CC BY
36
в автоматическом режиме, включаются три равноудаленных роликовых механизма (в состав которых входят: пневмоцилиндр, мотор-редуктор и измерительные ролики). Объект контроля (НКТ) поднимается на высоту 55 мм и тем самым попадает в непосредственный контакт с преобразователем линейных перемещений, после чего мотор-редуктор приводит во вращение ролики, на которых базируется НКТ.
Сняв измерения, НКТ укладывается на рольганговую линию и, в соответствии с показаниями на отчетно-командном устройстве (находящемся в кабине оператора), оператор определяет, в какую ячейку стеллажа направить трубу: «брак» или «годна».
Целесообразность использования ПАП повысит качество подготовки насосно-компрессорных труб к повторному использованию.
Выводы
1. Целесообразность организации очистки и ремонта НКТ обусловлено необходимостью повторного их использования при добыче углеводородного сырья.
2. Структура цеха в составе технологического комплекса по контролю, ремонту и восстановлению насосно-компрессорных труб и штанг к насосам, применяемых при добыче углеводородного сырья, сформирована по традиционной схеме организации автоматизированного производства.
3. Решение технологических задач основано на использовании современного контрольно-диагностического и подъёмно-транспортного оборудования.
Библиографический список
1. Пеннер, В. А Технологический комплекс по контролю, ремонту и восстановлению насосно-компрессорных труб и штанг к насосам, применяемых при добыче углеводородного сырья / В. А. Пеннер, А. П. Моргунов // Омский научный вестник. - 2011. - №3 (93). - С. 101-102.
2. Аверьянов, О. И. Агрегатно-модульный принцип построения гибких автоматических линий и оптимизация их структурно-компоновочных схем / О. И. Аверьянов, А. И. Дощенко, Ю. М. Золоторевский // Проектирование оптимальных технологических систем машин : сб. статей ; под ред. А. И. Дощенко, Я. Буды. - М. : Машиностроение, 1989. - 344 с.
ПЕННЕР Виктор Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Метрология и приборостроение».
МОРГУНОВ Анатолий Павлович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Технология машиностроения».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.'
Статья поступила в редакцию 05.12.2011 г.
©В. А. Пеннер, А. П. Моргунов
УДК 621 : 331.45 ». В. РЕВИНА
В. Б. ОЖЕРЕЛЬЕВ
Омский государственный технический университет
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ___________________________________
Исследуется влияние параметров работы токарного станка на уровень шума на рабочем месте оператора. Предложена модель процесса, выявлена область экстремума.
Ключевые слова: шум, оптимизация, параметры обработки, токарный станок.
На машиностроительном предприятии шум является одним из вредных производственных факторов. Воздействие шума приводит к появлению профессиональных заболеваний и может явиться также причиной несчастного случая [1, 2].
Основным источником шума на машиностроительном производстве является работающее технологическое оборудование, транспортные средства. Для снижения уровня шума используют индивидуальные и коллективные средства защиты. Однако наиболее эффективным средством борьбы с шумом является уменьшение уровня шума непосредственно в источнике возникновения.
Тенденции современного станкостроения направлены на замену механических приводов на бесступенчатое регулирование и широкое применение гидростатических и аэростатических подшипников в
опорах шпиндельных узлов вместо подшипников качения, что уменьшает уровень шума на рабочем месте станочника. Кроме того, для уменьшения шума металлообрабатывающего оборудования возможно изменение режимов обработки (резания), поскольку основными источниками шума и вибрации являются: приводы шпинделя и других движущихся узлов, привод револьверной головки, геометрия режущего инструмента, зажимные устройства и др. [3].
В настоящей работе исследовали влияние параметров работы токарного станка (подача, глубина резания, частота вращения заготовки) на уровень шума на рабочем месте оператора.
Измерения уровня шума осуществляли при помощи шумомера БУАИ 912М. Используя два цифровых процессора, БУАИ 912М может вычислять в реальном масштабе времени узкополосный спектр в частотном
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012
2Hz 16Hz 125Hz 1kHz 8kHz ACLi:
Corser: £[45]=Total_A Lev=89.0dB Tôt. S]
Рис. 1. Результаты измерений при использовании прибора SVAN 912M
диапазоне от 0,5 Гц до 90 кГц, осуществлять 1/1 и 1/3 октавный анализ (включая статистический анализ в этих полосах), измерять инфразвук. Результаты измерений могут быть представлены в единичных значениях или пиковых величинах, в виде статистических диаграмм, в спектральном или временном виде (рис. 1).
Моделью для исследования был выбран полный факторный эксперимент (ПФЭ), в котором реализуются все возможные, неповторяющиеся комбинации уровней факторов [4]. Полный факторный эксперимент позволяет описать процесс математической моделью первого порядка вида
к к
у = bo + Z btxt + Z bÿXjXj. ( i )
/=1 i^j
где у — параметр оптимизации, xi — i фактор, b — некоторые константы.
При исследовании шума от режимов работы токарного станка условия для ПФЭ следующие:
1) параметр — оптимизации уровень шума в дБА;
2) кодирование факторов: x1 — подача (S), х2 — глубина резания (t), х3 — частота вращения заготовки (n);
3) уровни варьирования факторов следующие — S = 0,23 мм/об, S . = 0,10 мм/об, t = 2,5 мм,
max ' ' m.n ' ' max ' '
t . = 0,10 мм, n = 800 об/мин, n = 270 об/мин;
min ' ' max ' тшт '
4) количество точек измерения определялось матрицей полного факторного эксперимента типа N = = 23 (где 3 — число факторов, 2 — уровни варьирования факторов);
5) порядок проведения опытов определялся по таблице случайных чисел.
Проверка дисперсий с использованием критерия Кохрена показала однородность дисперсий. Проверка адекватности уравнения регрессии с помощью F — критерия Фишера показало, что уравнение адекватно.
у =73,5 + 2,5-х1 + 2,4-х2—1,7-х3+1,5-х1-х2 + 2,7-х1-х3 —
-1,2-х2-х3 + 0,6-х1-х2-х3. (2)
После перевода в натуральные величины полученное уравнение регрессии имеет вид:
у = 73,5 + 2,5-S + 2,4-t— 1,7-n+1,5 S-t +
+ 2,7-S-n - 1,2-t-n. + 0,6-S-t-n. (3)
На основании полученных результатов и анализа уравнения (3) можно сделать следующие выводы:
Таблица 1
Номер точки j частота вращения n (об/мин) подача S (мм/об) глубина резания t (мм) Функция отклика дБА
1 375 0,10 1,5 78
3 270 0,14 1,87 70
9 20 0,23 2,19 78
1) с увеличением подачи Б (мм/об), глубины резания \ (мм) величина шума возрастает (так как коэффициенты Ь1 и Ь2 при х1 и х2 положительны), причем в наибольшей степени это возрастание зависит от глубины резания (Ь 2 > Ь1);
2) с уменьшением частоты вращения п (об/мин) снижается шум, так как Ь3 отрицателен, но влияние этого фактора менее значительно, чем глубины резания 1 (мм) и подачи Б (мм/об) (Ь3 < Ь1< Ь2);
3) наряду с линейными эффектами значимыми оказались также и эффекты взаимодействия х1х3, х1х2 и х2х3, х1х2х3, причем эти взаимодействия противоположны по своему эффекту (они имеют противоположные знаки).
Поиск экстремума функции отклика происходит путем исследования поверхности отклика методом градиентного спуска. Анализ результатов первой серии опытов позволяет выбрать направление движения в область оптимума по кратчайшему пути, проводя сравнительно небольшое число опытов.
Для поиска области экстремума двигаемся по градиенту в трехфакторном пространстве х1; х2; х3 Станок имеет ряд подач 0,65; 0,35; 0,23; 0,14; 0,10; 0,05(мм/
об) и ряд частот вращения 1250; 1000; 800; 630; 500; 375; 270; 190; 135; 95; 87; 47; 33; 20; 8(об/мин). Для движения выбираем движение по фактору — частот вращения от основного уровня п0 = 500 мм/об по следующим дискретным значениям: п1 =375; п2 = 270; п3 = 190; п4 = 135; п5 =95; п6 = 87; п7 = 47; п8 = 33; пя = 20; п1В = 8.
Выполнив вычисления, получили, что минимальные значения уровня шума будет в следующих точках (см. табл.1).
Таким образом, самый минимальный уровень шума наблюдается в третьей точке, при следующих режимах работы токарного станка: частота вращения п = 270 об/мин, подача Б = 0,14 мм/об, глубина резания 1 = 1,87 мм.
С технологической точки зрения, подбор параметров работы металлообрабатывающего оборудования обусловлен такими параметрами, как величина
припуска, шероховатость и точность обрабатываемых деталей, а также физико-механическими свойствами обрабатываемого материала. Поэтому дальнейшим направлением исследования может быть установление зависимости уровня шума от технологических параметров обрабатываемой детали.
Выводы.
1. Инструментальные исследования показали, что уровень шума на рабочем месте оператора токарного станка изменяется от 89 дБА до 78 дБА.
2. Наиболее эффективным средством борьбы с шумом является уменьшение шума в источнике возникновения за счет изменения режимов работы токарного станка (подача, глубина резания, частота вращения заготовки).
3. Используя метод полного факторного эксперимента, можно предложить зависимость уровня шума на рабочем месте оператора токарного станка от режимов работы станка.
4. Используя метод градиентного спуска установлено, что минимальный уровень шума 70 дБА для рассматриваемого токарного станка наблюдается при следующих режимах работы: частота вращения п= = 270 об/мин, подача 8 = 0,14 мм/об, глубина резания 1 = 1,87 мм.
Библиографический список
1. ГОСТ 12.2.107-85 ССБТ. Шум. Станки металлорежущие. Допустимые шумовые характеристики. — М. : Изд-во стандартов, 2001. — 12 с.
2. Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды / С. В. Белов. — М. : Юрайт, 2012. — 682 с.
3. Месхи, Б. Ч. Исследование вибраций резьбофрезерных станков как источников шумообразования / Б. Ч. Месхи // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2003. — Приложение № 5. — С. 68 — 71.
4. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. — М. : Наука, 1976. — 280 с.
РЕВИНА Ирина Вячеславовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
ОЖЕРЕЛЬЕВ Вячеслав Борисович, студент группы ЗБП-615 специальности «Безопасность технологических процессов и производств».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 22.11.2011 г.
© И. В. Ревина, В. Б. Ожерельев
УДК 621.92 : 62-242.3 П. ЦЫМБАЛЕНКО
Омский государственный технический университет
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ПЛОСКО-И ТОРЦЕШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ
Рассмотрены вопросы точности шлифования деталей на металлорежущем оборудовании при формообразовании одновременно обрабатываемых двух поверхностей. Определены погрешности, возникающие при управлении технологическим процессом шлифования поршневых колец. Разработана измерительная система, с помощью которой улучшены технико-экономические показатели — высокая точность измерения высоты колец и высокая степень автоматизации управления подналадкой станка.
Ключевые слова: точность, управление процессом шлифования, износ, подна-ладочный импульс.
Обеспечение точности и качества обработки торцевых поверхностей при шлифовании является одной из важнейших и трудных задач изготовления деталей типа дисковых фрез, поршневых, подшипниковых колец, ротора гидродвигателя и др. Задачу повышения точности колец необходимо решать комплексно, т.е. обеспечивать высокую точность не только при чистовом, но и при черновом шлифовании. Решение этих задач возможно при применении измерительных систем для управления технологическим процессом шлифования сразу обоих торцев кольца.
Основным условием обеспечения точности при шлифовании является постоянство припуска на чистовую операцию и равномерный съем металла с обоих торцев колец. Процесс обработки колец на торцешлифовальных станках требует высокого обеспечения поддержания режущей поверхности базово-го(нижнего или левого) круга в плоскости, по кото-
рой детали поступают в зону шлифования и базовой плоскости при выходе из зоны обработки. Смещение режущих поверхностей кругов вверх или вниз от базовой плоскости приводит к появлению неисправимого брака. Поддержание режущих поверхностей кругов в базовых плоскостях столиков станка перед входом в зону обработки и при выходе из нее требует от измерительных систем высокой надежности выдачи подналадочных импульсов для управления процессом шлифования, компенсии износа кругов и измерение высоты колец с заданной точностью.
Подналадка положения кругов в процессе обработки деталей является одной из форм осуществления размерных обратных связей на шлифовальных станках. Целью подналадки является компенсация износа режущих поверхностей шлифовальных кругов. Так как износ кругов ведёт к увеличению размеров деталей, то подналадка чаще всего ведётся в одну
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
