетей. М.: ИПРЖР, 2000. - 416 с.

83. Гантмахер Ф.Р. Лекции по аналитической механике. М.: Наука, 1966. -300 с.

84. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988. - 548 с.

85. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы.-М.: Мир, 1984.- 264с.

86. Гиссин В.И. Управление качеством продукции.- Ростов на Дону: Феникс, 2000. 256 с.

87. Гладкий В.Ф. Динамика конструкции летательного аппарата. М.: Наука, 1969. - 496 с.93 .Государственный образовательный стандарт «Управление качеством» ГОС 657000.- М: Мин.обр. РФ,2000.

88. Григорьев В.В., Островкин И.М. Оценка предприятий. Имущественный подход. М .: Дело,2000.-224с

89. Горбашко Е.А. Обеспечение конкурентоспособности промышленной продукции. СПб.: Изд. УЭФ, 1994. - 134 с.

90. Городецкий Ю.И. О колебаниях при резании металлов // Динамика систем: Межвуз. сб. Горький: ГГУ, 1995. - Вып. 3. - С.58- 89.

91. Грановский Г.И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов. М.: Машиностроение, 1982. — 112 с.

92. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.:Высшая школа, 1985. - 304 с.

93. Давиденков H.H. Динамические испытания металлов. М.: ОНТИ, 1936. -395 с.

94. ЮО.Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости. М.: Наука, 1967.-472 с.

95. Денисов A.A., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. -Л.: Энергоиздат, 1982. 288 с.

96. Ю2.Дербишер A.B. Управление качеством продукции в Швеции / Пер. с англ. М.: Изд. стандартов, 1987. - 90 с.

97. Детали и механизмы металлорежущих станков./ Под ред. Д.П. Ренше-това М.: Машиностроение, 1972. -Т.1.- 664 с.

98. Детали и механизмы металлорежущих станков / Под ред. Д.Н.Решетова. М.: Машиностроение, 1972.- Т.2 .- 520 с.

99. Диагностика качества изделий. // Труды НИКИМПа. Ред. В.В.Клюев -М.,1984. С.86.

100. Динамика машин и управление машинами. М.: Машиностроение, 1988.-240 с.

101. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высшая школа, 1975,- 407 с.

102. Добрынин С.А., Фельдман М.С., Фирсов Г.И. Методы автоматизированного исследования вибраций машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1987.-224 с.

103. Дроздов H.A. Вибратор для. испытания и исследования металлорежущих станков // Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов; Под ред. В.И.Дикушина и Д.Н.Решетова.- М.: Машгиз, 1958.- С.37-44.

104. Динамический расчет на специальные воздействия. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат,1981.- С.314.

105. Ш.Елисеев С.В.,Лонцих П.А. Горчаков В.А.Гаситель крутильных колебаний. Авторское свидетельство. № 7358449, заявка № 2687548, приоритет 23.11.78.

106. Иванов С.Ю., Прима В.И., Хитрик В.Э. Комплексная оценка напряженно-деформированного состояния металла неразрушающим методом // Машиностроение и автоматизация производства. — Межвуз. сб.- СПб.: Изд-во СЗПИ, 1996. Вып. 1.- С. 110-114.

107. Иванова B.C. Синергетика, Прочность и разрушение металлических материалов. М.: Наука, 1992. -512 с.

108. Икрамов Х.Д. Численные методы для симметричных линейных систем. М.: Наука, 1988. - 160 с.

109. Ильин В.П., Кузнецов Ю.И. Трехдиагональные матрицы и их приложения. М.: Наука, 1985.- 208 с.

110. Ильницкий И.И. Колебания в металлорежущих станках и пути их устранения. М,- Свердловск: Машгиз, 1958. - 142 с.

111. Ильинский Н.Ф., Цаценкин В.К. Приложение теории графов к задачам электромеханики. М.: Энергия, 1968. - 200 с.

112. Инженерные расчеты на ЭВМ: Справочное пособие/ Под ред. В.А.Троицкого.- Л.: Машиностроение, 1979.- 288 с.

113. Интриллигатор М. Математические методы оптимизации и экономическая теория // Пер. с англ. М.: Прогресс, 1975. - 606 с.

114. Исикава И. Японские методы управления качеством / Пер. с англ. — М.: Экономика, 1988.-215 с.

115. Кабалдин Ю.Г., Шпилев A.M. Синергетический подход к управлениюпроцессами механообработки в автоматизированном производстве // Вестник машиностроения. 1996. -Т.8. -С. 13 -19.

116. Кадников A.A., Лонцих П.А., Николенко Г.В. Парамонова Т.Г.Гаситель крутильных колебаний. Авторское свидетельство. № 1791645. Заявка № 4844902, приоритет 29.04.90 зарегистрирована 1 октября 1992г.

117. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем / Пер. с англ. М. : Мир, 1971.- 400 с.

118. Капырин В.В., Коренев Г.Д. Системы управления качеством. М.: Европейский центр по качеству, 2002.-324с.

119. Касти Д. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы. М.: Мир, 1982.-216 с.

120. Колесников К.С. Динамика ракет. М.: Машиностроение, 1980. — 376 с.

121. Картвелишвили H.A., Галактионов Ю.И. Идеализация сложных динамических систем. М.: Наука, 1976.- 272 с.

122. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. -М.: Наука, 1974. -311 с.

123. Каширин А.И. Исследование вибраций при резании металлов. М.-Л.: АН СССР, 1944. -232 с.

124. КедровС.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. -200 с.

125. Клайн С.Дж. Подобие и приближенные методы / М.: Мир, 1968.- 302 с.

126. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоиздат, 1985.- 560 с.

127. Кокотович П.В. Метод точек чувствительности в исследовании и оптимизации линейных систем управления // Автоматика и телемеханика, -1964.- № 2. С.32-47.

128. Колев К.С., Горчаков Л.М. Точность обработки и режимы резания. М.: Машиностроение, 1976. - 144 с.

129. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1968. - 496 с.

130. Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем. М.: Наука, 1966.-318 с.

131. Кононенко В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением -М.: Наука, 1964.-254 с.

132. Конторович А.И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. М.: Наука, 1968. - 496 с.

133. Котелевский В.Ю. Автоколебания в системах трения металлорежущих станков. Саратов: Изд-во Саратов, ун-та, 1973.- 114 с.

134. Кочура А.Е. Развитие теории и методов динамического анализа и опти мального синтеза силовых установок машин: Дис. докт. техн. наук. Л. ЛПИ, 1977.-366 с.

135. Кочура А.Е. Декомпозиционные методы анализа технологической деятельности. // Научные труды Международной конференции "Технология -96". Новгород, 1996.

136. Кочура А.Е. Декомпозиция и задачи большой размерности в переменной технологической среде // Труды конференции "Математика в вузе", Кострома, 1996. СПб : Изд-во С.ПбГУ, 1996.

137. Кочура А.Е. Декомпозиция и разреженная матричная технология в современных вычислительных проблемах // Труды конференции "Математика в вузе". Псков, 1997. СПб: Изд-во СПБГТУ, 1997.

138. Кочура А.Е. Методы технологии разреженных матриц в многовариантных расчетах линейных систем. // Труды научно-практической конференции "Вторые окуневские чтения". БГГУ "ВОЕНМЕХ.-СПб, 2000.

139. Кристофидес Н. Теория графов. М.: Мир, 1978. - 432 с.

140. Крон Г. Тензорный анализ сетей. М.: Советское радио, 1978. - 720 с.

141. Крон Г. Исследование сложных систем по частям. Диакоптика. М. Наука, 1972.-542 с.303

142. Крон Г. Применение тензорного анализа в электротехнике. М. -Л.: Гос-энергоиздат, 1955. - 275 с.

143. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа. Киев: Наукова думка, 1967. - 256 с.

144. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. - 359 с.

145. Кудинов В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания) // Станки и инструмент. 1992.- 10. С. 14-17; 11.- С.26-29.

146. Кузнецов A.M., Лукьянов A.B., Погодин В.К. Разработка информационной системы эксплуатации и ремонта машинного оборудования по техническому состоянию // Сб. научных трудов ОАО Иркутск НИИхиммаш Иркутск, 1999.-С. 374-393.

147. Кумабэ Д. Вибрационное резание / Пер. с япон. М.: Машиностроение, 1985.- 424 с.

148. Кунц К.С. Численный анализ / Киев: Техника, 1964. 390 с,

149. Кутин А.А» Создание конкурентоспособных станков. М.: МГТУ «СТАНКИН», 1996.- 120 с.

150. Кучма Л.Е. Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1968. -102 с.

151. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973. - 736 с.

152. Ланцош К. Практические методы прикладного анализа / Пер. с англ.-М.: Физматгиз, 1961.- 524 с.

153. Лебедев В.Л. Случайные процессы в электрических и; механических системах. М.: Физматгиз, 1958. - 176 с.

154. Левин А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М.: Машиностроение, 1978.- 184 с.

155. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин, М.: Машиностроение, 1971. - 264 с.

156. Лизоркин П.И. Курс дифференциальных и интегральных уравнений с дополнительными главами анализа. М.: Наука, 1981.-384 с.

157. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Т.П. Динамика. М.: Наука, 1983.- 640 с.

158. Лонцих П.А.Методика и комплект программ расчета систем виброзащиты и стабилизации .Информационный листок о научно-технических достижения ЦНТИ №87-10, Серия 50.07.03., Иркутск, 1987.с.

159. Лонцих П.А. Обеспечение качества и управление динамическими процессами технологических систем. Ростов на - Дон: Изд-во Рост, унив-та,2003.-С.236.

160. Лонцих П.А. Динамическое моделирование сложных механических систем // Вестник ИрГТУ.-2002.-№12.- Стр.128-134.

161. Лонцих П.А. Обеспечение качества, оценка и управление динамическими процессами технологической системы механической обработки // Материалы I научной конференции с участием зарубежных специалистов. Москва, 2003.-С. 112-114.

162. Лонцих П.А. Исследование активных электропневматических виброзащитных систем: Дис. канд. техн. наук. Новосибирск: Новосибирский электротехнический институт, 1974.- С. 234.

163. Лонцих П.А. Обеспечение качества, анализ динамических параметров и диагностика технического состояния оборудования технологических систем // Вестник ИрГТУ.-2003.- № 3-4.- Стр.30-35.

164. Лонцих П.А., Кадников A.A., Королев Ю.В., Копылов В.Н., Образцов С.А. Гаситель колебаний. Авторское свидетельство. № 1504409, заявка № 4362388, приоритет 12.01.88, зарегистрирована 1.05.89г.

165. Маталин A.A. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, 1985.- 496 с.

166. Маталин A.A., Иванов С.Ю., Мусаэлян A.A. Оптимизация режимов фрезерования турбинных лопаток по технологическим начальным напряжениям // Энергомашиностроениею- 1986. № 6. — С. 33-35.

167. Математические основы, теории автоматического регулирования / В.А.Иванов, В.С.Медведев, Б.К. Чемоданов и др.; Под ред Б.К.Чемоданова.-М.: Высшая школа, 1971.- Т.1.- 366 с.

168. Металлорежущие системы машиностроительных производств / О.В. Таратынов, Г.Г.Земсков, И.М. Баранчукова и др.; Под ред. Г.Г.Земскова, О.В.Таратынова. М.: Высшая школа, 1988.- 464 с.

169. Металлорежущие станки и автоматы / Под ред. A.C. Проникова. М.: Машиностроение, 1981. - 479 с.

170. Метод конечных элементов: Учеб. пособие для вузов / Под ред. П.М. Варвака. Киев: Вища школа, 1981. - 176 с.

171. Методы исследования нелинейных систем автоматического управления / Под ред. P.A. Нелепина. М.: Наука, 1975. - 448 с.

172. Михелев Л.И. Контроль качества машин. — М.: Машиностроение, 1991. -160 с.

173. Мишин В.М. Управление качеством. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. 303 с.

174. Мишин В.М. Менеджмент качества и конкурентоспособности продукции.-М.:ГАУ, 1993.-81 с.

175. Мишин В.М. Проектирование систем качества конкурентноспособной продукции машиностроения. М.: ГАУ, 1992. — 81 с.201 .Младов А.Г. Системы дифференциальных уравнений и устойчивость движения по Ляпунову.- М.: Высшая школа, 1966.- 224 с.

176. Моисеева Н.К. Функционально-стоимостной анализ в машиностроении. М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.

177. Морговский Ю.Я., Рубашкин И.Б., Гольдин Я.Г. Взаимосвязанные системы электропривода. Л.: Энергия, 1972. - 200 с.

178. Морговский Д.Д., Перлик В.И., Кукушкин В.И. Статистическая оптимизация конструкций. М.: Машиностроение, 1977.- 240 с.

179. Мокиенко Т.Н. Графическое представление некоторых систем четвертого порядка / Автоматическое управление (Сб.тр. ЛМИ, № 12).- Л.: Изд-во ЛМИ, i960.- С.37-45.

180. Мурашкин Л.С. Исследование динамики процесса резания: Дис. докт. техн. наук. — Л.: ЛПИ, 1958. — 348 с.

181. Мурашкин Л.С., Мурашкин С.Л. Прикладная нелинейная механика станков. — Л.: Машиностроение, 1977. — 192 с.

182. Муртаф Б. Современное линейное программирование. М.: Мир, 1984. -224 с.

183. Неймарк Ю.И.Динамические модели теории управления/ Ю.И.Неймарк, М.Я.Коган, В.П.Савельев,-М.: «Наука», 1985,-399с.

184. Неймарк Ю.И.Метод точечных отображений в теории нелинейных колебаний,-М., «Наука», 1972.

185. Николаенко H.A.,Назаров Ю.П. Динамика и сейсмостойкость сооружений.- М.: Стройиздат,-1987.-С.324.

186. Никифоров А.Д., Бойцов В.В. Инженерные методы обеспечения качества в машиностроении. М.: Изд. стандартов, 1987. — 384 с.

187. Николаенко H.A., Ульянов C.B. Статистическая динамика машиностроительных конструкций. М.: Машиностроение, 1977.- 368 с.2Н.Никольский В.В., Никольская Т.Н. Декомпозиционный подход к задачам электродинамики. М.: Наука, 1983. - 304 с.

188. Оценка технического уровня конкурентоспособности станкостроительной продукции. Госстандарт. М.: Изд. стандартов, 1992. - 94 с.

189. Паллен К.А. Топологические и матричные методы. М.: Энергия, 1966. -96 с.

190. Панин В.Е. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: НауЩ-1990. -251 с.

191. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. М.: Физматгиз, I960.- 193 с.

192. Парлетт Б. Симметричная проблема собственных значений. Численные методы. М.: Мир, 1983. - 382 с.

193. Первозванский A.A. Курс теории автоматического управления. М.: Наука, 1986.-616с.

194. Первозванский A.A. Случайные процессы в нелинейных автоматических системах. -М.: Физматгиз, 1962.- 351 с.

195. Первозванский A.A., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегирование и приближенная оптимизация. М.: Наука, 1979. - 342 с.

196. Писсанецки С. Технология разреженных матриц. М.: Мир, 1988. 412 с.

197. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов.— М.: Высшая школа, 1974. -587 с.

198. Подураев В.Н., Закураев В.В. Разработка и реализация способа управления оптимальным режимом резания // Вестник машиностроения. 1996. -№.11.-С.31 -36.

199. Подгорный А.Н., Мариенко Г.А., Пустынников В.И. Основы и методы прикладной теории упругости. Киев: Выща школа, 1981.- 328 с.

200. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977,- 304 с.

201. Потемкин В.Г. Система MATLAB: Справочное пособие.-М.: ДИАЛОГ МИФИ, 1997.

202. Попов Е.П., Пальтов Н.П. Приближенные методы исследований нелинейных автоматических систем.-М.: Физматгиз, 1960.-792 с.

203. Пресняков A.A. Локализация пластической деформации. -М.: Машиностроение, 1983. -56 с.

204. Попов В.И., Локтев В.И. Динамика станков. Киев: Техшка, 1975.-136 с.

205. Портер У. Современные основания общей теории систем /Пер. с англ.-М.: Наука, 1971.- 556 с.

206. Производственный менеджмент / Под ред. С.Д.Ильенковой. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 583 с.

207. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин В.Л. Автоматические станочные системы / Под ред. В.Э.Пуша.- М.: Машиностроение, 1982.-319 с.

208. Пуш A.B. Шпиндельные узлы: Качество и надежность. М.: Машиностроение, 1992,- 288 с.

209. Пуш A.B., Ивахненко А.Г. Методология концептуального проектирования металлорежущих систем // СТЕН.- 1998. № 4.- С. 3- 6.

210. Райе Д. Матричные вычисления и математическое обеспечение. М.: Мир, 1984.-264с.

211. Райбман Н.С. Что такое идентификация? -М.: Наука, 1970.- 120 с.

212. Райниш К. Кибернетические основы и описание непрерывных систем / Пер. с нем. М.: Энергия, 1978x456 с.^

213. Ракович А.Г. Автоматизация проектирования приспособлений для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1980.- 136 с.

214. Растригин Л.А. Статистические методы поиска.-М.г Наука, 1968.- 376 с.

215. Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М.: Наука, 1974.- 632 с.

216. Редько С.Ф., Ушкалов В.Ф., Яковлев В.П. Идентификация механических систем. Киев: Наукова Думка, 1985.- 216 с.

217. Ресурс машин и конструкций. Ред. В.В. Болотин.-М: Машиностроение, 1990.-С.448.

218. Резников Л.М., Фишман Г.М. Эффективность динамического гасителя при нестационарных случайных воздействиях. -М.: Строительная механика и расчет сооружений.-1981.- №1.- С.56-59.

219. Ривин Е.И. Динамика привода станков.-М.: Машиностроение, 1966.365 с.

220. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин/ Под ред Д.Н.Решетова. М.: Высшая школа, 1988.- 239 с.

221. Решетов Д.Н., Левина З.М. Демпфирование колебаний в деталях станков // Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1958.- С. 45-86.

222. Решетов Д.Н., Левина З.М. Возбуждение и демпфирование колебаний в станках 7/ Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Машгиз, 1958.- С. 87-153.

223. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986,- 336 с.

224. Розенберг A.M., Еремин А.Н. Элементы теории процесса резания металлов. М.- Свердловск: Машгиз, 1956. -319 с.

225. Рудин У. Основы математического анализа.-Мир, 1976,-317с.

226. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов.-М.: Металлургия, 1986.- 224 с.

227. Савин Г.Н., Рушицкий Я.Я. Элементы механики наследственных сред. -Киев: Вища школа, 1976. -252 с.

228. Саката Сиро. Практическое руководство по управлению качеством / Пер. с япон.- М.: Машиностроение, 1980.- 215 с.

229. Самонастраивающиеся зажимные механизмы: Справочник / Ю.Н.Кузнецов, A.A. Вачев, С.П. Сяров, А.Й. Цървенков; Под ред. Ю.Н.Кузнецова. Киев.: Тэхника; София: Гос.изд-во Техника, 1988.- 222 с.

230. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов. Под ред. С. Гуна, X. Уайтхеда, Т. Кайлата / М.: Радио и связь, 1989. -472 с.

231. Серенсен C.B., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1970. - 488 с.

232. Сейсмические исследования в Восточной Сибири. -М.: Наука, 1981.-370с.

233. Синицин А.П. Метод конечных элементов в динамике сооружений. -М.: Стройиздат, 1978.- 355 с.

234. Сигалов Г.Г., Мадорский Л.С. Основы теории дискретных систем / Под общ.ред. Г.Г.Сигалова.- Минск: Вышэйш. Школа, 1973.- 336 с.

235. Силовые передачи транспортных машин: Динамика и расчет / С.В.Алексеева, В.Л.Вейц, Ф.Р.Геккер, А.Е.Кочура. Л.: Машиностроение, 1982.- 256 с.

236. Смирнов А.Ф., Александров А.Б. Динамика и устойчивость сооружений и строительной механики. -М.: Стройиздат, 1984.- 416 с.

237. Смирнов В.И. Курс высшей математики. -М.: Наука, 1965.- Т.2. 455 с.

238. Скучек Е. Простые и сложные колебательные системы. -М.: Мир, 1971.-557с.

239. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений / Пер. с англ. Ред. Дж.Холл и Дж. Уатт.- М.: Мир, 1979.312 с.

240. Соколовский А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках //

241. Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов / Под ред. В.И.Дикушина и Д.Н.Решетова. М.: Машгиз, 1953.- С.3-23.

242. Соболь И.М.Численные методы Монте-Карло.М., «Наука», 1973,311с.

243. Солодовников В.В., Шрамко JI.C. Расчет и проектирование аналитических самонастраивающихся систем с эталонными моделями.-М.: Машиностроение.-1972.-C.3 52

244. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления -М.: Физматгиз, i960.- 655с.

245. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев A.B. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1985.-536 с.

246. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. -М.: Машиностроение, 1989.296 с.

247. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов.-М.: Машиностроение, 1979. -160 с.

248. Справочное пособие по теории систем автоматического регулирования и управления / Мн.: Вышейш. Школа, 1973. 584 с.

249. Стандартизация и управление качеством продукции / Под ред. В.А.Швандара.-М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.-487 с.

250. Стренг Г. Линейная алгебра и ее применения / Пер. с англ.- М.: Мир, 1980.- 434 с.

251. Станкостроение СССР. Фрезерные, строгальные и протяжные станки. Вып.5. Станкостроение. Серия С-1. Ред. А.П. Владзиевский.-М: Изд-во НИИМАШ.- С. 123.

252. Строительные нормы и правила .СНиП-11-7-81 .-М.: Госстрой СССР, 1982.- 50с.

253. Сысоев В.И. Вынужденные колебания систем с одной степенью свободы, снабженных ударными гасителями колебаний.-М.: ЦНИИСК, 1971.-Вып.17.-С. 158-208.

254. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1972. -544 с.

255. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. -М.: Машиностроение, 1992. -240 с.

256. Татт У. Теория графов. М.: Мир, 1988. 424 с.

257. Ташлицкий Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов // Вестник машиностроения. -1960.-Т.2. -С.45-50.

258. Теория систем с переменной структурой / Ред. C.B. Емельянов.-М.: Наука, 1970.- 592 с.

259. Теория выбора и принятия решений / И.М.Макаров, Т.М.Виноградская, A.A. Рубчинский, В.Б.Соколов. М.: Наука, 1982.- 328 с.

260. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Кн. 1. / Под ред. В.В. Солодовникова М.: Машиностроение, 1967.- 770 с.

261. Технический уровень и качество продукции: Вопросы управления / Под ред. Г.Н.Бобровникова и др. М.: Экономика, 1984. -223 с.

262. Тимошенко С.П., Гудер Д. Теория упругости. М.: Наука, 195. - 576 с.

263. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. -М.: Машиностроение, 1985. 472 с.

264. Тлустый И. Автоколебания в металлорежущих станках / Пер. с чешек. -М.: Машгиз, 1965.-395 с.

265. Толстов Г.П. Ряды Фурье -М.: Наука, 1980.- 384 с.

266. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности / Пер. с сербск. и англ. М.: Сов.радио, 1972.- 240 с.

267. Томсон Э., Энг Ч., Кобаяши III. Механика пластических деформаций при обработке металлов / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1969. — 504 е.,

268. Точность механической обработки и пути ее повышения / Под ред. А.П. Соколовского. — M.-JL: Машгиз, 1951. — 560 с.

269. Трефилов В.И. Структура, текстура и механические свойства деформированных сплавов молибдена. -Киев: Наукова думка, 1983.-232 с.314

270. Тьюарсон Р. Разреженные матрицы. М.: Мир, 1977. - 190 с.

271. Управление качеством. Т.1. Основы обеспечения качества / Редактор В.Н. Азаров.- М.: МГИЭМД999. -326с.

272. Управление качеством. Т.2. Принципы и методы всеобщего руководства качеством. Основы обеспечения качества / Ред. В.Н. Азаров.- М.: МГИ-ЭМ,2000. -356с.

273. У правление качеством как основа обеспечения конкурентоспособности промышленной продукции. М.: Фонд «Знание», 1997. - 114 с. ЗП.Фаддев Д.К., Фаддева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. ~М.: Физматгиз, 1960. — 656 с.

274. Фейгенбаум А. Контроль качества продукции / Пер. с англ. М.: Экономика, 1986.-472 с.

275. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушением. М.: Металлургия, 1977. -359 с.

276. Фнусов Ф.С. Формообразование сложнопрофильных поверхностей шлифованием. М.: Машиностроение, 1987.- 248 с.

277. Форсайт Д., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы вычислений. -М.: Мир, 1980.-280 с.

278. Фрейдзон И.Р. Математическое моделирование систем автоматического управления на судах. Л.; Судостроение, 1969.- 496 с.

279. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Механические испытания. Конструкционная прочность. -М.: Машиностроение, 1974. -Т.1.- 368 с.

280. Хедли Дж.Нелинейное и динамическое программирование.-М.:Мир,1967, 327 с.

281. Хайрер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи / Пер. с англ.- М.: Мир, 1990.- 512 с.

282. Харари Ф. Теория графов. М.: Мир, 1973. - 300 с.

283. Харари Ф. Палмер Э. Перечисление графов. М.: Мир, 1977. - 324 с.

284. Хронин Д.В, Колебания в двигателях летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1980. -296 с.

285. Хинчин А .Я. Цепные дроби. М.: ГИТТЛ, 1949.- 115 с.

286. Хоникомб Р.Пластическая деформация металлов / М.: Мир, 1972.-408 с.

287. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: Мир, 1989. - 656 с.

288. Хэпп X. Диакоптика и электрические цепи. М.: Мир, 1974. - 344 с.

289. Цурков В.И. Декомпозиция в задачах большой размерности.-М.: Наука, 1981. -352с.

290. Черепанов Г.П., Ершов Л.В. Механика разрушения. -М.: Машиностроение, 1977.-224 с.

291. Чернецкий В.Н., Дидук Г.А., Потапенко A.A. Математические методы и алгоритмы исследования автоматических систем. Л.: Энергия, 1970.- 374 с. ЗЗО.Чудаков А.Д. Системы управления гибкими комплексами механообработки.- М.: Машиностроение, 1990.- 240 с.

292. Шаталов A.C. Структурные методы в теории управления и электроавтоматике. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.- 408 с.

293. Шафранский В.В. Возможности организации диалоговой системы формирования производственной программы отрасли промышленности.т.1-Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, №2, 1979,с. 23-37.

294. Шенк X. Теория инженерного эксперимента/ Пер. с англ. М.: Мир, 1972.- 383 с.

295. Шишов А.Н., Бухаринов Н.Г. Методы определения оптимального качества продукции. Л.: Лениздат, 1970. - 143 с.

296. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство / Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.- 238 с.

297. Эстербю 0.,3латев З.Прямые методы для разреженных матриц.-М.: Мир, 1987. -118с.

298. Эффективность применения высокомоментных двигателей в станкостроении / Э.Г.Королев, И.А.Волкомирский, А.М.Лебедев и др. -М.: Машиностроение, 1981. -144 с.

299. Danek O., Polacek M., Spacek L., Tlusty J. Selbsterregte Schwin- gungen an Werkzeugmaschinen.- Berlin: Verlag Technik. 2000. 431 S.

300. Bo. S., Kato S. On the chatter vibrations of lathe Tools, 1956, vol. 78, p.l 127 -1134.

301. Loeb V. Communication theory.- London (London Sumposium, 1952) 1953.- P.317-327.

302. Ramaraj T.C. Tool Fracture at the End of a Cut // Journal of Engi- neering for Industry. 1989. 6. S.96-102.

303. The J-НЛ. The Stress-State in the Shear Zone During Steady State Machining Journal of Engineering for Industry. 1999. № 2. S.270- 275.

304. Turkovich B.F. Shear Stress in Metal Cutting.Journal of Engineering for Industry. — 1969. №1. S.154-161.

305. Wu D.W. Comprehensive Dynamic Cutting Force Model and Its Application to Wave-Removing Processes.Journal of Engineering for Industry. 1989. 2. S.155-164,3171. Лонцих Павел Абрамович

306. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА СТАНКОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ДИАКОПТИКИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ДИАГНОСТИКИ

307. Специальность 05.03.01 — «Технологии и оборудование механической ифизико-технической обработки»

308. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук