CC BY
18
УДК 62-13:001
ПОКАЗАТЕЛЬ КОНТРОЛЕПРИГОДНОСТИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ЧАСТИ РОТОРНЫХ ЛИНИЙ И ЕГО ИНФОРМАЦИОННАЯ
НАСЫЩЕННОСТЬ
Е.А. Ядыкин
Рассматриваются вопросы анализа и обоснования приспособленности автоматических роторных линий к применению методов и средств технического диагностирования. Показано, что применение методов диагностирования наиболее эффективно для многоканальных частей роторных линий, показатель контролепригодности которых больше единицы.
Ключевые слова: автоматическая роторная линия, надежность, техническое диагностирование.
Автоматические роторные линии (АРЛ) применяют в массовых производствах: патронов спортивно-охотничьего оружия и строительно-монтажных патронов, элементов приводных роликовых цепей и деталей сельскохозяйственной техники, пищевой продукции [1-4].
Среди АРЛ выделяется класс линий, в которых контроль годности предметов обработки осуществляют контрольные роторы (КР), работающие в альтернативном информационном режиме: «годен» или «брак». В частности, к таким линиям относятся АРЛ для сборки многоэлементных изделий [5].
Качественный скачок в повышении надежности АРЛ возможен на основе применения устройств технического диагностирования. Техническое диагностирование АРЛ предполагает, что объект диагностирования может быть характеризирован посредством анализа диагностических параметров [6, 7]. Рекомендуется выбирать такие диагностические параметры, которые обладают наибольшей информативной насыщенностью, что позволяет разработать методы и средства технического диагностирования, которые требуют минимальных затрат времени и труда на проведение диагностического процесса с заданной достоверностью [8-10].
Совокупность технологических, контрольных и транспортных роторов и конвейеров, устройств автоматической загрузки и выгрузки, осуществляющая транспортно-технологическое преобразование потока предметов обработки, называется многоканальной частью (МЧ) АРЛ.
Общий поток предметов обработки в МЧ линии разделяется на постоянное число технологических подпотоков-маршрутов, под которыми понимают установленные пути движения предметов обработки по совокупности элементов МЧ, участвующих в процессе обработки, одновременного контроля и транспортирования предметов обработки от позиции приема в линию до позиции выдачи готового изделия из неё.
Процесс образования маршрутов получил название процесса маршрутизации, а периодический процесс образования с первого до И-го маршрутов - цикла маршрутизации. Известны три схемы маршрутизации, которые представляются в виде графов: простая (рисунок, а), неполная сложная (рисунок, б), полная сложная (рисунок, в).
Р,
11 О
21 О
31 о
41 О
Схемы маршрутизации в многоканальной части АРЛ: а - простая; б - неполная сложная; в - полная сложная (Р], Р2 - соответственно предыдущий и последующий ротора; у - номера позиции и ротора соответственно)
а
б
в
Числовое значение совокупности всех маршрутов определяется значением И, т.е. в течении цикла маршрутизации с КР будет получена N сигналов о работоспособности всех элементов МЧ, включая и элементы КР. Если обозначить число всех диагностируемых элементов через т, то число сигналов, приходящих на один из диагностируемых элементов МЧ, будет характеризовать условие необходимого разнообразия и, следовательно, может служить показателем контролепригодности МЧ к диагностированию
Кп = ^, (1)
т
где 8и - число сигналов У, получаемых в течении цикла маршрутизации (8и = N); т - число диагностируемых элементов МЧ.
Пользуясь выражением (1), определим приспособленность к диагностированию МЧ, имеющей одну из схем маршрутизации, представленных на рисунке, при условии, что ротор Р2 - контрольный (КР):
Л %= N 4
а) простая схема маршрутизации Кп = -= — = 0,5;
т 8
20
б) неполная сложная схема маршрутизации Кп = — = 2,22;
8
в) полная сложная схема маршрутизации Кп = — = 0,67.
Можно говорить о том, что наиболее приспособлены к техническому диагностированию МЧ, использующие полные сложные схемы маршрутизации и менее всех - простые, причем, чем большее число роторов и конвейеров образуют простую схему маршрутизации, тем менее приспособленной (контролепригодной) к диагностированию она становится.
Для МЧ, образованных тремя и более роторами и конвейерами, схема маршрутизации будет сведена или к одной из рассмотренных схем или к их комбинации.
МЧ, если в ней установлено у КР, следует разбивать на у участков, причем каждый отдельный участок должен включать один КР и все технологические и транспортные ротора и конвейеры, элементы которых непосредственно участвуют в транспортировании и формировании показателей качества предмет обработки, контролируемых данным КР.
Степень приспособленности каждого из у участков МЧ к диагностированию будем оценивать показателем контролепригодности Кп (1),
по отображающему у-й участок МЧ
Кп = ^
т
где N' = НОК({^1}, Цщ) - число сигналов с КР в течении цикла маршрутизации, характеризующего данный участок МЧ; НОК - наименьшее общее кратное; {Ц^} - число элементов МЧ у каждого из 1 технологических роторов, образующих данный участок МЧ; Цщ - число элементов МЧ
7-го КР, входящего в данный участок МЧ; у = 1, д; д - число КР или число контролируемых параметров, если на КР измеряется несколько параметров сразу; т = ^Ц1+1 - суммарное число диагностируемых элементов МЧ на 1
данном участке, включая и КР.
Цель диагностирования будет достигнута в том случае, когда Кп > 1, в противном случае возможна неоднозначность при принятии решения или неразличимость ряда допустимых состояний МЧ.
Величина показателя контролепригодности Кп в процессе функционирования АРЛ изменяется:
а) при отказе инструментального блока величина Кп увеличивается, т.к. уменьшается т число диагностируемых элементов МЧ;
б) при отказе контрольных блоков КР величина Кп уменьшается, т.к. значение т уменьшается только на единицу, а значение N' на величи-
N'
ну
ЦКу
При работе МЧ с накоплением отказов максимально возможное число отказов х контрольных блоков, при котором неразличимости нет, определяется из условия
ЛИ N
N - х-
-к] > 1.
т - х
Структура участка МЧ с точки зрения контролепригодности может быть определена:
а) при локализации (обнаружение и поиск) первого отказа, т.е. одного отказа, задается значение Кп > 1 и число контрольных блоков КР ик = с, а остальные значения определяются методом итераций из условия
НОК(и уик] = с).
Кп = ,
п Ш1+1} ' 1
б) при локализации до х-го отказа контрольных блоков в МЧ, при котором наступает неразличимость, задается значение Кп > 1 и число контрольных блоков КР ик] = с > х, а остальные значения определяются методом итераций из условия
N'
НОК({и1 },ик.) - х--
К _] ик] =с
Кп =-"-
1^} - х 1
Пример 1. Определить показатели контролепригодности МЧ участка АРЛ, состоящего из ротора штамповки с шестью инструментальными блоками и КР с четырьмя контрольными блоками.
1. Показатель контролепригодности Кп1 АРЛ при локализации первого отказа:
и1 = 6, и2 = 4, т = и1 + и2 = 6 + 4 = 10, N' = НОК(и1,и2) = НОК(6,4) = 12,
Кп1 = ^ = 12 = 1,2 > 1, п1 т 10
т.е. цель диагностирования будет достигнута, т.к. неразличимости нет.
2. Показатель контролепригодности Кп2 линии при локализации второго отказа, если первый отказ - это отказ одного из контрольных блоков, который не был восстановлен
N - ^ 12 - 12
Кп2 =-^2 =-4. = 1,
п2 т -1 10 -1
т.е. неразличимости нет.
3. Показатель контролепригодности Кп2 линии при локализации
второго отказа, если первый отказ - это отказ инструментального блока, который также не восстановлен
Кп2 == = 1,39 > 1, п2 т -1 10 -1
т.е. неразличимости нет, и процесс диагностирования может быть продолжен.
4. Показатель контролепригодности Кпз линии при локализации третьего отказа, если первый и второй отказы - это отказы контрольного блока
N '-2 Цу- 12 - 212
Кп3 =-Ц2 =-^ = 0,75 < 1,
п3 т - 2 10 - 2
т.е. наблюдается неразличимость.
В этом случае рекомендуется производить процесс диагностирования при накоплении отказов только до второго отказа контрольного блока включительно, в противном случае возможна неразличимость ряда состояний МЧ.
5. Показатель контролепригодности АРЛ при локализации третьего отказа, если до этого произошли отказы инструментального и контрольного блоков
12 - П
Кп3 =-Ц2 =-^ = 1,125 > 1,
п3 т - 2 10 - 2
т.е. неразличимости нет, процесс диагностирования может быть продолжен.
Пример 2. Определить показатели контролепригодности МЧ АРЛ, состоящей из ротора точения (Ц1= 8) ротора обрезки (Ц 2=8) и трех контрольных роторов (Ц3= 6, Ц4= 6, Ц5= 6), причем первый и второй контрольные роторы контролируют параметры качества у предмета обработки, формируемые инструментальными блоками ротора точения, а третий контрольный ротор контролирует показатель качества, формируемый инструментальными блоками ротора обрезки.
1. Разобьем МЧ АРЛ на три отдельных участка:
а) Ц1 ® Ц3 (8x6);
б) Ц ® Ц4 (8x6);
в) Ц2 ® Ц5 (8x6).
2. Так как схемы маршрутизации в МЧ идентичны (неполная сложная схема маршрутизации), то рассмотрим лишь одну из них, например
Ц ®Ц3.
3. Показатель контролепригодности при локализации первого отказа контрольного блока
=N=та6) = 24=1 > 1,
п1 т 8 + 6 14
т.е. полное распознавание всевозможных событий.
4. Максимально возможное число отказов х контрольных блоков первого КР (и к] = и 3= 6) определится
ЛН N'
N - х—
и3 л N '-т 24 -14
т -х 1 х = N-1 = 24 -1 = 3^3. из 6
Итак, чтобы была полная различимость событий в МЧ при диагностировании, не должно накапливаться более трех отказов контрольных блоков.
Таким образом, контролепригодность МЧ АРЛ может характеризоваться показателем контролепригодности Кп.
Обосновано, что методы диагностирования наиболее эффективны для МЧ, показатель контролепригодности которых Кп > 1, менее эффективны для линий, у которых 0,5 < Кп < 1.
Установлено, что при отказах инструментальных блоков значение Кп увеличивается, а при отказах контрольных блоков Кп уменьшается и при определенном числе отказов в КР значение коэффициента Кп < 1, что делает МЧ АРЛ неконтролепригодной.
Показано, что задаваясь значением Кп > 1, можно численными методами определить необходимые числа инструментальных и контрольных блоков в соответствующих роторах АРЛ.
Список литературы
1. Крюков В. А., Прейс В.В. Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий // Вестник машиностроения, 2002. № 11. С. 35-39.
2. Прейс В.В., Бондаренко Д.С. Автоматические роторные и ротор-но-конвейерные машины и линии в пищевых производствах // Вестник машиностроения. 2003. № 7. С. 37-43.
3. Цфасман В.Ю., Савельев Н.И., Прейс В.В. Роторные и роторно-конвейерные линии в производствах массовых деталей сельскохозяйственного и автотракторного машиностроения // Вестник машиностроения. 2003. № 9. С. 40-43.
4. Прейс В.В., Фролович Е.Н. Компоновка, производительность и надежность роторных машин для розлива жидких продуктов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 4-1. С. 3-14.
5. Прейс В.В. Надежность автоматических роторно-конвейерных линий для сборки многоэлементных изделий // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2003. № 10. С. 17-22.
6. Ядыкин Е.А. Комплексное решение задачи технического диагностирования многоканальной части автоматических роторных и роторно-конвейерных линий / Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение. Вып. 1. 2003. С. 319-327.
7. Прейс В.В., Ядыкин Е.А. Теоретические основы надежности и технического диагностирования многоканальных технологических систем роторных машин. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. 72 с.
8. Ядыкин Е.А., Прейс В.В. Теоретические основы технической диагностики автоматических роторных и роторно-конвейерных линий в массовых производствах // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 10. С. 9-20.
9. Прейс В.В., Ядыкин Е.А. Обеспечение надежности технологических систем роторных машин методами и средствами технического диагностирования // Производительность и надежность технологических систем в машиностроении: сб. науч. трудов междунар. научно-техн. конф., по-свящ. 85-летию со дня рожд. д-ра техн. наук, проф. Волчкевича Л.И., 20-23 мая 2015 года в г. Москве; под науч. ред. В.В. Прейса и И. Л. Волчкевича. Тула: Изд-во ТулГУ. 2015. С. 42-47.
10. Ядыкин Е.А., Прейс В.В. Оценка структурной надежности многоканальной части автоматических роторных линий на стадии проектирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 11-2. С. 437-443.
Ядыкин Евгений Александрович, д-р техн. наук, проф., jadykin@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INDEX TRACEABLE MULTICHANNEL OF ROTOR LINES AND INFORMA TION SA TURA TION
E.A. Jadykin
The problems of analysis and justification offitness automatic rotor lines to the use of methods and means of technical diagnosing. It is shown that the use of the most efficient methods of diagnosis for multichannel part of rotor lines controllability component is greater than unity.
Key words: automatic rotor line, reliability, technical diagnostics.
Jadykin Evgenie Aleksandrovich, doctor of technical sciences, professor, jady-kin@,tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state university
