CC BY
4
Нуждин Михаил Георгиевич, студент, [email protected], Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
INCOMING CONTROL AS PART OF MACHINE BUILDING PRODUCTION QUALITY ASSURANCE SYSTEM
O.I. Boriskin, S.N. Larin, G. A. Nuzhdin, M.G. Nuzhdin
The issues of products verification supplied by external suppliers and incoming control in mechanical engineering in accordance with the requirements of the new GOST R 52745-2021 and GOSTR 54293-2020 were discussed. Their consistency with the various requirements of many management systems is shown, including the occupational safety management system within the engineering enterprise. The connection and certain advantages of computer modeling of technological processes and operations in mechanical engineering are indicated.
Key words: incoming control, the product verification, quality assurance systems, engineering processes.
Boriskin Oleg Igorevich, doctor of technical sciences, professor, director of polytechnical institute, head of chair, polyteh2010@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, deputy director of polytechnical institute, head of chair, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Nuzhdin Georgy Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, deputy general director, nuzhdin. 65 mail.ru, Russia, Moscow, Techpolicom Scientific and production company,
Nuzhdin Mikhail Georgievich, student, mishanuzhdin1@,mail.ru, Russia, Moscow, National University of Science and Technology MISiS
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-30-31
ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И ПОХОДОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ НЕСООСНОСТЬЮ СТАТОРА И РОТОРА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ИХ ОСНОВНЫМИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
А.С. Саксонов, В.Н. Козловский, О.В. Пантюхин, Д.И. Панюков
В статье представлены результаты исследования основных методов и подходов по определению взаимосвязей между несоосностью статора и ротора электромеханических преобразователей с их основными электротехническими характеристиками.
Ключевые слова: автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, качество, надежность.
Перед разработкой математической модели следует выполнить обзор существующих методик учета взаимосвязи технологических погрешностей, и основных электротехнических и электромеханических характеристик синхронных электрических машин, работающих в генераторном режиме.
30
В работе [1] авторами разработан математический аппарат, описывающий влияние неравномерности воздушного зазора между ротором и статором синхронных генераторов с постоянными магнитами.
Как известно, причинами неравномерности воздушного зазора между ротором и статором электрических машин являются эксцентриситет ротора, осевой сдвиг ротора и т.д. Исходя из этого, авторы отмечают, что суммарная неравномерность ВЗ между ротором и статором электрической машины будет определяться выражением (1):
Х = Хс+Хй+Хк, (1)
где хс - статический эксцентриситет, мм; хА - динамический эксцентриситет, мм; хк -виброперемещения ротора, мм.
Затем авторы отмечают, что неравномерность ВЗ, вызванная динамическим эксцентриситетом является функцией частоты вращения ротора, а следственно выражается следующим образом (2):
=Х(1з (2)
где хаз - величина динамического эксцентриситета при неподвижном роторе, мм.
В свою очередь, виброперемещения ротора зависят от частоты его колебания и их амплитуды (3):
=Ак ^(ш^), (3)
где Ак - амплитуда колебаний ротора мм; - частота колебаний ротора, рад/с.
Затем авторы приводят известное выражение, которое определяет максимальную амплитуду ЭДС проводника расположенного в пазе обмотки статора рассматриваемого синхронного генератора (4):
Е = 2В8[1Т, (4)
где В^ - магнитная индукция в зазоре, Тл; / - частота тока, Гц; I - активная длина мм; т - полюсное деление статора синхронного генератора с полюсами из постоянных магнитов.
Индукция при холостом ходе определяется по выражению (5):
Вз = 8рВгк6 , (5)
где Вг - остаточная магнитная индукция постоянных магнитов, Тл; 5р -рабочий зазор, мм; кд - коэффициент учитывающий зубчатость статора; -магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; кт - толщина постоянных магнитов, мм; а0 - коэффициент учитывающий рассеяние магнитов; Нс - коэрцитивная сила, А/м;
Авторы дополняют указанное выше выражение. Они заменяют значение рабочего зазора синхронного генератора выражением, в котором суммируются неравномерности ВЗ электрической машины (6):
Ввп {5н-(х5+х^5 этОО+Л^ соз(ш1())соэ[(п-1)ге^]}Вгйг . (6)
При помощи выражения (6) Авторы заключают, что из-за неравномерности ВЗ магнитная индукция под каждой фазной обмоткой неравномерна. Следствием становится то, что ЭДС также является неравномерной. Из этого авторы делают следующий вывод: ввиду неравенства фазных ЭДС результирующая ЭДС определяется не по теореме Пифагора, а по теореме косинусов (7):
Ев = + Е%В + Е1вЕ1вСОЗРП, (7)
где Е1в, Е2в, - ЭДС начала и конца витка обмотки, В ш - число витков в обмотке.
Далее авторы подставляют в выражение (6) выражение (7):
Еъ = ш
+
2вг/гт >
( 2вг/гт
+
+
(:1+Ь{8н-(х5+хаз зт(о>0+Лй собСШ^)) СОЗ[(П2ш-1)Я^]})ст0/ ' 2вг/гт
^(1+Ь{5н-(Х5+ХЙ5 этОО+Л^ СОБ^О) со8[(п1ш-1)ге0]})оь 2Вг/гт
+
(8)
^соб/ЗЛ
и
где к - порядковый номер катушки;
Таким образом, в этой работе авторы учитывают влияние параметров неравномерности ВЗ на статорную ЭДС магнитоэлектрического генератора. Полученный математический аппарат довольно прост для понимания принципов формирования неравномерности, но в то же время в этой работе нет учета многофакторного влияния технологических погрешностей, определяющих неравномерность ВЗ ЭМП.
В работе [2] авторы рассматривают влияние эксцентриситета ротора на выходные параметры быстроходного магнитоэлектрического генератора. Более конкретно -исследование влияния эксцентриситета ротора на магнитную индукцию в средней линии воздушного зазора рассматриваемой электрической машины.
Авторы сообщают, что при ранее проведенном моделировании ими установлено, что при относительном эксцентриситете значением 5 % магнитная индукция в воздушном зазоре снижается на 8,9 %, возникает асимметрия магнитного поля в воздушном зазоре генератора, и при увеличении значения относительного эксцентриситета ротора асимметрия магнитного поля также увеличивается. Авторы отмечают, что при искажении симметрии магнитного поля в воздушном зазоре искажается и среднее значение индукции магнитного поля в воздушном зазоре электрической машины. Среднее арифметическое значение индукции магнитного поля авторы определяют выражением (9):
_ ^ = ^, (9)
где п - число членов ряда; Вцср - значение магнитной индукции по средней линии воздушного зазора электрической машины, Тл.
Затем авторы отмечают, что изменение Вцср вызванное эксцентриситетом ротора электрической машины влияет на коэффициент полюсного перекрытия (10):
^ = (10)
а8тах
Этот коэффициент, как говорят авторы, входит в состав формулы, по которой рассчитывается мощность быстроходного магнитоэлектрического генератора (11):
Р_ а1АВ6пР(1 (11)
_ 6,1 . () Работа имеет сходство с предыдущей работой в части определения выходных параметров генераторной установки с учетом влияния на них неравномерного ВЗ, недостатком работы опять же является отсутствие взаимосвязи между технологическими погрешностями и выходными характеристиками ЭМП.
В работе [3] описывается метод расчета нелинейных искажений ЭДС явнопо-люсного генератора.
Сначала авторы показывают формулу описывающую степень отклонения линейного напряжения генератора от синусоидальной формы (12):
+-+;т +-+Г- +-, (12)
\ СП2 СП2 СП2
где Еп1, Еп3, Еп4 - средние из модулей трех значений линейных ЭДС генератора, В.
Авторы отмечают: сильное влияние на амплитуды и фазы гармоник оказывают такие факторы как: форма полюсного наконечника, величина ВЗ между ротором и статором генератора, степень насыщения магнитной цепи машины.
Авторы приводят формулу, описывающую величину радиуса полюсного наконечника (13):
RP = 2 eDIN(Smax-Smin), (13)
ьр
где Din - диаметр расточки статора мм; Smax, 5min - максимальный и минимальный зазор под полюсом ротора, мм; Ьр - ширина полюса.
Авторы записывают формулу эквивалентного ВЗ между ротором и статором генератора (14):
SEQ =Smin + (14)
Затем авторы представляют формулу расчета несимметрии линейных ЭДС
(15): ^ ^
Eemf = ЕлинmafE™H<0,03. (15)
^линср
где ЕЛинтах, Е*линтт - максимальное и минимальное значение модуля трех ЭДС, В; Елин ср - среднее значение трех линейных ЭДС, В.
Далее авторы приводят формулу периода разложения магнитного потока индукции при наличии несимметрии ЭДС и эксцентриситета ротора (16):
TGL =n(PiN ~28EQy (16)
В результате разложения радиальной составляющей bR(0) авторы получают
(17):
br(e)=ZBNexpWN), (17)
где BN - комплексная амплитуда гармоники порядка N радиальной составляющей индукции; - фазовый угол гармоники, рад/с.
Таким образом, рассмотренная выше работа четко показывает влияние конструктивных параметров активной зоны ЭМП на его выходные электротехнические характеристики, но недостатком этой работы выступает отсутствие учета взаимосвязи между технологическими погрешностями и основными характеристиками ЭМП.
В работе [4] приводится методика учета влияния разброса геометрических параметров активной зоны АГ, показывающая взаимосвязь размерных параметров активной зоны с ее выходными электротехническими и электромеханическими характеристиками. В работе определены конструктивные параметры, разброс которых наибольшим образом влияет на формирование основных электротехнических и электромеханических характеристик посредством использования формул коэффициентов влияния
(18):
. (18)
lJ dXj fi(x1^.Xj) v 7
В итоге установлено, что наибольшее влияние на основные электротехнические и электромеханические характеристики АГ оказывает разброс параметров внутреннего диаметра статора, длина расточки статора, диаметр втулки, диаметр ротора, длина полюса и несколько других конструктивных параметров активной зоны [5 - 7].
В работе разработана компьютерная модель, реализующая расчетно-статистический эксперимент по методу Монте-Карло. Входным параметром в данной модели выступает разброс конструктивных параметров активной зоны, выходным -разброс статорного напряжения и статорного тока АГ. Таким образом, в модели реализована взаимосвязь между технологическими погрешностями параметров активной зоны и основными электротехническими и электромеханическими характеристиками АГ, показывающая влияние разброса конструктивных параметров на стабильность этих характеристик.
Главным недостатком работы выступает отсутствие учета влияния параметров несоосности статора и ротора на основные электротехнические и электромеханические характеристики АГ.
Список литературы
1 Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Вавилов В.Е. Влияние неравномерности воздушного зазора на ЭДС синхронного генератора переменного тока // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 9. № 4. С. 54-60.
2 Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Вавилов В.Е., Дуракова В.С. Влияние эксцентриситета ротора на магнитное поле быстроходных магнитоэлектрических генераторов // Вестник машиностроения. 2014. № 7. С. 32-34.
3 Богуславский И.З., Кручинина И.Ю., Любимцев А.С., Штайнле Л.Ю. Метод расчета нелинейных искажений электродвижущей силы явнополюсного генератора // Электричество. 2017. № 2. С. 27-32.
4 Козловский В.Н. Метод обеспечения качества автомобильной генераторной установки при проектировании и производстве: специальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы": автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Козловский Владимир Николаевич. М., 2005. 21 с.
5 Козловский В.Н. Обеспечение качества и надежности системы электрооборудования автомобилей // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т). Тольятти, 2010.
6 Kozlovski V.N., Petrovski A.V., Skripnuk D.F., Schepinin V.E., Telitsyna E. Intelligent diagnostic complex of electromagnetic compatibility for automobile ignition systems // Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions). 6th International Conference ICRITO. 2017. С. 282-288.
7 Козловский В.Н., Дебелов В.В., Деев О.И., Колбасов А.Ф., Петровский С.В., Новикова А.П. Перспективные системы диагностики управления автономным транспортным объектом // Грузовик. 2017. № 6. С. 21-28.
Саксонов Александр Сергеевич, аспирант, a. s. saksonoff@,yandex. ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Kozlovskiy- 76@mail. ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Пантюхин Олег Викторович, д-р техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Панюков Дмитрий Иванович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
REVIEW OF EXISTING METHODS AND APPROACHES FOR DETERMINING
RELATIONSHIPS BETWEEN STATOR AND ROTOR MISCONNECTIVITY OF ELECTROMECHANICAL CONVERTERS WITH THEIR MAIN ELECTRICAL
CHARACTERISTICS
A.S. Saxonov, V.N. Kozlovsky, O.V. Pantyukhin, D.I. Panyukov
The article presents the results of a study of the main methods and approaches to determine the relationship between the misalignment of the stator and rotor of electromechanical converters with their main electrical characteristics.
Key words: car, on-board electrical complex, quality, reliability.
34
Saxonov Alexander Sergeevich, postgraduate, a. s. saksonoff@yandex. ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Pantyukhin Oleg Viktorovich, doctor of technical sciences, docent, olegpantyu-khin@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Panyukov Dmitry Ivanovich doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University
УДК 629.1.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-35-36
КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АВАРИЙНОСТИ
И ТРАВМАТИЗМА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МАШИНОСТРОЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
В.В. Новиков, Т.П. Бажина, А.Е. Литвинов, А.Н. Чукарин
Создание эффективной системы предупреждения аварийности и травматизма на предприятиях машиностроения дает возможность осуществлять контроль опасных производственных факторов и рисков, исключить или сократить инциденты, аварии и несчастные случаи, а, следовательно, увеличить эффективность работы предприятия. Иридодиагностика - диагностика болезней по изменению формы, структуры, цвета и подвижности радужной оболочки глаза (от греческого iris - радужка).
Ключевые слова: иридодиагностика, безопасность труда, предприятие, система предупреждения аварийности, производственные факторы.
Производственный травматизм на предприятиях машиностроения и других предприятиях обрабатывающей отрасли за последнее время значительно понизился. Однако не стоит закрывать глаза на эту проблему.
Статистические данные показывают, что, не смотря на значительное снижение аварийности и травматизма реальные цифры заставляют задуматься, а так ли все хорошо? По данным Росстата по производственному травматизму, представленному на рис. 1, количество травм на конец 2022 года составило 20 000 случаев. И это только официальная статистика.
Рассматривая данную проблему по видам экономической деятельности, представленную на рис. 2, можно заметить, что наибольшая доля этих происшествий относится к обрабатывающим производствам в которые, несомненно, входят предприятия машиностроения.
Для изменения такого состояния дел на предприятиях машиностроительной отрасли целесообразно разработать и внедрить комплексную систему снижения травматизма, аварийности и профессиональных заболеваний, основанную на принципах искусственного интеллекта и известных медицинских методик диагностики состояния здоровья работников предприятия.
Благодаря данному инструменту можно не только кардинально уменьшить уровень травматизма в России, а также понизить вероятность возникновения ошибок на производстве и предупреждения травм и профессиональных заболеваний.
Наибольший интерес в реализации данного направления представляет такая отрасль медицины, как иридодиагностика. Что это такое?
35
