CC BY
37
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
12. Семов А.А. Роль гиперфункционалов в гипертрейс преобразовании и повышение надежности распознавания 3D объектов // Надежность и качество: труды Международного симпозиума, Т. 1. - Пенза: Изд-во ПГУ.- 2014. - С. 393-396.
13. Fedotov N.G., Mokshanina D.A. Recognition of halftone textures from the standpoint of stochastic geometry and functional analysis // Pattern Recognition and Image Analysis, Advances in Mathematical Theory and Applications. - 2010. - Vol. 20. - № 4. - P. 551-556.
14. Fedotov N.G., Mokshanina D.A. Recognition of images with complex half-tone texture // Measurement Techniques. - 2011. - Vol. 53. - № 11. - P. 1226-1232.
15. Nikolay Fedotov, Sergey Romanov, Daria Goldueva Application of triple features theory to the analysis of half-tone images and colored textures. Feature construction along stochastic geometry and functional analysis. Computer and Information Science // Canadian Center of Science and Education Canada. - 2013. - Vol. 6. - № 4. - P. 17-24.
16. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
17. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
18. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
19. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
20. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
УДК 620.178.162.43 Недорезов В.Г., Цыганков А.И.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ИЗНОСА КОНТАКТНОЙ ПАРЫ ПОТЕНЦИОМЕТРА НА НАДЕЖНОСТЬ ЕГО РАБОТЫ
Введение
Потенциометр является регулируемым делителем электрического напряжения, представляющим собой резистор с подвижным отводным контактом - движком, при этом коэффициент деления потенциометра является функцией угла поворота движка относительно резистивного элемента [1].
Потенциометры нашли применение в антенных станциях наземного и бортового базирования, рулевых приводах и приводах механизации крыльев летательных аппаратов, измерительных и исполнительных механизмах дорожно-строительных машин, системах наведения, подъемных кранах, станках с ЧПУ и т.д.
Несмотря на появление в настоящее время цифровых потенциометров, интерес к проволочным потенциометрам не ослабевает. К числу причин сохранения их популярности следует отнести хорошие точностные характеристики и высокую надежность. Износоустойчивость отдельных образцов может достигать 5 млн. циклов работы. Однако, не редки случаи, что уже при нескольких тысячах циклов наблюдаются кратковременные нарушения контактирования. С целью выяснения причин, из-за которых это происходит, было проведено данное исследование.
Основная часть
Резистивные элементы экспериментальных образцов потенциометров были намотаны проволокой без изоляции на металлические каркасы из алюминиевого сплава с электроизоляционным анодированием.
При дальнейших испытаниях этих потенциометров на износоустойчивость [2] (1 млн. циклов) у некоторых образцов из сплава ПдВ-20 в процессе испытаний наблюдалось кратковременное нарушение контакта.
Исследование резистивных элементов на растровом электронном микроскопе (РЭМ) показало [3], что у потенциометров на контактных дорожках имеются продукты износа (рис. 1). При удалении продуктов износа и при повторном контроле контактирование не нарушалось.
Таким образом, можно предполагать, что причиной нарушения контактирования является наличие на контактной дорожке продуктов износа контактных пар [4].
Накопление продуктов износа происходит между витками поперек контактной дорожки, вследствие чего вероятность встречи скользящего контакта с частицами износа увеличивается.
Затрудняются также условия очистки контактной дорожки от частиц, накопленных между витками.
Рисунок 1 - Изображение резистивного элемента загрязненного частицами износа, полученное при помощи РЭМ
Все это приводит к тому, что с увеличением износа контактных пар, увеличивается вероятность нарушения контакта, чем меньше износ сплавов, тем лучше контактирование.
Просмотр обмоток после испытания на РЭМ с системой рентгеноспектрального микроанализа не обнаружило разницы в химическом составе проволоки и частиц износа, за исключением более высокого содержания кислорода в частицах износа.
Токовая нагрузка потенциометров не устраняла нарушений контактирования. Это указывает на то, что окисные пленки в данном случае не могут быть приняты причиной нарушения контакта. Окисление поверхности сплавов на основе благородных металлов, очевидно, достаточно мало.
Поскольку, как показали эксперименты, частицы износа имеют металлическую природу, возникает вопрос, почему эти частицы вызывают нарушение контактирования. Здесь возможны следующие причины:
Если считать, что нарушение контакта происходит за счет мгновенного отрыва упругого скользящего контакта от резистивной проволоки в момент его перескакивания через частицу износа (что возможно только при малой жесткости пружинного контакта и при малых контактных давлениях), то в данном случае частицы эти могут быть как токопроводящими, так и изоляционными.
Если при нарушении контактирования не происходит мгновенного отрыва контакта от резистив-ной проволоки и от самой частицы, то в этом случае нарушение контакта возможно, если частицы износа обладают большим электросопротивлением.
Можно предположить, что частицы износа, отделившись от основного материала, обладают уже другими свойствами (нетокопроводность).
Вполне вероятно, что диспергированные частицы покрываются слоем окислов, так как условия для этого благоприятны: происходит сильная деформация частиц в процессе трения, что приводит к их повышенному окислению (фрикционное окисление) [5]. А поскольку частицы эти мелкодисперсные, они имеют низкую электропроводимость и при малых контактных давлениях приводят к нарушению контакта. Наличие окисных пленок на продуктах износа подтверждается рентгеноспектральным микроанализом, то есть более высоким процентным
содержанием кислорода в частицах, чем в основном материале проволоки.
Заключение
Любая частица металла, полученная за счет его износа, может стать абразивной, особенно если она затвердела за счет наклепа или окислилась. Окисление же может сделать частицы более твердыми и абразивными и увеличить износ.
На основании выше изложенного, можно сделать следующие выводы и практические рекомендации:
Налет на рабочих дорожках потенциометров содержит мельчайшие металлические частицы материала обмотки и контакта, которые являются одной из основных причин мгновенных потерь контакта на потенциометрах. Для борьбы со скоплением частиц износа на контактной дорожке следует: а) выдерживать определенный зазор между витками резистивной проволоки, в который будут проваливаться частицы износа; б) изготавливать каркасы с определенным радиусом закругления рабочей поверхности с целью предотвращения их накопления в межвитковом пространстве.
Для каждой конкретной контактной пары существует оптимальное контактное давление, при котором износ минимален, а потенциометр обладает максимальной надежностью по контактированию в течение определенного времени.
Для повышения надежности потенциометров можно применить метод резервирования, то есть применить две электрические запараллеленные контактные пружины. При этом вероятность того, что, по крайней мере, одна из пружин не потеряет контакта, будет существенно повышена.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.Т. Белевцев «Потенциометры». М.: Машиностроение. 1968.
2. ОСТ В 25 21-86 «Потенциометры прецизионные проволочные. Общие технические условия» с дополнениями и уточнениями, изложенными в ОСТ В 25 26-87.
3. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
4. В.Г. Недорезов, А.И. Цыганков «Особенности контроля микроструктур методами электронной микроскопии»: Статья. - Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Том 2. 2014.
5. Е.А. Кузнецов «О причинах устойчивого нарушения контакта потенциометров»: Статья. - Авиационная промышленность, №2. 19 65.
6. Стюхин В.В. САПР в расчёте и оценке показателей надёжности радиотехнических систем / Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 287-289.
7. И.В. Крагельский «Трение и износ». М.: Машгиз. 1962.
УДК 615.035.4 Цуриков С.А.
ФГБОУ ВПО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ КОМПЛЕКСОВ МОНИТОРИНГА ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ ОБСТАНОВКИ
В современном мире загруженность автомобильных дорог растет с огромной скоростью. Растет и число ДТП ввиду загруженности магистралей, плохих погодных условий, несвоевременного ухода за дорожным покрытием. За рубежом для снижения вероятности ДТП и аварийности в городе применяются комплексы систем оценки дорожной обстановки. В России данные программы находятся в стадии разработки.
В Финляндии применяются системы фирмы VAISALA. Используются дистанционные датчики состояния дорожного покрытия, датчики текущей погоды, датчик видимости.
Все эти устройства используют для питания от промышленной сети переменного тока, который преобразуется с помощью блоков питания в постоянный ток нужной величины. Например, у датчика видимости PWD 10/20/50 максимальное значение потребляемой мощности 3Вт, 15-20В постоянного тока; для дополнительных нагревателей колпака требуется дополнительно 65Вт [1].У датчика текущей погоды PWD 12 потребляемая мощность составляет 6Вт, 12-50 В постоянного тока[2]. Для дистанционного датчика состояния дорожного покрытия DSC 111 необходимо напряжение питание значением 9-30В, максимальный ток при этом составляет 0,25 А , средняя потребляемая мощность 1,2-1,9Вт [3].
Нами предлагается использовать альтернативные источники электроэнергии для датчиковой аппаратуры. В данном случае - это кинетическая энергия вибрации дорожного полотна. Для преобразования кинетической энергии в электрическую можно использовать электромагнитные, электростатические и пьезоэлектрические преобразователи.
Магнитоэлектрические преобразователи состоят из магнитов и катушек (рисунок 1). Магнитное тело под действием внешней кинетической энергии перемещается, магнитное поле проходящее через катушку изменяется и в катушке наводится эдс взаимоиндукции.
Электромагнитный преобразователь впервые полностью изготовили по МЭМС-технологии ученые школы электроники и компьютерной техники Университета Саутгемптон (Великобритания) а и отделения микросистем Университета Фрайбурга (Германия). Электромагнитный микропреобразователь генерировал мощность 4 6мкВт (или ~30% колебательной энергии внешней среды) при его объеме всего 0,1см3. Преобразователь содержит четыре магнита, укрепленных на подвижной консоли, которая перемещается в катушке индуктивности (ускорение 0,59 м/с при резонансной частоте 52Гц)[4].
