CC BY
17
Рисунок 5 - Формат слов, предусмотренный протоколом по ГОСТ Р52070
Блок контроллера безошибочно выполняет обработку сообщений, даже при минимальном по ГОСТ Р 51765-2001 [3] интервале времени, между следующими друг за другом сообщениями, чем обеспечивает надёжное управление РП в режиме реального времени.
Контроллер магистрального интерфейса при незначительном изменении программного проекта может быть легко адаптирован под требуемые форматы
сообщений и выполнять как функцию оконечного устройства, так и функцию контроллера шины, что, в свою очередь, позволит применять ПЛИС в других приборах БПЛА, применяемых в условиях воздействия ионизирующего излучения, с использованием магистрального интерфейса. При этом ПЛИС в полной мере соответствует всем предъявляемым требованиям по надежности и стойкости к специальным воздействующим факторам.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р 52070-2003 Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. Общие требования. - Москва. 2003. 28 с.
2. С.Т. Хвощ Организация последовательных мультиплексных каналов. - Л:. Машиностроение, 1989.
270 с.
3. ГОСТ Р 51765-2001 Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. Тестирование опытных образцов интерфейсного модуля в режиме оконечного устройства. - Москва. 2001. 39 с.
УДК 621.974
Перевертов1 В.П., Андрончев1 И.К., Абулкасимов2 М.М.
1ФГБОУ ВПО Самарский государственный университет путей сообщения (СамГУПС), Самара, Россия 2ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ ГИБКОГО МОДУЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Рассмотренная классификация отказов ГПМ ОМД представлена объединением классификации 1 рода (инвариантная классификация отказов по отношению элементов гибкого модуля) и классификации 2 рода, ориентированной на конкретное технологическое оборудование — молот, кривошипный пресс, винтовой пресс. Ключевые слова:
система, датчики, контроль, диагностика, управление, технология металлов, КШМ, ГПМ, отказ, надежность.
Надежность любой технической системы связана с недопустимостью отказов в работе и заключается в отсутствии непредвиденных изменений его качества в процессе эксплуатации.
Техническая диагностика - изучает вопросы появления отказов в технических системах, разрабатывает методы их обнаружения и принципы построения диагностических систем.
Объектами исследования технической диагностики могут служить любые технические системы, если они удовлетворяют условиям:
1. Они могут находиться в состояниях: норма, отказ и критическое.
2. В них можно выделить элементы, которые также характеризуются различными состояниями.
Система находится в состоянии ОТКАЗ, если она утрачивает способность к выполнению заданных функций.
Отказ - это событие, когда один из контролируемых физических параметров вышел за пределы допустимых значений.
Система находится в состоянии НОРМА, если её основные параметры находятся в пределах принятой нормы и если она нормально выполняет свои функции.
Переходное состояние от НОРМЫ к ОТКАЗУ называется КРИТИЧЕСКИМ.
В технической диагностике выделяют 3 аспекта:
1. Изучение конкретных объектов диагностирования - (КШМ и ГПМ на их основе; подвижной состав
(локомотивы, вагоны); наземные транспортные технологические системы и т.д.).
2. Построение и изучение математических моделей объектов диагностирования.
3. Исследование диагностических систем.
В условиях ГПС к основным целям технической диагностики относят:
поддержание заданных условий выполнения технологического процесса и технологического оборудования;
предупреждение поломок и своевременная остановка технологического оборудования в аварийных ситуациях;
- прогнозирование постепенно развивающихся дефектов (отказов) с целью уточнения сроков ремонта;
проверка качества ремонта оборудования;
исключение возможностей вредного влияния технологических сред (шум, вибрации).
Для обеспечения надежной работы технологического оборудования диагностика неисправностей (отказов) осуществляется на всех этапах его срока службы:
на стадии проектирования;
на стадии установки и монтажа;
- на стадии эксплуатации;
- на стадии ремонтных работ.
Наиболее важным в железнодорожной отрасли является выполнение диагностических работ на стадии эксплуатации и ремонта подвижного состава
(ПС), особенно высокоскоростного, наземных транспортно-технологических систем (НТТС).
В условиях ГПС большое значение имеет автоматизация процесса диагностики. К числу научных дисциплин наиболее близких к технической диагностике относят теорию автоматического контроля, теорию измерительных информационных систем, теорию надежности, системотехнику и др.
Программно-аппаратная система, осуществляющая функции диагностирования технического объекта в автоматическом (автоматизированном) режиме называется системой диагностирования (СД) и состоит из:
Подсистемы аппаратных средств.
Подсистемы программных средств.
СД включает обеспечения (по аналогии с САПР): методическое, лингвистическое, математическое, программное, техническое (аппаратное), информационное, организационное.
При разработке СД ГПМ ОМД должны выполняться основные требования:
1) модульность построения и открытость структуры;
2) гибкость связей и оптимальный алгоритм диагностирования;
3) рациональность соотношения программных и аппаратных подсистем;
4) рациональность обработки поступающей информации на микрокомпьютере (или процессоре вычислительной системы) и непосредственно на аппаратных средствах обработки измерительной информации (периферии СД);
5) быстрая переналаживаемость и восстанавливаемость в условиях ГПС;
6) рациональность сочетания достаточной точности диагностирования с высокой производительностью;
7) инвариантность систем контроля, диагностики программно-адаптивного управления;
8) эргономичность и визуального комфорта оператора.
Классификация отказов объектов диагностирования- основа научного познания.Классификация отказов объекта является основой для разработки вопроса о создании СД и особенно прикладного программного обеспечения. Рассмотрим этот вопрос на примере гибкого производственного модуля об-
работки материалов давлением
ГПМ ОМД условно состоит из 2-х частей: производственной части ГПМ и управляющей части ГПМ, состоящей из систем контроля, диагностики и управления. Математическая модель ГПМ ОМД представлена зависимостью
У = А• X ,
где У - показатель качества поковок (детали); А-показатель качества технологического оборудования ( ТО ) и входящих в него систем контроля, диагностика, программно- адаптивного управления; X - показатели качества заготовок.
Показатели качества продукции - это количественная характеристика одного из нескольких свойств продукции, входящих в ее качество рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.
Каждая поковка (заготовка) обладает своей номенклатурой показателей, которая зависит от назначения продукции, условий ее производства и эксплуатации и многих других факторов. В виде технических требований показатели входят в состав технического задания на разрабатываемую продукцию и технических условий.
К показателям качества предъявляются следующие основные требования:
1) простота определения, измерения и контроля;
2) наглядность отображения свойств технологического оборудования и процесса;
3) соответствие рассматриваем свойствам (контроль, диагностика, управление);
4) хорошая чувствительность и устойчивость к случайным помехам (инвариантность систем контроля и диагностики).
Все показатели делят на две группы: «Цена» -«Качество». Первая группа объединяет экономические требования, вторая - технические. При решении практических задач это облегчает использование методов оптимизации и выбор целевой функции.
Классификацию отказов ГПМ можно представить объединением классификации I рода (инвариантная классификация отказов по отношению к оборудованию модуля) и классификации II рода (классификация ориентирована на конкретное технологическое оборудование ГПМ).
Рисунок 1 - Структурно-функциональная модель гибкого производственного модуля обработки материалов давлением: 1 - технологическое оборудование (ТО) - винтовой пресс, молот и т.п.; 1' - система
управления технологическим оборудованием (СУ ТО); 3 - устройство подачи заготовок (УПЗ); 3' - система управления УПЗ, устройство подачи штампового инструмента (УПШИ); 4' - система управления УПШИ; 5 - устройство подачи поковок (УПП); 5' - система управления УПП
В основу классификации I рода положены сле- 1
дующие характерные признаки: товой
основные элементы ГПМ модуля; 1'
возможность прогнозирования; рудов
причины возникновения отказа и характер про- 3
явления; 3'
вид проявления отказа и степень восстановле- 4
ния; (УПШИ
инициирующая способность отказа; 4
степень влияния отказа на работоспособность 5
ГПМ и качество поковок. 5
Так согласно структурно-функциональной модели 2
отказы ГПМ могут быть классифицированы как воз- ГПМ. никшие в следующих элементах:
технологическое оборудование (ТО) - вин-пресс, молот и т.п.;
- система управления технологическим обо-анием (СУ ТО);
устройство подачи заготовок (УПЗ);
система управления УПЗ; устройство подачи штампового инструмента
(УПП)
- система управления УПШИ;
- устройство подачи поковок - система управления УПП;
- система управления - управляющая часть
Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма функционирования системы диагностики
Ь О О
ч
г
> о
> о о о о
ч: о о х С= У-
пз
о * я
с о О
« ш
о о
т I- т-
ь о о
О 1- 0
^ пз о
Я и §
* у
£ о
х ю !
Классификация отказов ГПМ 2 рода служит целям локализации отказов.
Классификации 2 рода подлежат: элементы технической системы ГПМ, технологическое оборудование (ТО), СУ ТО, УПЗ, СУ УПЗ, УПШИ, СУ УПШИ, УПП, СУ УПП, СУ гибкого модуля обработки давлением.
В основу классификации положено подразделение на конструкционные детали, узлы, системы, функциональные контуры и т.п. (например, для КШМ -фундаментный блок, станина, силовое оборудование, передаточный механизм, исполнительный орган, штамповый инструмент и пр.).
На рис. 2 в качестве примера представлена блок-схема алгоритма функционирования системы диагностики, составными частями которой является банк статистик отказов, банк диагностических сообщений и банк способов выхода из состояния отказа.
Необходимость формализации классификации отказов ГПМ вытекает из потребностей в составлении
автоматизированных картотек отказов и в связи с необходимостью использования классификации отказов в прикладных программах системы диагностики и принятия решений. Классификацию формально можно представить в виде дерева. На рис. 3 в качестве примера, представлен фрагмент дерева отказов ГПМ.
Рассмотрим вопрос о кодировании отказов ГПМ обработки давлением. Пусть Т - т-дерево (т -максимальная степень исхода каждой вершины), а Месть алфавит из т букв. Каждому ребру в дереве Т припишем букву из алфавита М, так, что не может быть двух ребер, исходящих из одной и той же вершины и помеченных одной и той же буквой. Тогда каждой вершине дерева мы можем приписать слово, образуемое как конкатенция букв, которыми помечены рёбра при движении из корня в данную вершину. Такие слова будем называть кодовыми словами. О них говорят, что они образуют префиксный код. Например, 1 - ТО - 000011100; 1' - СУ ТО -
и анализ ре-на безотказ-
это процесс объекта диа-
000011101 и т.д. в зависимости от возникшего отказа.
Оценка надежности технической системы при эксплуатации включает в себя мониторинг ее надежности, оцениваются и корректируются недоработки. Мониторинг включает в себя электронное и визуальное наблюдение за критическими параметрами, выявленными на стадии проектирования при разработке «дерева» неисправностей. Для обеспечения заданной надежности системы данные постоянно анализируются, используя статистические методы. Данные о надежности и оценки параметров являются ключевыми входами для модели системной логистики. Существует много методик анализа надежности, специфических для отдельных отраслей промышленности:
- виды и последствия отказов;
- анализ структурных схем надежности и деревьев неисправностей (отказов);
- устранение критичных отказов монтопригодности, ориентированной ность;
- диагностика отказов и анализ ошибок человека-оператора и т. д.
Техническое диагностирование определения технического состояния гностирования с определённой точностью с указанием при необходимости места, вида и причин отказов (дефектов) (ГОСТ 20911-75).
Для определения технического состояния любых технических систем, в частности ПС, НТТС, КШМ в составе ГПС могут использоваться следующие методы диагностирования:
1. Метод временных интервалов применяется для анализа простоев, определения показателей надежности, контроля режимов работы, расчета кинематических, электрических, гидравлических параметров и т.д. и позволяет осуществить первичную локализацию места неисправности.
2. Метод эталонных моделей - основан на сравнении числовых значений параметров (усилий, крутящих моментов, давлений, ускорений, вибраций и т.д.) с их паспортными данными и нормами технических условий. При постановке диагноза не требуется сложная аппаратура и программное обеспечение.
3. Метод эталонных зависимостей - основан на сравнении экспериментально полученных функциональных зависимостей параметров проверяемого
ЛИТЕРАТУРА
1. Перевертов В.П. Система диагностики КШМ и гибких модулей на их основе // Труды международного симпозиума «Надежность и качество 2008». Том 2. - Пенза : ПГУ, 2008. - С
2. Перевертов В.П. Метрология. Стандартизация. Сертификация : 2-е изд., перераб. и доп. - Самара : СамГУПС, 2014. - 176 с.
3. Перевертов В.П. Повышение качества поковок при горячей штамповке на ГПС // Труды междунар. симпозиума «Надежность и качество 2006». Том 2. -155-158.
4. Перевертов В.П. Управление кузнечными машинами в ГПС / В.П. Перевертов, Ю.А. Бочаров, М.Е. Маркушин. - Куйбышев: Книжное изд-во, 1987. - 160 с.
узла системы эталонными, найденными расчетным или экспериментальным путем. Реализация метода требует сложной аппаратуры, однако позволяет повысить достоверность диагноза.
4. Метод эталонных осциллограмм применяется для выявления дефектов технологического оборудования, для которого характерны низкочастотные динамические процессы. Реализация метода основана на создании эталонной осциллограммы, характерной для работоспособной машины и формировании библиотеки осциллограмм, характеризующих ее дефектные состояния. Высокая информативность, наглядность метода используется при профилактических осмотрах, уточнении диагноза.
Метод сопоставления и наложения осциллограмм - основан на анализе одновременно записанных осциллограмм различных параметров или одного и того же параметра, но при разных условиях работы оборудования. Эффективен при диагностировании новых конструкций, профилактических осмотрах, уточнении диагноза.
Корреляционные методы применяются для обнаружения отклонений в характере зависимости между параметрами (взаимная корреляция) или в изменении параметра во времени (автокорреляция) . Пригоден для обнаружения крупных дефектов.
Спектральные и спектрально корреляционные метод - основаны на выделении и изменении составляющих сложных сигналов от высоко и низкочастотных процессов. Используются при виброакустических методах диагностирования, требуют сложной аппаратуры и математического обеспечения.
Метод определения предельных (аварийных) состояний - основан на обнаружении факта без точного количественного определения выходных параметров технологических системв недопустимый диапазон: понижение уровня масла в гидросистеме пресса, повышение температуры масла, отключение электроэнергии, отсутствие заготовки в штампе или несоответствие ее нагрева и т.д.
Тестовые методы диагностирования - основаны на подаче стимулирующих воздействий. Целесообразно проводить диагностику объектов (технических систем) с применением различных методов диагностирования.
57-63.
конспект
лекций.
КШМ ударного действия в Пенза: ПГУ, 2006. - С.
УДК 681.324 Штыков Р.А,
Муромский институт Владимирского государственного университета, Муром, Владмирской обл., Россия
ТОЧНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО КОЛЕСА КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
В данной работе определяются гидродинамические параметры рабочего колеса компрессорной станции, соблюдение которых в заданных граничных значениях обеспечит согласованное протекание потока в газопроводе. Ключевые слова:
газопровод, модель, пропускная способность, массоперенос.
Введение
Надежность работы нагнетателя на компрессорной станции (КС) определяется совершенством конструкций, четким выполнением условий его эксплуатации с обеспечением согласования параметров потока в трубе с параметрами нагнетателя. Отклонение от установленного режима работы в газопроводах с компрессорами может влиять на устойчивость работы системы. При существенном отклонении от режима работы возникают различные особенности, как кинематические, так и динамические отклонения в потоке, что приводит к нестабильной
работе системы, особенно при образовании зон каверны завихрения - разрывных зон течения [1, 2, 3]. В работах [3] дается анализ причин возникновения неустойчивой работы компрессора, где отмечается возникновение зоны отрывного течения на поверхности лопаток рабочего колеса нагнетателя при уменьшении секундного расхода газа.
Постановка задачи
Для определения зоны каверны (отрыва) в рабочей камере нагнетателя рассмотрим задачу о по-
