CC BY
60
зации обслуживания.
Список литературы
1. Алдохин И.П., Теория массового обслуживания в промышленности. М., «Экономика», 1970. 207с.
2. Лабскер Л.Г., Бабешко Л.О., Теория массового обслуживания в экономической сфере: учеб. пособие для вузов. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. 319с.
Комаров Анатолий Владимирович, канд. техн. наук, начальник ЭМС МЗП, Россия, Тула, ОАО «Тулаточмаш»
PROBABILISTIC CHARACTERISTICS OF THE DURATION OF MAINTENANCE OF
MACHINE TOOLS
А. V.Komarov
The analysis of the time service and repair technological equipment engineering enterprise, the law defined the probability distribution of service time and its parameters.
Key words: repair, probabilistic characteristics.
Komarov Anatoly Vladimirovich, candidate of technical sciencess, chief of EMC MW, Russia, Tula, JSC "Tulatochmash."
УДК 621.922: 621.921.34
ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СМЕСИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МАТЕРИАЛОВ
А.В. Лобанов
Специфика технологии изготовления алмазного абразивного инструмента методом порошковой металлургии накладывает существенные ограничения на использование традиционного подхода оценки качества смеси по ключевому компоненту. Автор предлагает новый критерий оценки качества смеси, базирующийся на информационной энтропии системы и позволяющий учесть распределение всех компонентов смесевого продукта.
Ключевые слова: алмазный абразивный инструмент, многокомпонентные порошковые смеси.
Для приготовления алмазосодержащих и безалмазных смесей, применяемые при изготовлении алмазного абразивного инструмента методом порошковой металлургии, используются те же методы смешивания, общие для всех смесей порошкообразных материалов. Однако, специфика метода порошковой металлургии, заключающаяся в наличии смеси расплавляе-
мых при спекании компонентов, приводит к тому, что “классический” подход к оценке качества смешивания по распределению ключевого компонента не всегда приемлемы по следующим причинам:
Современные металлические связки алмазного абразивного инструмента, изготовляемого методом порошковой металлургии, являются многокомпонентными. Применяемые порошки различаются по величине и форме зерна, удельной плотности. Каждый из компонентов по-своему важен. Выделить один ключевой компонент невозможно.
Компоненты этих связок по их количественному присутствию в смеси можно разделить на три группы: основной (не расплавляемый при спекании) компонент, расплавляемые компоненты (для пропайки основного компонента при спекании) и присадки (преимущественно расплавляемые). Объемное количественное соотношение вышеуказанных групп компонентов в смеси в зависимости от марки связки изменяется в следующих пределах: основной компонент - 80-90 %; расплавляемый компонент - 1020 %; присадки - до 2 %. Таким образом, в рассматриваемом случае на роль ключевого компонента претендуют компоненты второй или третьей групп, расположение которых существенно изменяется при спекании. С этой точки зрения, качество смеси необходимо оценивать по распределению нерасплавимого основного компонента, т.е. принцип ключевого компонента исключается.
При наличии в смеси алмазных зерен становится практически невозможно приготовление шлифов. Расположение самих алмазных зерен возможно лишь в спеченных образцах или готовом инструменте.
Проиллюстрировать вышеприведенное можно на следующем эксперименте. В исследуемый смеситель типа “пьяная бочка” загружалось в каждый из двух барабанов по 1,5 кг исходной массы связки МО1. Соотношение компонентов по массе: медь —86,28 %, олово — 11,76 %, никель-марганец — 1,96%. Коэффициент заполнения емкости — 0,4. Угол наклона оси барабана к горизонту 45°. Частота вращения 80 мин-1. Время смешивания 6 часов (рекомендуемое время смешивания по существующей технологии по разным источникам составляло 1.5 и 6 часов).
В течении всего времени смешивания через каждые 30 мин из одной емкости смесителя отбирались пробы смеси. За один раз отбиралось 5 проб из разных мест барабана, каждая массой около 2 г. Для предупреждения нарушения достигнутого в смесителе распределения компонентов, проба зачерпывалась с помощью мерной емкости и пропитывалась вазелиновым маслом. Пропитанная проба пересыпалась в опрессовочное приспособление. Опрессовка осуществлялась под давлением 250 МПа, обеспечившим практически полное уплотнение брикета и удаление пор.
Из полученных образцов были приготовлены шлифы, на основе которых исследовалось содержание каждого компонента в пределах микроплощади размера 1,6 х1,6 мм. Для выявления зерен олова образцы про-
195
травливали 5 % -ым водным раствором соляной кислоты. В пределах каждой микроплощади подсчитывалось количество зерен олова и никель-марганца. Для каждого времени отбора проб было исследовано по 100 микроплощадей. Работа проводилась с применением микроскопа модели “ №о1Ы 21”, при 160 - кратном увеличении.
Критерием оценки качества смеси был выбран наиболее широко распространенный коэффициент вариации, позволяющий исключить зависимость рассматриваемого отклонения от заданной величины:
2
где с — среднее значение концентраций компонента в пробах; п — число проб; С1 — концентрация ключевого компонента в ьтой пробе.
В качестве ключевого компонента, для сравнения, были взяты следующие компоненты — олово (расплавляемый компонент) и никель-марганец (присадка). Расчеты произведены для обоих вариантов. Для сравнения коэффициент вариации был рассчитан и на основе ключевого компонента. Результаты представлены в табл. 1 и проиллюстрированы на рис. 1.
Таблица 1
Зависимость качества смеси (коэффициент вариации) от времени
смешивания
Время смешивания, ч 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
Коэффициент вариации V, % Ключевой компонент — олово
52,3 60,7 69,8 83,6 87,2 74,1 71,0 73,3 69,2 72,8 82,2 107,5
Ключевой компонент — никель-марганец
76,3 63,6 84,9 84,1 93,2 81,4 81,1 104,8 98,9 61,7 88,6 72,5
3.5 4 4.5 5 5.5 6
Время смешивания, ч
Рис. 1. Зависимость степени идеальности смеси от времени
смешивания
Как видно из графика зависимости коэффициента вариации от времени смешивания, кривые для различных ключевых компонентов имеют различную форму и не имеют общих тенденций возрастания, убывания и пиков. Каждый из ключевых компонентов дает свое оптимальное время смешивания. Кривая коэффициента вариации, рассчитанного на основе ключевого компонента меди малоинформативна.
Альтернативными критериями оценки качества смесевых продуктов, применяемых при изготовлении алмазного абразивного инструмента методом порошковой металлургии, должны быть критерии, позволяющие описывать как характер распределения отдельных составляющих компонентов смеси, так и состав смеси в целом. В их качестве могут использоваться критерии, основанные на информационной энтропии:
т
Н = I Рг ' 1°ё Рг»
г=1
где т — число состояний объектов; рг — вероятность принятия случайным объектом 1-го состояния.
Энтропия системы, состоящей из нескольких составных частей представляет собой алгебраическую сумму энтропий частей системы.
Оценка энтропии реальной смеси по результатам анализа 1 проб, содержащих ] компонентов производиться по следующей формуле:
1 1
т п
(Н V =—т I' I сг'1оёСу,
т к г=1 г=1
где к — количество проб в выборке; т — число возможных состояний объекта; п — количество компонентов в смеси; Су — концентрация ]-го
компонента в 1-ой пробе.
Но использование для оценки качества смеси энтропии системы в чистом виде нецелесообразно, т.к. она зависит не только от распределения компонентов в смеси, но и от количества компонентов, их долевого соотношения, а так же выбора основания логарифма. Необходимо сравнение энтропии реальной системы с некоторым идеальным ее значением для заданного числа и соотношения компонентов.
В качестве такого критерия оценки качества многокомпонентных смесей я предлагаю следующий критерий, названный степенью идеальности смеси П:
Но-Н )у
П = 1-
Но
где Но - энтропия идеальной в статистическом смысле системы, приходящаяся на один компонент и определяемая следующим образом:
1 т
Но =— Е с с.
т1=1
Физический смысл данного критерия заключается в следующем. Степень идеальности смеси представляет ту долю смеси, для которой соблюдается статистическое распределение компонентов.
Результаты описанного ранее эксперимента, описываемые при помощи предложенного критерия представлены в табл. 2 и проиллюстрированы на рис. 2.
Таблица 2
Зависимость качества смеси (степени идеальности смеси)
от времени смешивания
Время смешивания, ч 1 к Величина Е для компонентов: к ]=1 Энтропия системы, Н о Степень идеальности смеси. П, %
олово Никель-марганец медь
0,5 0,0871 0,0335 0,0452 0,0552 62,3
1,0 0,0725 0,0292 0,035 0,0455 75,6
1,5 0,0982 0,0356 0,0557 0,0631 86,4
2,0 0,0361 0,0163 0,0157 0,0224 30,7
2,5 0,0293 0,00892 0,0107 0,0163 22,3
3,0 0,0529 0,0285 0,0255 0,0356 48,7
3,5 0,0649 0,0259 0,0307 0,0405 54,7
4,0 0,0575 0,0324 0,0296 0,0398 54,4
4,5 0,0161 0,0345 0,0458 0,0471 64,4
5,0 0,0711 0,0444 0,0462 0,0529 72,3
5,5 0,0377 0,0163 0,0162 0,0234 32,0
6,0 0,0918 0,0541 0,0622 0,0693 94,8
8 90 Я 80 & 70 я 60
•4
Ч 50
I 40 Я зо Я 20
О ^ ^
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Время смешивания, ч
Рис. 2. Зависимость степени идеальности смеси от времени смешивания
Как видно из таблицы 2, наибольший вклад в формирование общей энтропии системы оказывают компоненты смеси, отнесенные ко второй группе. В нашем случае это оловянный порошок, а потенциально, к этой группе следует относить и алмазные порошки. На втором месте по вкладу в общую энтропию системы находится основной компонент связки. Таким образом, введенный критерий позволяет учесть все наиболее важные компоненты смеси.
Лобанов Александр Владимирович, канд. техн. наук, доц., ablobanov@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SELECTING THE MULTICOMPONENT MIXTURE QUALITY EVALUATION CRITERION
A. V. Lobanov
The diamond tools powder manufacturing technology imposes strict limitations on the applications of the conventional mixture quality evaluation approach from its key component. A new mixture quality evaluation criterion based on the information entropy in the system has been proposed; it counts for all the mixture components' distribution.
Key words: diamond tools, multicomponent powder mixtures.
Lobanov Aleksandr Vladimirovich, candidate of technical science, ablobanovamail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.941.02
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СМЕННЫХ МНОГОГРАННЫХ ПЛАСТИН
С.А. Васин, Л.А. Васин, С.Я. Хлудов, А.А. Кошелева
Предложены прогрессивные конструкции СМП, позволяющие повысить производительность и виброустойчивость обработки, а также обеспечить стружкодроб-ление при точении.
Ключевые слова: точение, резцы, дробление стружки, СМП, режущая пластина, производительность.
Механическая обработка в оборонно-промышленном комплексе (ОПК) составляет основную часть трудоемкости изготовления изделий. Следует отметить, что в настоящее время ОПК оснащен в основном оборудованием зарубежных фирм, а именно, станками с ЧПУ, «обрабатываю-
199
