автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Совершенствование динамического качества тяжелых токарных станков методами функциональной диагностики

. ? Ц1'2 ^ П

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛПШША, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА

На правах рукопигч

ЗЕЛИК ВИТАЛИЙ ПАВЛОВИЧ

УДК 621.941-86:531.3:534

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ТЯЖЕЛЫХ ТОКАРНЫХ СТАИ )В МЕТОДАМИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГНОСТИКИ

05.03.01 — »Процессы механическом и физико-технической обработки, станки и инструменты"

01.02.06 — „Динамика, прэчность машин, приборов и аппаратуры"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

/ ■ , ■ ' , Москва — 1090 г.

, , / < - >

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАКЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАН А

-л " 5

5Ц11Й I

На правах рукописи

ЗЕЛИК ВИТАЛИЯ ПАВЛОВИЧ

УДК 621.941-86:531.3:534

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ТЯНЕЛЫХ ТСКАШНХ СТАНКОВ ЬЕТОДАШ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ , ДИАГНОСТИКИ . ■

05.03.01 - "Процессы механической к физико-химической обработки, станки и инструмент"

01.02.06 - "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

Автореферат

г,иссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Краматорском индустриальном институте

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Подураев В.Н.

доктор технических наук, профессор Нахапетян Е.Г.,

доктор технических наук, профессор Заковоротный в.Л.

Ведущее предприятие:

Специальное конструкторское бюро автоматических линий, г.Краснодар

Защита состоится "23 и

199/ г.

на

заседании специализированного созета Д 053.15.04 в Московсш Государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана по адресу: г.Москва, 2-я Бауманская-, д.5 ,

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке Московск Государственного технического университета им.Н.Э^Баумана. Автореферат разослан "¿2-*/ К 199Сг.

Ученый секретарь специализированного совета

Усоз В.А,

199 г. Объем г.О

Подписано к печати "_*___

Заказ № Тиран 100 экз. Краматорская городская тнпог;

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Дэред кмкновтроятеяь-нлш кошкексоц поставлена задача резкого повышения технике -экономического уровня витускаекего оборудования я иаган. Это предопределяет необходимость увеличения выпуска кеталлореаущих станков, а также позызенкя их технико-зкснсшческнх показате -лей, прежде всего точности и технологической надежности.

Определявшее влияние на показатели технического уровня ка-таляорзкущих станков оказкзая? привода..Достигаемый уровень качества поводов не. обеспгчивает выполнения предъявляемое к'' станком повышенных требований по точности обработки н сохранения ее во время эксплуатация, что обуславливает-необходимость

разработки'методов их созеряэнствоваккя. . ......":'-.•

В ссяга изложенным в масштабах народного хозяйства воз -шкает крупная проблема совершенствования конструкции к повн -пения кздегнсртк иотадлорЗлтущих станков на'всех, этапах гктгкен-ного цикла. Одни?.? йз путей' ев ревеняя является применение косных методов технической диагностики. Кважзйезд видам диапно- • стйкя станков относится диагностика их динамического качества или виброакус?кческая;диагностика. При этой сцекгзаптся вибрации элементов, являецихся одним из основных факторов, определявших точность, производительность, технологическую надежность станков. _ < ; , ' •'..■; -'•,'-.',■" - .

Широкову внедрение ттодов и средств, в частности, вкбро -акустического,фунидеонального даагноиирорания, ориентирован -ных на прхыенеше' в условиях производства препятствуют ряд фак-тороз. Во-первых, недостаточно развитая теория динамики станков при кикекатичеекои возбузденги, зкачестве.источников которого выступают как дефекты изготовления и сборки, так в зарождавшиеся дефекты; во-вторых, недостаточная контролепригодность станков, особенно тяжелых; в-трзтьях, отсутствие, прпизкитеяьно к станкам, методов ■идентифчг.мрга эасунясвныг адатиЕНыки и культи-пликативныш помехами источников вибраций а ¡^ка, определяющих техническое состояние приводов} а-четвэртых, отсутствие обоб -шекных методов технической диагностики, позволявших обрабатн -вать диагностическув ннфорулцпЕ различной"физической природы.

Такое положение объясняется, в перзуо очередь, крдостаточ-ным развитием теории колебаний кз таллоре гущих станков при кя -* нвкатическом возбуждении к отсутствием средств виброакустиче -

ского функционального диагностирования, ориентированных на применение в условиях производства.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с заданием 06.07 "Создать и ввести в эксплуатации систем/ диагностики металлообрабатывающего оборудования с Ч11У" научно-технической программы 0.Ц.047, утвержденной Постановлением ГКНГ СССР, Президиума АН СССР, Госплана СССР от 30.12.1983 г. ^766/164/333.

В этой связи возникает актуальная научная проблема, репаемая а диссертации: совершенствование качества станков на всех этапах жизненного цикла на базе методов функциональной диагностики.

Целью работы является дальнейшее развитие теории динамики металлорежущих станков и на ее базе разработкам внедрение методов и алгоритмов технической диагностики, ориентированной ка совершенствование конструкций станков и повышение надежности металлорежущих станкоз на всех этапах жизненного цикла.

Анализ проблемы с позиций систег.иого подхода позволяет представить достижение указанной цели как взаимосвязанное решение следующих задач: "

- обобщение,, с позиций информационного подхода, су^ествус-цих функциональных моделей технического состояния, отражающих разнообразие и специфиху диагностируемых подсистем металлорежущих станков; ', ■-. . •.

- развитие теории динамика станков при стационарном и на -стационарном кинематическом возбуздении;

■ - разработка методологии сиброакустической диагностики на базе анализа нестационарных процессов для выявления как технологических, так и эарсждавдхся дефектов, ориентированной ка применение в производственных условиях; , ■

- разработка методов' алгоритмов анализа к управления дана -мняой среды распространения вкбросигналов; :

- разработка катодов оценки параметрической надежности ьге -

■ таллорежуцих станков на базе оценок виброакустлческой активное™ , их механизмов;

- соверпенствование конструкции станкоз на базе методов виброакустической диагностики; .

- ра ^работка методов прогнозирования параметрической на -де*ности лоталлорежувих станков;

- разработка обобщенного подхода к обработке диагностической информации на Сазе концептуальных моделей.

Методы исследования. Оанозные научные н практические результаты получены путем теоретического обсбце -ни я современных -достижений в области динамики станков, теории колебаний, технической диагностики, виброакустической функциональной диагностики.

Решение поставленных задач базировалось- на использовании современных методов теории вероятностей*., операционного и ста с -ления -тенхорного анализа, случайных процессов, математической статистики, теории распознавания образов, математического ап -парата теории графов, методоз теории цифровой обработки сигналов ,■ системного анализа и теории современного' спектрально-временного анализа.

Научная.новизна

1. Исследованы колебания апиндельных узлов тяжелых токарных .. станков в процессе формообразования. Установлено, что 37*

+43» от общего уровня приходится на источники кинематического происхождения. В коробках скоросте:) - до 90%.

2. Разработана тесрия динамики станков для стационарного и нестационарного кинематического возбуждения.

3. Разработаны новые 'алгоритмы анализа динамических процессов в узлах приводов станков на базе представления цепных крутилъ-но-колебательных схем цепными дробям*.. Для описания разветз— ленннх цепных схем введено понятие разветвленных цепных дробей и разработана процедура их свертки.'

4. Предложено использовать быстрые нестационарные процессы, ноз-никаэдие в узлах станков при разгонах и торможениях приводов для идентификации источников вынужденных колебаний. Скорму -гирозаны теоретические положения и предложены алгоритмы разделения источников колебаний, подавления адитивнкх ;; мультипликативных помех, одно- и двухканальной идентификации слу -чайных линейных вибропрсцессов в узлах станков "о сдноканаль-кым запушенный коррелированным "цветным" пуком каблг>де:..!як.

5. ¿формулирован я разработан метод стабилизации траектории движения суппорта тяжелых станков на базе активных мотодсз компенсации возмущений.

6. Установлено, что возбуждение корпуса коробок скоростей тяжелых станкоз осуществляется акустическим полэм4.возбуждаемым

в зубчатых передачах. При скоростях привода 600 об/мин и вше выявлен эффект насыщения, когда уровень колебаний корпуса стабилизируется.

7. Выявлена полоса "прозрачности" динамической системы приво -доз для источников крутильных колебаний, которая для тяжелых токарных станков составляет 2-8 Гц, эубофрезерных и фрезер -ных 60+100 Гц. Полоса "прозрачности" существенно зависит от локализации источников.

Автор защищает:

1. Методологию совершенствования металлорежущих станков по оценкам Бибрсакустической активности их элементов, полученных методам! вибродиагностики.

2. Теоретические и экспериментальные результаты исследований ди намики станков при стационарном и нестационарном юшематиче еком возбуждении.

3. Методологию аиброакусгической диагностик}! механизмов металло режущих станков в нестационарных режимах функционирования.

Практическая ценность. Разработанные новые методы анализа к синтеза динамики приводов, ноаиз мэтсщы виброакусгической диагностики, базируете на теоретических ре -зультатах анализа динамики станков при стационарных и нестационарных кинематических воздействиях позволил.; проводить оценку конструкции на всех стадиях жизненного цикла, качества изготовления, сборки к регулировки механизмов, идентификацию источи;; -ков попытанной виброактивпост«. Получеикак «этапами виСрсднаг • ностики информация об элементах к причинах,оказкеаплих ссно&ж алияпко на изменение выходите параметров станков, позволила обоснованно принимать решения.'по соаерйенствоБанкзз приводов с цельв повьпиония технического уровня к качества выпускае"ых ста; хоз.

Использование обобщенной модели станка к обобщенной мзтог. ки технической диагностики позволило разработать мкогефункцио нальное устройство, охватывающее все подсистемы станка, что по эолило повысить надежность оборудования с ЧПУ, находящееся в эксплуатации на машностроительнкх и станкостроительных завода разработать систем?' технической диагностики для уникального оборудования.

Реализация результатов работы. Результаты исследований в виде рекомендаций по совзрпанствсва-.нкю приводов использованы на КСПО им.В.Я.Чубаря при разработке и выпуске станков новых гамм IA6.., IH6.., KS934CI4, КШ6.., на заводе Комсомолец" при выпуске станков 5К32, 5К324, 5М324.

Результаты исследований и диагностические устройства, позволивши повысить надежность станочного парка с 431У внедрены на заводах: "Баррикады" (г.Волгоград), КСПО ик.В.Я.Чубаря (г.Краматорск), ПО "НИИПТНаа" (г.Кракатсрск-), ПО "Электрой -. маа" (г.Киев).

ОбциЯ годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 500,0 тыс.руб.

Апро бация работы. Основные результаты диссертации докладывались на: Всесоаэиой научно-технической .танфе .-рекции "Жесткость каииностро'итегьных конструкций" (г.Брянск, 1976 г.), Всесовзной научно-технической конференции "Аагсма -тизация масиностроения на базе станков с ЧПУ и BJ" (г.Иваново, 1976 г.), Уральской зональной научно-технической конференции "Актуальные проблемы проектирования и эксплуатации металла -рзжуэдх станков и их комплексов" (г.Уфа, IS80 г.), Всесояз -ной научно-технической юнференции "Проблег/ы соацаняя и эксплуатация гибких автоматизированных систем а масинострсеюпГ (г.Вильнюс, I9&4 г.), П Всесоюзной научно-технической конфе -ренции "Динамика станков", П Республиканской конференции по повьгазнио надежности и долговечности цаган а сооружений (г.Днепропетровск, 1965 г.), Зсесопэной научно-технической конференции ."Повышение надежности и долговечности сэльхозкааш" (г.Красноярск,•19£5 ), Всесоюзной научно-техто-.срсксй кенфзрен-ция "Проблемы вибродаагноотикя мзаян а приборов" ! г..Из анод о, IS85 г.), У1 ВсесоязноЯ гколе "Расчет я управление надежностью больпах систем" (г.Тернополь, I9&6 г.), Всесопзной нзучко-тех-ническоЗ конференции "Прогрессивные технологлчесгае процессы, механизация а автоматизация: ручных к трудоемких работ" (г. Устинов, I9&6 г.), Всесоюзной научно-техничзсхоЯ конфе^с-цил "Ноэке ьгзтоды зибродаагностшп технического состояния ;газк.ч* (г.Каукас, 1986 г.), Всессгзной научно-техничасксй кснферен -ции "Разработка а внедрение АСУ Ш в прокатаем производстве" (г.Кривой Рог, 1967 г.), РеспубгшсакскоЯ научно-технической конференция "Проблемы прочности, пздегнсстл, кгталлоеухости

зубчатых передач я редукторов (г.Севастополь, 1956,1983 г.), . . *

Ш Республиканской конференции "Пов чтение надежности и долговечности машин и сооружений" (г.Запорожье, 1968г.), Республиканской научно-технической конференции "Обеспечение надежности и долговечности зубчатых передач на стадии проектирования и изготовления" (г.Харьков, 19Ь6 г.), Ш Зсесоазиой науч -но-технической конференции "Динамика станочных систем гибких автоматизированных производств" {г.Тольятти, 19аа г.), Рес -публикакской научно-технической конференции "шстодологические проблемы автоматизирозщгного проектирования и исследования систем" (г.Севастополь, 1987 г.), Всесоюзной научно-технической. конференции "Метода и средства виброакустической диагностики издкн" (г.Ивано-Франковск, 198Ъ г.), Всесоюзной научно-технической конференции "¡Микропроцессорные системы" (г.Челя -бинск, 1988 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация средств технологического оснащения в макино -строении и приборостроении" (г.Рига, 1988 г.).

П у б л и к а ц и к. По материалам диссертации опубликовано более. 60 печатных работ и 10 НИР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 29? страницах машинописного текста иллюстрируется таблицами и рисунками на 149 страницах и состоит иг введешя, пяти глав и заключения, списка литературы из 303 наименований и 7 при л слеш Я.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Введен к е. Приводится обоснование актуальности рабе ты, в котором показано, что современные требования к технихо-йконоуичсскому уровню и -качеству игталлсрежутцих" станков порох даьт проблем ооверзенствсзания их конструкции, паокхоиие качества изготовлзнля я повышения их надежности на всех этапах жизненного цикла на Сазе новых методоз технической диагностики. Целью исследования является ре каше данной проблемы путеь теоретического обобщения современных достижений в области динамики станков, теории колебания, виброакустнческого функционального диагностирования объектов и проведение комплекса теоретических к экспериментальных исследований задач реоао --ой проблемы.

Приводятся сснознке научные положения, заносикыз на за -дату.

I. А н а л г. з процессов я у з л ахи элементах подснете к и е ? а г. л о-Р е г у щ и х станков ¡: методой вх исследования

В этой главе основное внимание, кроме шаглза методов технической диагностики, уделено анализу процоесоз в псдтапниках, зубчатых зацеплениях стаккоз, шин, механизмов при перемен -ной частоте вращзния как источников зибрацу.8 и ¿ума, анализу корректности математического аппарата для выделения сцзнок процессов при "медленных" нзетацконарнсстях, новому подходу к анализу "быстрыл" нестационарноеей путей использования спе -циальных стационарных и нестационарных четырехмерных (тэтрзд-ных) пространств-врекзнл развитых в теории относительности :: астрофизике. Оснозными зыходными параметрами станка, как элемента технологической системы, приняты характеристик;! точности осуществления ;заданию: двикеинй узлов, несущих инструмент и заготовку. Динамическое качество приводов при этом приобретает первостепенное-значение,

К числу эффективных срэдств' сценки технического состоя -ння механизмов приводов, выявления основных причин, скижакцих основные показатели технического уровня и качества станков, капян к механизмов относятся мотоды технической диагностики стационарных динамических систем, развитые з работах В.А.Аза-кяна, Ц.О.Гонотт, С.А.Лобрынкна, З.Л.Заковороткого, Е.Г.На -хапетяна, А.С.Проннкоза, В.А.Ионоиарзва, А.К.Двленского, К.Й.Явленского и др. ' •

Как показано, в работах З.Л.Вэйца, В.В.Каминской, А.И.Ка -гярина, С.С.Кедрова, З.А.Кудпнова, Е.Г.Иаэсапзтяна, А.С.Прони-кова, З.Э.Пуга, Д.Н.Решзтова, А.П.Соколовского, Ц.Я.Эльясбер-га и др. вибрации станков относятся к числу важнейпих факто -ров, опрзделякцих точность, производительность, надежность.

Зиброакустическая активность узлез я механизмов рассмат -равается как критерий-оценю! конструктивных рзсений, качества изготовления, сборки и регулировки узлов, принятия ревзний по достижения трзбуемого технического уровня выпускаемых станков,-а также з качестве интегральней оценки при формировании оценки г.ар&мгтричссксй надегности узлов и станков в целой. •

Анализ работ по технической диагностике позволил выделять ■четыре направления:

Таблица

Выходные параметры тяжелых токарных станков

-г-

Узел {Положение 'опорных 'точек

~ТЧ-

1-;-:—г-----1---

{Выходной !Характеристика »Отклонение .

(параметр !параметра траек!ге<?метрич. 1 1тории параметров

;ти станков

!' Н

fV4

п

!значение

-4-

jКоэффициент j надежн. Кн_

Г Н Г П

"ТГ

-1-

тсг

Суп- Совпадает с ЗС»<*эср порт вершиной хгялх резца . Xj» 4Z

Резках траектории;

Координата конца траектории

Средний наклон траектории.: .

„ Idxj - Наиболызий наки IHTjmM лон траектории

Точность ра- 16/40 10/25 8/2.2 2/1,8 1,25/1,16

диального i»300мм L»3Q0mm l=300mm

размера 50 ., 31 50 1,0 0,6

Точность

осевого разг - 55,0 77 - 0,7

мера. ...

Конусообраз- 0,035 0,19 0,022 1,6 0,9

ность ~ЗШ~ ~ЗШ 3W~

Еочкообраз-ность . .

•1<Г

2.9

л-"п характеристического вектора

эс,= Coa Среднее значение координаты

•г?= С,а . Эксцентриситет х^-Сю. вращения

x„=Cja.

эс,»=Сто. Трехгранность . Xi« = c<e

Точность радиальных-размеров

Точность

расположения 50 поверхности Овальность 16 Трехгранность -Пкроховатость -Отклонение от перпендикуляр- 80 ности торца Отклонение от плоскости торца

16/30 10/18 10/18 1,6/1,6 1,0/1,0 L=300мм L-ЗООем L=300мм

31 10

50

50 10

80

1,0 1.6

0,6 1,0

1,0 0,6

о

1 -теоретические работы, большинство которых посвящено построению и анализу функциональных и структурных схем, построении математической модели объекта и программ проверки, выбору диагностических признанов и контрольных точек, оптимизации процедур

■ поиска и локализации неисправностей, прогнозировании состояний диагностируемых объектов;

2 - эксперииенталькые работы;.

3 - работы в области создания специальных срэдств технической . диагностики; • ,;

4 - работы, описывающие практику организации применения методов технической диагностики при производстве и эксплуатации Технологического оборудования. .

В теоретических исследованиях, в частности, проявляется два тенденции. Часть работ рассматривает главным образом вопросы определения параметров, характеризующих работоспособность систем, малин, кеханизмов, критерии поиска дефекта, кзтоды прогнозирования, тем самым приблизив диагностику к ресению задач в условиях конкретных ограничений. Вторая тенденция заключается в создании и оценке эффективности формализованных методов опреде-. лення я алгоритмизация процедур диагностирования.

- Отличительной чертой гтйх работ яаязетоя предположение о том, что исходные данные для диагностирования заданы. Особен -ностьв экспериментальных работ является^ как правило, диагностика отдельных элементов з-.райках лабораторного эксперимента, что вызывается эачастуо нзсоаераенстаом иетодйк и.отсутствием аппаратной реализации средств; диагностики, ориентированных на применение в цеховых условиях, . . •.;; '

Выполненный анализ показал, что одним.из иетодов, допускающих решения больяинства сформулированных в дяссертацни задач, является иэтод виброакустяческой функциональной диагностики. Однако и ему присущ ряд недостатков, предопределяющих ограниченность использования для целей соверзенствования станков, махин, механизмов, приводов,, вызванных недостаточно разработанной теорией вынужденных колебаний динамической системы от кинематического возбундения в качестве-которого выступают ис -точникя вибрации, и шума элементов и узлов механизмов функционального характера.

Существование тесной связи состояния элементов диагностируемого объекта с его конструкцией и условиями функционирования приводит к понятию характерного виброакустического сигнала,

для опксакия которого кироко применяется частотна ызтодц, частотные иоде»! узлов механических систем (зубчатьга зацепления, гибкие дисковые муфты, подгипника качения я сколькзнпя, электрические и гидравлические каины к т.п.) связывает проявлокла того или иного дефекта с изменение« знзргетического спектра характерного виброакустичесхого сигнала или (при наличии не -линейных эффектов) с энергетическим спектром его огибажщоЛ. При этом, как правило, частотная модель предсказывает частоты гармонических компонент проявления дефекта, но не ¿.ает ¡'.еллче-ственной сценки связи амплитуд отих гармоник с уровнем азфок-та. Анализ частотных моделей технического состояния различных узлов механических систем с позиций инф ор:/ац:; они его подхода позволил азтору сформулировать обобщенную виСроакустическуи модгль технического состояния объектов диагностирования в вида суммы стационарного и нестационарного, дискретного, модулиро -ванного, периодического случайного прсцзсса со скрытнуи почги-периодичностями в стационарной и нестационарной состаБллгцеп«. Формирование такой модели язллется крайне валишы сагом, тис как позволяет подойти к функциональной эпбродиагностике иазн и «ехашзкоз с единых позиций. . *

Автором предложено дят.анализа нестационарных процессов, порождал?!?; с ллне„йко кзнгншг,вйся частотой вибрации и сум, испоаьзозать.спсцкаяькко стедяоиарккз и нестационарные четы -рехлерныз (тзтрадкыз) нроетранства-время с переменной и по -стокнной метрикой: / •

а5г= (4 х°)2+(с1х')г ± Ыхг)г + И + с[х£)г,

¿э2 = (¿х")г+(^£П)2[((1х')24-(о!хг)г4-(с1х3>2];

1*0

Т2

где Ь - натуральное время для пространства с метрикой с|х= 2 (с[а:1)г . которое рассматривается в качестве базового; £* параметр нестационарного процесса, характеризующий сжатие иди растяжение прос-гранстза. В большинстве случаев в работе в качестве . £ * используется угловое ускорение привода. Впервые в практике анализа виброакустическнх сигналов механизмов станков рассматриваются пульсирующие эвклидовы специальные пространства-время, в которых процессы стационарны.

3 обоснование методологии вибродиагиостики в нестационарных режимах автором сформулирован ряд теорем, две леммы о существовании указанных пространств, проведен анализ процессов в источниках вибрации и сука станков в нестационарных режимах. На основе проведенного анализа сформулированы целя и задачи диссертационной работы. "/

2. Д и н а м и к а ' и управление в и б р о-активност ьв нормальных форм при стационарном в о. з б у ж д е н ии

В данной главе изложены новые методы решения задач синтеза динамического качества механизмов я узлов приводов на стадии проектирования по отношении как к внепнзму, так и кинематическому возбуждении, позволяете сформулировать новые принципы теории вынужденных колебаний динамаческах систем, в ка -честве обобщенной модели которых рассматриваются п. -массо -выз цепные схемы как П -полесники, где П. - чпсло входов и • выходов. Применительно к кинематическому возбуждении сформулирован принцип локальных резонансоз (локальных код), поло -женный в основу новой теорш виброакустической диагностики нестационарных процессов. ;

Особенностью предложенных методов анализа и оптимизации динамических процессов в механических системах является новый подход к решении поставленных задач с позиции теории опти -мольной фильтрации в линейных системах.исклотавздй понятие стоячих волн. Колебательная механическая система рассматривается как фильтр по отнесении к внешнему и кинематическому возбуждении с передаточной функцией в частотной области

11//■ мл (гвых •

где. ^Авоп С^) - энергетический спектр выходного

сигнала с учетом ограничений; Дгоп(и;),6в(.ш)- энергетический спектр внешнего воздействия - энергетический спектр

кинематического воздействия.

В качестве математической модели колебательной системы приводов принята крутильно-колебательная цепная разветвленная кногомассовал схема с локально сосредоточенными парапет -рами. В основу методики анализа положено.описание цепных схеы цепными дробями, отличными от описания Терских В.П., введено понятие разветвленных цепных дробей для описания разветвлен -ных цепных схем, что позволило автору предложить компактнее формулы для вычисления АЧХ, АФЧХ любого элемента цепной схемь баз ограничения на ее конфигурацию и количество масс:

1. АФЧХ упругого момента в I -ой податливости

2. АФЧХ амплитуды колебаний угловой скорости £ -го элемента

3. А5ЧХ углов закручивания

что при количестве масс более 20*30 приближает ее к волноводам - системам с распределенными параметрами. Введены понят;: активных реактивных и полных сопротивлений цепных схем.

4. АФЧХ абсолютного колебания угловой скорости Ь -го момент инерции

5. Формы колебаний на резонансных частотах 14

6. АФЧХ колебания угловой скорости ¿-го элемента, к которому приложено возбуждение

- ¿№>Г}'

где С - индекс податливости цепной схемы; ¡-(¿У))- иипенданс цепной схемы привода; то же участка, заключенного

между и -ой податливостью и выходом схемы;^¿цто же, но участка схемы за -ой податливостью; импенданс

податливости -ого узла.

Полученные зависимости позволили сформулировать условие движения привода баз раскрытия стыков (условие линейности привода при движении), имекдее принципиальное значение для методологии виброакустической диагностики.

Анализ динамики приводов вольного количества станков (иод.5Е32П, 5К32, 5М324.Е367, .ГА660, 1А665, 1К670, Ш67Г, КЕ16Р2 и др.) позволяли автору предложить классификации их в зависимости от фильтрующих свойств,по отноаенип к вневнему возбужденно. ':..-.''-'•: .

Привод I типа: моделируется цепной многомассоэой разветвленной схемой со соизмеримыми подамив остяки й моментами инерции. При внепнем созбуждении первая резонансная частота слабо •выражена из-за значительного демпфирования, представлена по -следовательно резонансом. Последующие резонанса слабо демпфированы, предетавЬют последовательные рззонансы, о формирования которых-задействовано неббяьпов количество элементов. К приводам,I типа, в частности, относятся приводы фрезерных, сверлильных, расточных и др. станков. Характерным является отношение Г; 2; 3; 4 ...

Привоя П типа: моделируется цепной многомассовой схемой, в которой■податливости и моменты инерция начальных и замыкающих элементов на несколько порядков бояьве остальных. Прз внеа-нек возбуждении первая резонансная -частота формируется по схеме последовательного резонанса, локализована на'месте приложения возбуждения. Последующие резонансы отсутствуют. Характерно для приводов тяжелых станков.

• Исследована динамика приводов I и П типа при -кинематическом возбуждении, что позволяло предложить новую интерпретации как механизма формирования возбуждения, тах и механизма воз буждения вынужденных колебаний. Проведенный анализ уравнений ..

Лагранжа показал, что разработанный подход не адекватный общепринятому- Установлены неизвестные ранее закономерности. Показано, что динамика системы существенно зависит от места приложения возмущения и комплексных сопротивлений механическим ко -лебаниям участков системы, на которые делит ее точка приложения кинематического воздействия. Сформулирован принцип локального резонанса. Разработанная математическая модель кинематического возбуждения позволила решить ряд актуальных задач вибродиагностики: распространение вибросигналов по-динамической системе, размещения датчиков первичной информации, тарировки виброакустических диагностических устройств.

Проведен теоретический анализ эффективности методов опти -газации при решении задач построения квазиоптимальных фильтров с заданными частотными характеристиками. Показано, что из числа известных методов наиболее эффективные - методы последова -тельно-параллельной коррекции. Првведены примеры реализаций.

Для стабилизации динамических характеристик приводов малзш к механизмов предложено использовагь "грубость" функции чувстви тольности характеристик к конечным'вариациям параметров исследуемой системы. •

Отмечается, что авторами целого ряда работ как у нас в стране, так и за рубежом интуитивно использованы некоторые свойства динамики шшн. при кинематическом возбуждении. Однако, лишь всестороннее исследование его свойств, выполненное автором, позволило не тодьйо,обобщить полученные до сих пор результаты, но и подучить сувзэственно новые, отраженные в научных публикациях по теме диссертационной работы.

3. Д и н а и и к а и управление в и б р о-активностью нормальных форы при места ц к онарном возбужден

НИК

Процесс совершенствования динамического качества тяжелых '.•окарных станков на стадии изготовления в работе исследуется в двух направлениях:

- выявление условий функционирования узлоэ и механизмов станков, при которых выходные параметры станка не выходят за пределы допусков';

- выявление и. идентификация источников вибраций и сумов, влияших на выходные параметры станков.

Автором впервые были использованы для ресения сформулированных в работе задач "быстрые" нестационарные процессы, представляющие сумму колебательных составляющих, определенные з работе как "скрытые периодичности", коррелированных с пере -ценной частотой вращения приводов. Основное внимание уделено классу нестационарных процессов, вызываемых модуляцией угловой частоты.

Рассматриваются три варианта частотной модуляции

- циклическая ЧМ (ЦЧМ)

^ sinisik+y),

- линейная ЧМ (ЛЧЫ).

- комбинированная модуляция: циклическая линейная частотна." модуляция (ЦЛЧЮ,

где u)(t) - частота вращения, ли)- девиация частоты; и)» -начальная частота; <f - начальная фаза; £ - скорость изменения угловой частоты; 5L - модулирующая частота. Показано, что:

ч ЦЧМ колебания в механизмах образуются за счет циклического изменения параметров (преимущественно гесткоотп) элементов;

- ЛЧУ колебания образуются путем изменения угловой частоты пращения привода, которое достигается как управляющем воэдей-IjTBiieM, так и воздействием от технологического процесса.

В качестве математической модели металлорежущих станков з Глазе принята многоканальная многомассовая цепная крутильно-;;олгбательная для-приводов и поступательно-колебательная для несущих систем схема. В основу модели возбуждения положен принцип жянеггатичесного ооз Суждения последовательно соеди -ненных динамических систем: несущая конструкция оозбуждаэтся э'лбрсполем источниксз через споры залов с учетом передатсч -функций динамической системы привода и акустическим полем источников путем параллельного воздействия на все зхояы динамической системы э целом,

В отличие от работ Льюиса , Кац A.M., В.С.Пугачева исследован новый класс нестацнонарностей, для которых автскова-риационная функция на любсм отрезхе времени не выделяет сос -таалягаях. Получены аналитические зависимости отклика'гасмо -

нического осцилятора (локальной моды цепной схемы) на быстрые настационарности в зависимости от скорости изменения их частоты. Определены условия отсутствия отклика осцилятора, на базе которых сформулированы условия работоспособности металлорежущих станков:

- частоты кинематического возбуждения не должны совпадать с частотами доминирующих слабодеыпфированных локальных мод;

- скорость изменения частоты кинематического возбуждения должна превышть критическое значение, при котором отклик модальных форы не превысит допустимых значений.

Это позволило предложить методику выбора ускорений приводов станков. -

Для решения задач виброакусткческого функционального диагностирования металлорежущих станков анализу подвергалась реакция динамической системы, получаемая на одном из ее информационных выходов. Ввиду сложности динамической системы правомерным явллся системный подход, т.е. использование методологической концепции состояний. Под техническим состоянием X объекта_днагностировашя Р понимается переменные состояния

, ¡-И,-М , которые отражают наиболее существенные сторона его функционирования : ; - ■

где Т. - знак транспонирования, УУ - множество стояний системы.

Основная цель обработки виброакустического сигнала

• Х=(*„хг;...,хн]тщ х^Х,

полученного на одном из выходов динамической многоканальной системы при реаении задач виброакустического функционального диагностирования есть отыскание такого его представления -

которое позволяет количественно оценивать состояние объекта р(Х,У)~ пространства исходнк< виброакустических сигналов и их представление.

В работе задача сведена в отличие от известных к нахождс нив отображения Й-Х • Для которого

5 :А *С *\Л/ ^У

я-раулу,

уХъ =?» у, ахз^-х»,

где С - множество векторов рабочих воздействий на диагностируемый объект Р ; А - множество векторов конструктивных па -р&метров диагностируемого объекта р 1 Xi, Х^ - множе -

ство векторов описания виброакустического сигнала в заданных пространствах; Рз О, V, 3 - отображения, определявшие о пи -сания виброакустического сигнала; ^ - отображение, опреде -лякщее представление виброакустического сигнала.

Смысл представления £ как составного заключается в том, чтобы разделить операции собственно обработки в различных пространствах и классификации состояния.

В качестве модели процесса в работе рассматривается модулированный случайный процесс со скрытыми периодичностими:

где

А^иь/хЛТЧ^СШ* ; ^ с О- Е Ва^(Ь) ехр(-¿ЩП Ъ);

КШ-ЕКгЫоИЦ],

m- - индекс амплитудной модуляции; - индекс частотной модуляции . НШ ~ стационарный эргодический процесс с нормальной функцией распределения; k-L - импульсная переходная функция. Каждая из составлявших стационарной части процесса

1,2,... представляет собой периодический сигнал, а суы-ш в общем случае порождают не периодический, а Почти периодический сигнал. Каждая из составлявших нестационарной части процесса N(-t) представляет частотно-модулированный сигнал, где модулирующей функцией является либо частота вращения ва лов . , где и)о - начальная частота, L - уг-

ловое ускорение, либо параметры x-L . В первом случае сигнал лкнейно-частотно-модулкрован-(ЛЧй), во-втором, циклическя-частотно-кодулирован (ЦЩ), особенностьс ЧЫ сигналом является наличие переменных составляющих, нрсущих информации. Сигнал вида (2) в теории спектрально-временного анализа практически не рассматривается, в связи с чем, выделение диагностической информации с ЧМ сигналов в вибродиагностике нз применялся.

Впервые для перехода к новому пространству-времени, т.е. стациснаризацнн процесса, предложен способ,- заключающийся в -еременной-частоте квантования исходного сигнала, что соот -:: гствует отображении Q в выражении (3). Введено понятие •/сочио-линейного Q применительно к приводам подач металлорежущих станков. В обг^еы сдучае вектор описания виброакусти -ческого сигнала в новом пространстве-времени имеет вид

' : X,(-i'') = J?Ct')+N(t'H H(t')+A!Ct'> - ' (4)

Последующее отображение перегодит- процесс из временной области в частотную, ..J. - соответствует формулированию вектора диагностических признаков. В выражении (4) только N(t') после устранения тренда является стационарным сигналом. Посколько" вектор диагностических признаков в течении времек-f обработки не изменяется, то в работе показано, что он соответствует вектору диагностических признаков в реальном пространстве.

■ Б работе задача выделения диагностических признаков сведена к задаче идентификации источников вибрации к шума, оценки которых коррелировали с множеств ом ^ , сО;...uJH }парамотров объекта. .Разработрлные методики идентификация линейных случай-

тг: г-^о^осссз элск'грс:<'с::а!;::чез::::л зг-'о-"

ним с.нхрсннкм запумленннм наблзодеилям с :: -

плнкатигнкм пумзч реализованы кз.к для приводов псдз.ч, та:-: и для привода главделя а ориентированы на приу.5»еи'Л2 г цгхсгьк условиях. Вперзые репекы задачи идэктифихагпи .-..т/пйнсго -цесса зачумленного "цззтным" гг/мсм, разделения источников вибрации, зыделение скрытых перяодичногтеЗ из Сыесрух нез?а!;йо -нарнсстей. Для целей получения сценок йарзуетрччсхсй (технологической) насегшсстя првдзозгна :гзтсд:-:га ::п.зн?иф;г-:ац:".'. по дэухканальным не синхронны:.! закупленным цветном пумом наблюдения, позволившая получать хояичествсгек» оценки параметра* подшипников, зубчаты:: передач, муфт др;/пг,: злсггнтоз.

Прсзеден анализ колебаний в гене формоосразсвзная при то -яаряоЗ обработке. Показано, что запнз^же на обработанной по-герхнссти детали колебания являются частсткс-иодуглрозакнь^и, относящиеся к классу ЦЧМ, Списан глхакиг:.? ".с: ферт,резания и э:-етэлены условия, 'зляятаче на их га^зратягисе?ь в диагностических целях. Предложена петодика пидзленяя диагностически:: признаков, разделения нетечнакез зифщ.чй гятсдика кх использования з технической диагностике. .

йсказана пранцатааяьная зозкоянсстъ ярздзкгиая разработанной азтером методология диагностики малин и 'ехали змоз з не -стационарных реязках к манипуляторам, тразяжияи мапанам и ддгог.7 сборудозан:«). Сфорчуяярсзан к.-'сс задач, регле.чкх раз-работ -лткии кетодлкг:.с1.

1 е ; о д и з а д е л а н и я а м а :: и - .1

д н а г н о с ! а ч е- с к их л р и з н а .< о э

Саэрз'агооа техначэски? систе«ы станхсз, зуступахеае в чзстпэ с^иктсз диагностики» отличаятяя зысохоЯ сдслносгьо •зтрук-гурк, ьа.-пчг.еч бсльзого количества обрат^х связей я зг-реятаеггна* характером воздействия зпегаих ёгзтороз. *унхцяо-лалък:;з олг:.:ентк различается прянцкпон интенсивно-

стью л видом энергетических процессов. Для их описания а за -дачах технической диагностики используется различна математи-чеоядй аппарат.

Дял построения обсба^гаой модели предметной области, белее осцей по отношения к элементам, подсистемам станков, Г АЛ, не -польэсзаны алгебраические модели, когда ссстояпи!» г.р*.д-

ставяяется множествами, элементами которых являются кортежи • значений диагностических признаков. Формальное описание системы диагностирования в форме алгебраической модели получено в виде

2=<ХиА,С,Ф,Г>,

где X - множество функциональных элементов объекта диагностирования (подсистем, агрегаты, узлы и др.); С - множество каналов связи между элементами множества X » Ф - множе -ство в 2 как подрешетка дистрибутивной решетки и (У, С) ={' :Х*-С} , Г - множество задач, решаемых моделируемой системой. •

На множествах определены алгебраические операции, позвол! шие вести поиск диагностической информации, ее корректировку пополнение в ходе эксплуатация. Для хранения и обработки X. Ф, Г использована реляционная база данных.

Для формирования множества X применительно к металлор яуцим станкам, станочным модулям, машинам и механизмам разди кого назначения последние представляйся механической подсис *? тзмой, подсистемой приводов, подсистемой управления, отличах -иеся по способам сбора и первичной обработки диагностическс информации. Показано, что общим для всех подсистем является • представление информации в сжатом виде в форме сигнатур.

В механической подсистеме для выделения сигнатур, в кач( стве которых выступают функции спектральных плотностей вибр ций :: шума, использован спектрально-корреляционный анализ и формации поступающей с датчиков первичной информации. Для и: размещения на диагностируемом объекте разработана стратегия базирующаяся на*результатах раэделш. 1,2,3. Показано, что стратегия размещения -датчиков различна для станков с привод ми I и П типов.

Для первичной обработки информации предложен ряд спосоС и устройств для их реализации, защищенных авторскими свидет ствами. Впервые предложен новый класс диагностических устр< ств на Сазе .анзднь&'йес^ацйокаркж процессов в узлах наши механизмов, позволив®© получать как с датчиков, так и ста . верхности обработанных деталей диагностическую информацию I

о состоянии зубчатых передач, подиипников, шпинделей, коробок скоростей, приводов. Для возбуждения нормальных форм колебаний сложных конструкций, корпусов коробок скоростей, редукто -ров с целью идентификации их динамических характеристик и ло -кализации источников шума и вибрации предложено акустическое устройство и методика его применения. Для возбуждения динами -ческой системы тяжелых токарных станков предложен иммитатор процесса резания, выполненный на базе специального гидравлического устройства. Предложенные методики существенно распарили функциональные возможности виброакустической диагностики.

Используя "разгон-торможениа" и способ идентификации по двухканальным знщумленным не синхронным наблюдениям предложен ■эффективный способ тарировки диагностических виброакустических устройств, что позволило решить проблему количественных оценок диагностических признаков, распярить функциональные возможности виброакустического метода, реализовать на практике идеи теории технологической надежности, разработанные А.С.Прониковым.

О качестве функционирования приводов станков, ГП модулей предлагается судить не только по реакции на регулярное воздействие, но и по оценка)! точности и качеству обработанных поверхностей, Для таких оценок наиболее информативными диагностическими признаками являются оценки энергетического спектра колебаний привода, представлонного стохастической моделью. Разработана методика и процедура диагностики.

В системах управления множество X формируется путем определения сигнатур в информационных каналах с помощью сигнатурного анализатора. Предложено конструктивное репение переносного далогабаритного анализатора й разработана методика его Применения.

Диагностическое устройство, реализующее модель 2 , выполнено на базе серийно выпускаемых приборов и кикро-ЗЗМ и внедрено а различной конфигурации на КСПО им.В.Я.Чубаря, НПО "Элект-рекмаз", НПО НИШТМаа и других предприятиях.

Применение серийных комплектующих изделий позволяет тиражировать указанные устройства силами специалистов машзаводоа.

5, Экспериментальные исследования по теме диссертации а р е -зультаты внедрения

Ссврэменнсе развитие мапкностроения, связаннее с йнтенс"'. -1-лк-щтЯ рабочих процессов при одновременном позь.~ании надел -

ьости к стрсг'-сгкя: создать маэшы с оптимальный; выходными •• параметрами в кратчайше сроки к кккикаяьнш® трудовика затратами требует новых подходов при их разработке, произвол -стае и зксагуатац;л;.'

Применительно к металлорежущим станкам таи;к подходок явилось использование методов технической диагностики для формирования количественных оценок как конструктивных, так к технологических реоэнкй прй создании тяжелък токарных станков нозой гаммы 1А6.,, 1К6.., станков мод.ЮК934(ЭД к др. В каче г стее выходных параметров (см.таблицу) приняты траектории движения опорных точек суппорта, координаты характеристического вектора шинделЕ задней баб га, Елляюцие на показатели точности, надежности производительности (см.таблицу).

На стагкк проосткрований проведены исследования динамического качества приводов подач. Рассматривалось несколько вариантом привода продольной подачи: караковый винт - гайка, реечная передача с косоэубык колесом к реечкыя передача с чзизячным колесом с установкой электродвигателя на суппор -V?, гидростатическая реечная перздача с червячным колесом с установкой гидростанции на суппорте и вне его при длине '..танины до 15 м. Ее;:- рзкемендозона передача рзйка -. прямое/бое кол5со„

Прозеден динамический расчет катодами гл.2, определены, зжидаеиые АЧХ дда различных схем возбугдений. Для повышения резонансной частоты."привода выполнены оптимизационные процедуры приведенные в гл.2^'не давшие положительного результата. Для- виброзасигы зоны формообразования предложены ак -тивнце метода и устройства.

На стадии изготовления использованы методы виброакустической диагностики динамического качества, дополненные разра-бстакными в гг.5 к гл.4, позволившие оценить динамическое качество как станка в цело;.;, так и отдельных его механизмов.,

Исследована виброактивность приводов подач и главного движения станков код.1АБ6052, 1АБ€о52, 1К67052 пак на холостом ходу, так и под нагрузкой процессом резания. Экспериментально установлено, что наибольгзГ; вклад в общее виброакус -ткческое поле передней бабки вносят приводной электродвигатель и кинематические пары привода Ш ступени частоты врзде -ния ¡шинделя. Заявлены причины повышенной аиброактивности электродвигателя. Предложено использовать дзкгатели с дина -мичеекк егбалансирод аккши якорями.

Показано, что вынужденные колебания составляет 51-625 общего уровня вибрации шпиндельного узла (большая величина относится к с^г/чаа нагру.текия станка процессом резания при получистовом точении стали 45 резцам! с пластина;® твердого сплава Т15К6 кеньхая - холостой ход). Из них 37+43^2 приходится на источники кинематического возбуждения. Предложено использовать минимум величины амплитуда вынужденных колебаний апиндельного узла от внешних источников как критерий оценки конструкции и технического использования приводов главного движения.

Применение раздельного привода з станках мод.Ш67132 позволило уненьпить вибрации з 1,65 раза, что дало снижение перохо -ватости с = 2,5 мкм до Ка, =» 1,6 мкм, повышение виброустой -чивости.

Применение сварных .коробок скоростей станхоа моделей 1К671Ф2 наряду с улучпением технологичности изготовления вызвало повышение щума. Исследование различных зкчов зибропоглощения для снижения виброактивности оказалось недостаточно эффективным. Выполненные исследования в цеховых условиях позволили рекомендовать в замен сварная литуп коробку из чугуна Сч20, что позволило снизить уровень вибраций на 8+12 ДБ.-Наибольпее снижение достигнуто на средних и зысоких частотах. Исследовано влияние вибраций, шпиндельного узла на точность обработки на тяжелых токарных станках. Выявлены основные источники к степень их влияния на качество деталей. Установлено, в частности, что устранение перекоса колец передних подшипников спинделя прчзе-■ло к уменъяония отклонения от крутлости в I,43 раза.

Исследована сзязь точности формы обработанных поверхностей деталей, вибрации шпинделя и величины зазора - натяга в передне?/ апинделыгсм псдзкпникз. Получены оценки оптимальных значения натгга. .

Экспериментально установлено явление ограничения изменения амплитуд;: сиг-налов вкбрсусяорения и виброскорости, измеряемых ка корпусе шпиндельной бабки, во время переходных реяиков. Так при времени рапгонг. сор привода станка ;год.1Ко71-*2 до сб/ган, равном 7,2 с, время нарастания амплитуды виброускорения составляет 3,2 с, т.е. 0,44, Ьр . Результаты исследования позволили уточнить сбобшеннуда капель динамических процессов з приводах станков.

Проверены исследования процедуры получения оценок спек? - ' сальных {пункций зибросигкалсз з неста:;нснпр«ых раинах работы

привода, подтвердившие возможность эффективного выделения информации об источниках везСуждения колебаний в приводе на фоке помех различного рода. Наилучшими для анализа в смысле информативности и точности получаемых оценок вибрсактивностк являются участоси периодов разгона или торможения с установившимися значениями амплитуды измеряемых сигналов.- Предложено условие выбора соотношения мекду угловым ускорением £ .привода и шириной полосы пропускания для достижения требуемой точности диагностирования.

Исходя из обобщенной модели станочного модуля в задач его технической диагностики на базе системного анализа лля стадии эксплуатации предложен ряд диагностических устройств, позволивших реализовать комплексный подход к решении проблемы повышения надежности станков с ЧПУ. Применение сигнатурных анализаторов в диагностических устройствах позволило повы -сить коэффициент использований металлорежущих станков с СЧПУ на Z>%..

Заключение содержит основные результаты и вы -воды.

В приложении приводятся документы, подтверждавшие эффективность внедрения и-научно-практическую значимост! результатов исследования..

Основные результаты и выводы. Современные и перспективные требования повышения технико-зко конического уровня и-качества металлорежущих станков порокда ст в масштабах народного хозяйства крупнув научно-техническу проблему соверденствованкя конструкции станков и повышения надежности их на всех стадиях кизненного цикла на базе мето лов технической диагностики. Рассмотрение этой проблемы с по зиций системного подхода позволяет провести теоретическое рбебчение достижений в области технического диагностирования станков, а также сформулировать и реплть'совокупность задач теории динамики станков, позволявших разработать и внедрить. V, -z-ji, алгоритмы к средства, обладавшие зирокзки 'функциона) гш розможнэстями и ориентированные на использование в цехе вых ;,гловкгх.

Для реаекиг указанных задач проведен комплекс теоретнче< ких к экспериментальных ¿¡сследовакий и получены следующие р< зультаты:

1. Предложена методология совершенствования качества тяжелых станкоа на всех этапах жизненного цикла как совокупность новых методоз и методик з области анализа и синтеза динамического качества приводов, новых методов технической диагностики.

2. Экспериментально установлено, что вынужденные колеба -ния шпиндельного узла тяжелых токарных станков мод. IA6.., 1Кб.., 1"6.. составляют 51-62^ общего уровня вибраций. Из них 37т43Й приходится на источники кинематического происхождения (вторая цифра относится к получистозому точению, первая - холостой ход).

3. Возбуждение колебаний конструкций тяжелых токарных станкоа осуществляется преимущественно акустическим полем,возникающим при соударении з зубчатых передачах и частично в подшипниках. Начиная с 600*700 об/мин приводов станков IA6.., IK6.., выявлен эффект насыщения акустического и вибрационного поля. Спектральный анализ колебаний на участке насыщения по -казал высокую информативность и повторяемость результатов.

4. Теоретически и экспериментально установлено, что динамические системы приводов обладают полосой "прозрачности" для крутильных колебаний, возбуждаемых" источниками кинемати -ческого происхождения. Полоса "прозрачности" составляет Q.If ICO Гц в зависимости от места локализации' источника виОро -акустической активности. Показано, что полоса "проэрачнс-ти" несет информацию о количественных оценках кинематической юг -регности источника.

5. Установлено, что в приводе ппкнделя станков код. IA6... IK6.., 1У.6.. отсутствуют резонансные явления при кинемати -чеснси возбуждении.

6. Пр-лмзнекие принципа стабигизаци!* траектории движенкг суппорта ни базе активных методов компенсации отклонений поз-эсллет устранить влияние "наследственности", уг-ганьснть некруг-лссть на 7й*90£, пероховатость а 1,5+2 раза.

7. Разработана методология виброакустг^сскоЯ диагностики сложных механических систем металлореяузк станков на Сазе анализа быстрях нестационарных процессов, содержащая следуг-кие этапы:

- анализ порождающих нестационарные процессы факторов, выявление принципиальной возможности стационараэации процессов;

- выбор параметров 4-х мерного пространства-времени. Оценка коэффициента изоморфизма, связывающие оценки процесса в реальном и выбранном пространстве;

- переход к новому четырехмерному пространству-Бремени, в котором процесс, по-крайней мере, квазистациокурен;

- выделение диагностических признаков в новом простргн -стве-времени;

- перевод оценок диагностических признаков в реальное пространство-время. .

8. Впервые для перехода к новому нестационарному четырехмерному пространству времени использована переменная частота квантования, пропорциональная частота вращения валов роторных механизмов (а.с.И359б96 СССР).

9. Предложены эффективные методы разделения источников ви< раций и шума в механизмах машин, в которых кинематическое воз-Суждение порождается вращающимися элементами.

10. Проведен анализ вибрологических процессов в зоне фор • мсобразования токарных станков, выявлены причины амплитудной

и частотной модуляции колебанийг "записанных" на поверхности обработанной детали, предложены способы разделения источников вибрации: выделение крутильных колебаний приводов подач, шпкн деля, поступательных колебаний суппорта, шпинделя.

'II. Исследована эффективность выделения диагностической информации, содержащейся в колебательных процессах в приводах станков. Получены зависимости степени снижения'яшлитуды колебаний на собственных частотах привода от величины его угло-бого ускорения.

12. Предложен на--базе концептуальных моделей подсистем

.станков обобщеннвй метод технической диагностики металлорежущих станков. ' ' * -

13. Предложенные методы диагностики реализованы у,а при Со: ргх отечественного производства й допускают широкое'тирагиро ванке е условиях мапзаЕОдоз.,

Применение результатов исследований позволило повысить к честно, надежность, сократить сроки испытаний и дсзодки стан кор косой гаммы 1А6.., 1К6...

Проьед&анке исследования и полученные результаты являете определенны;-? вкладе« в общую теорию колебаний и динаикку стг ков, предстазляйт основу нового научного направления: вкбрэ

•дкустическая диагностика металлорежущих станков в нестационарных ре.тимах, вызванных кинематическим возбуждением, позво-(ившее разработать и внедрить эффективные методы анализа и 'правления виброактивностью элементов и узлов металлорежущих станков, новые методы диагностики, ориентированные на применение в производственных условиях.

Таким образом, цель данной работы достигнута. В заключение необходимо отметить, что полученные в диссертационной работе результаты могут Найти самое шрокое применение в прокатном производстве, на транспорте, в -сфере ремонта сель -^озмаган и в других областях народного хозяйстза.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы составил 500,0 тыс.руб. Акты внедрения приведены в прило-гении.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. Зелик В.П., Мещеряйов Г.Н., Догода М.И. Особенности динамики привода зубофрезерных станков // Металлорежущие станки. -К.:

^ Техника, 1974. -С.133-137.

2. Зелик В.П., Мещеряков Г.Н. Инженерный метод расчета дина -кичесяих характеристик привода станков //Металлорежущие станки. -К.: Техника, -С.27-33. .

3. За ли к З.П., Догода М.И. Влияние г, '44 е ренцк а лън о г о устрой -ства для выбора зазора в ипиндельной передаче зубофрезер -ного станка на динамические характеристик;! привода // Ме -талгорекущие станки.. -К.: Техника, 19%. -33. -С.34-40,

4. Зелик В.П., Шрам Е.З., Распространение вибрссигналоз в сложной динамической системе // Известия вузов. Мащино -строение, 1968. ЯП.-С.19-24. ' '■

5. Зелик В.П., Астапенко А-.й., Пищугина Е.В. ?/етодика анализа временных рядов в задачах технической диагностики // Динамика станков. -Тез.докл.Зсесооз.конф. -КуПбьпзев. -1584. -С.73-74.

6. Зелик В.П.. Пищулина Е.З., Астапенко А.И. Оптимизация ди-намнческих параметроз приводоп подач тяжелых токарных станков с ЧЛУ // Динамика станков. -Тез.докл.Зеесовз.конф. -Куйбышев, 196-1. -С.74.

7. Зелик З.П. О сглаживании влияния локальных нестациснарно-пей з задачах виОроаяустяческой диагностики с разделением зибрацяя и з^'уа // Прикладная механика, -1967, т.23.34. -С. 126-12Ь.

В. Задик В.П., Максимов И.А., Астапенко А.И. Прогнозирование технического состояния ГП-модуля'// Проблемы создания и эксплуатации гибких автоматизированных систем е маашно -строении; Тез.докл.Всесоюз.конф. -Вильнюс, 1984.-С.124-125.

9. Зелик В.П. Комплексная диагностика станочного модуля ШС // Проблема вибродиагностики машин и приборов: Тез.докл. Всесоюэ.конф. -Иваново, 1985. -С,105-106.

10. Зелик В.П., Максимов М.А., Астапенко А.И. Виброакусти -

■ ческая диагностика редукторов в условиях высокого уровня , помех // Проблемы вибродиагностики машн и приборов: Тез. . докд.Всесом.конф. -Иваново, I9£5. -C.I07.

11. Зелик В.Б., Пязцудина Е.В., Максимов М.А., Астапенко А.й. Выбор и стратегия размещения первичных преобразователей информации при вибродиагносткке редукторов // Проблемы вибродиагностики каснн и приборов: Тез.докл.Всесоюз. конф. -Иваново, 1985. -СЛОВ. ..

12. Зелик В.П,, Пипу лика Е.В. Вибро&ктивность редукторов•приводов с оптимизированными характеристиками // Проблемы вибродиагностики малин и приборов: Тез.докл.Всесоюз.конф. -Иваново, 19Й>. -С.185. " . . - ■

" 13. Зелик'В.П., Колебания в зоне резания и сероховатость по верхности // Известия вуаоз. Машшостроение, 1985. У>12. -С.93-101.

14. Зелик В.П.Максимов.М.А. Диагностика к прогнозирование' технического состояния, приводов ГП-модулей //Известия

• .вузов. Электромеханика, I9S6. №3. -£.65-65. -

15. Зелшг З.П. , Астапенко А.й., Шрам Е.З. К вопросу вибрдакус тической диагностики несущих систем металлорежущих.станкс //Известия пузов. .Егшностроение, I9&6. £6. -С. 158-159.

16. Зелик В.П., 'Астапенко А.И,, Шрам Е.В., Максимов М.А. Агрегатированньгй цифровой комплекс для виброакустическсгй диагностики металлорежущих станков // Вестник магпино -строения, 1987. Jfö. -С.58-59. •

17. Зелик В.П., Максимов U.A. Малогабаритное устройство для технической диагностики электронных систем управления // Станки и "инструмент, 1987, №11. -С.37.

18. Зелик В.П. Методология вкброзкустической-диагностики ро торных мааин и механизмов в нестационарных режимах функционирования // Новые метода вибродиагностики техничес -

кого состояния машин: Тез.докл.Всесоюз.семинзра по теории масин и механизмоз АН СССР. -Каунас, 1986. -С.65-67.

19. Зелнх В.П., Астапенко А.И., Максимоз Я.А., Шрам Е.В. //Виброакустическая диагнсстиха тяжелых металлорежущих станков: Тез.докл.Всесопз.семинара по теории машин и механизмов АН СССР. -Каунас, 1985. -С.66-67.

20. Зелик В.П., Шрам Е.В. Распространение вибросигналов в сложной динамической системе // Новые нетоды зиброднагно-стики технического состояния иалик: Тез.докл.Всессюз.семинара по теории маз:н и механизмов АН СССР. -Каунас, 1986. -С.67-68.

21. Зелик В.П. Оценка собственных частот приводов подач //Известия вузов. Машшостроение,- 1988. *Г4.-С. 140-142.

22. Зелик В.П. Учет влияния нестационарных пропессоэ з роторных мапинах и мзханизгях на оценки диагностируемых пара -

иетров // Известия вузов. Мапянострсенае. 1988. Ш.-С.39-41.'

23. Зелик В.П., Максимов И.А. Алгебраическая обобщенная иа -

. дэль станочного модуля как сбъента технической диагностики // станочных систем -гибких аз ? с :.<ат л з яр о в анных производств: Тез.докл. -Тольятти, 158-8. -С.216-217.

24. Зз.глк В.П. Нзгода» зибрсакустической диагностики механизмоз ГПС в нестационарных режимах // Дянакиаа станочных систем гибких 'азтоматязарсэйнннх производств: Тез.докл. -Тольятти, 1989. -С.261-253.

25. Залах В.П. Езличентш А.В., %-зм Е.В. Методика расчета дк-нзлтлчесзах характеристик прлзсдзз станкса со слсшымя ки-яаг-гатичесяимз схема;« //'IIзеэстня вузоэ. Узпаностроение, 1923. 37. -С.124-127.

26. Цаажшоз И.А.» Зелик В.-П. Неящеотуаяыгаа модели сжшшх ::е?лшгсесг.жс систем з устройствах впброакустичзсксЯ дяаг-нсотяяа // "этода и средства виброаяуэтичгскоЯ диагностика каган: Те'з.дсгсл.Зсесоээ.науч.-техн.кснф. -Ивано-Фран -козск, 1983. -С.22-24.

27. Зелия В.П. Методология акброакустическоЯ диагностики каган на басе нестационарных процессов // "етоды и средства вяброакустичесйчой диагностики иагип: Тез.докл.Есессвз. науч.-техн.конф. -Йпано-Зранкоэсн, 1988. -С.154-156.

23. Зелик В.П. Способ чиброакустической диагностики зубчатых передач // Методы и средства зибрсакустичесхоЯ гяагиссти-

ки машин: Тез.докл.Всесовз.науч.-техн.конф. -Иьано-Фран -ковск, 1988. -С.157-158.

29. Азанов D.H., Зелик В.П., Астапенко А.И. Оценка параметрической надежности машин и механизмов по оценкам их вибро-акустическоЯ активности // Методы и средс'тва виброакустической диагностики машин: Тез.докл.Всесоюэ.науч.-техн.кон$ -Ивано-Франковск, I9S8. -€.184-185.

30. Щрам Е.В. Зелик В.П. Кинематическое возбуждение сложной механической системы и стратегия размещения датчиков вг.б -раций // Методы и средства виброакустической диагностики машин: Тез.докл.Всесоюз.научн.-техн.конф. -Ивано-Франковс1 I98S. -С.199-201,•

31. А.с.1271715 СССР, МКИ3 В23 015/00. Устройство для контроля технического состояния.станков /В.Н.Рузанов, В.П.Зелик А.И.Астапзкко, U.A.Максимов // Открытия. Изобретения, IQ& Ш. -72 с. ...

32. A.C.II96I50 СССР, НКй3 В23 В 25/06. Устройство для имита ■ цик процесса резания / В.П.Зелнк, Е.В.Шрам, Ю.Н.Рузанов, М.А.Каксиков, А.И.Астапенко // Открытия. Изобретения. I9S

- К5. -С.47. - •'-•,-' : .-

33. A.c.1295263 СССР, «КИ3- 6 01Ы15/00. Способ виброакустичес кой диагностики машин и их умов / ВЛ.Зэлик, А.И.Астапен ко, U.A.Максимов. -3812740/24-28;-Заявлено 10.11,84; Опуб 07.03.87. Еш.»9 // Открытия. Изобретения. 1987. №9.-СЛЁ

34. A.c.3359695 СССР МКИ3.6 01 М7/00. Способ виброакуствческс диагностик^ зубчатых передач /В.П.Зелик U Открытия. ИзоС

• ретения. -19Б7. Pä. -С.40. '

35. .A.C.I6II6I3 СССР Ш3. S 01 С7/00. Способ вкброакустическс диагностики зубчатых перздач /В.П.Зелик, В.К.Рузаноз, А.И.Астапенко //Открытая. : Изобретения. 19Б9. Jp36.-C.45.

36. Зелик В.П., Енщулина Е.В., Астапенко.А.й. Оптимизация дш мических параметров' приводов подач тяжелых токарных стаи с ЧПУ // Динамика станков: Тез.докл.Всесоюз.накч.-техн. конф. -Куйбыпев, 1984. -С.71.

/