Выбор параметров управления технологическим процессом при обработке нестационарными станочными модулями Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

мальное значение искомой функции. Возвращаемым значением является вектор, содержащий значения аргументов. После получения результатов желательно выполнить проверку, как это показано в примере. Программу по приближенному нахождению корней уравнения можно использовать и в качестве самостоятельного приложения, количество неизвестных в уравнении можно увеличить, увеличив количество циклов в программе, описывающей функцию пользователя. Предложенный способ расчета глобального оптимума методом Монте-Карло

подходит не только для решения аналитических задач, но и логических, например, поиска оптимального управленческого решения. Методом можно пользоваться при моделировании протекания различных технологических процессов.

Как было отмечено выше, рассмотренный метод относится к статическим, то есть существует вероятность того, что решение будет неточным. Это заключение справедливо при малом начальном значении испытаний, при росте количества испытаний вероятность получения точного решения возрастает.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Погонпн A.A., Чепчуров М.С.

Инженерные расчеты в MathCAD 7.0 Prof. Учебное пособие. - Белгород Изд-во БелГТАСМ, 2001,-96 с.

2. Очков В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. -М.: КомпьютерПресс, 1998. -384 с. -ил.

3. Погонпн A.A. Восстановление точности крупногабаритных де-

талей машин без демонтажа в процессе эксплуатации. Горный информационно-аналитический бюллетень № 11, 2001, 0236-1493. -М. Из-

дательство МГГУ.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Погонпн Анатолий Алексеевич — профессор, кандидат технических наук, Белгородская Государственная Технологическая Академия Строительных Материалов

Чепчуров Михаил Сергеевич — старший преподаватель, Белгородская Государственная Технологическая Академия Строительных Материалов

Белянкина Ольга Владимировна - ассистент, Московский государственный горный университет

© А.А. Погонин, М.С. Чепчуров, 2003

УЛК 681.06 (07)

А.А. Погонин, М.С. Чепчуров

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРИ ОБРАБОТКЕ НЕСТАЦИОНАРНЫМИ СТАНОЧНЫМИ МОЛУЛЯМИ

бработка крупногабаритных изделий нестационарными станочными модулями в настоящее время стала основным способом восстановления их работоспособности. В последнее время разработаны новые совершенные конструкции встраиваемых и приставных станков, таких, как, например, описываемый в [4], определены параметры технологического процесса обработки.

Обработка изделия нестационарным станочным модуле требует значительных временных затрат, измеряемых сутками, или рабочими сменами. Все это время в зоне обработки должен находиться обслуживающий персонал, осуществляющий контроль за ходом технологического процесса, состоянием оборудования и режущего инструмента. Следовательно в себестоимости обработки изделия доля его заработной платы значительна [3]. А учитывая совре-

менные тенденции в развитии экономики процент себестоимости учитывающий заработную плату и отчисления на социальные нужды будет возрастать, увеличивая тем самым себестоимость. Решение этой проблемы видится в автоматизации технологического процесса, а также в автоматическом контроле за стоянием оборудования и режущего инструмента. Подобное техническое решение позволит также, вывести персонал из неблагоприятных условий работы.

Процесс перевода нестационарного станочного модуля на автоматический контроль и управление связан с дополнительными затратами на проектирование системы управления. Но все же главным является выбор параметров системы управления и оценка ее эффективности.

Началом работы на проектом является определение способа обработки, при обработка бандажей и опорных роликов цементных печей таковым является точение.

Прежде всего следует определиться с целью автоматизации процесса обработки, согласно рекомендациям приведенным в [1]: повышение производительности труда, снижение себестоимости, повышение точности, повышение качества поверхности,

обеспечение надежности работы, максимальное использование станка, максимальное использование электропривода, предохранение инструмента от поломок, а так же такие факторы, как улучшение условий труда, повышение безопасности работы, улучшение эргономических характеристик оборудования.

Под повышением производительности технологического процесса металлообработки, понимают уменьшение времени затрачиваемого на обработку одного изделия, при неизменных качественных показателях обрабатываемой поверхности, согласно формуле

Т _ ттсИ

т _ 1000га ’ (1)

где С и 1 - диаметр и длина обрабатываемой поверхности, мм; V- скорость резания, мм; Б - подача, мм.

Стойкость инструмента, мин, как цель автоматизации

Т ^ Т

тах ,

Определяется по формуле:

_^т _ !Ssn + с

__ г, т п

_ е , (2) где т и п показатели степени учитывающие материал детали, материал режущей части инструмента, условия обработки и т.п.; С - постоянная учитывающая условия обработки; У - количество проходов.

Согласно рекомендациям [2] себестоимость обработки, руб., можно вычислить по формуле:

в_ЕТ + Е Т

Т '

(3)

где Ес - стоимость станкоминуты, руб., Еи - стоимость работы инструмента за период стойкости, руб.

С учетом формул 1 и 2 формула 3 принимает вид:

Л „ ndl „ ndl

в — E------------+ E -----------. (4)

с1000VS 1000VST

Расчеты по остальным параметрам оценки технологического процесса обработки резанием достаточно широко изложены в соответствующей литературе.

Очень важным показателем оценки системы управления, является оценка ее надежности. Под, которой понимают свойство изделия сохранять способность к выполнению своих функций в течении заданного периода. Эта способность должна сохраняться даже при наличии внешних климатических и механических воздействий на само изделие и различных физико-механических процессов в его элементах. Основными количественными характеристиками надежности являются; вероятность безотказной работы P(t), частота отказов f(t), опасность (интенсивность) отказов J(t), среднее время безотказной работы Тср.

Основная формула теории надежности: t

P(t) — exp[-J A(t )dt ], (5)

0

а среднее время безотказной работы:

Т 1

Тср — -J. (6)

В том случае, если получение каких либо количественных характеристик процесса затруднено или имеется характеристика количественная оценка, которой затруднена, используют метод экспертной оценки. Степень согласованности оценок экспертов характеризуется коэффициентом конкордации (согласия) ]Ми соответствующим уровнем значимости а. Коэффициент конкордации определяется по формуле

Цель автоматизации Оценка

Повышение производительности Машинное время

Снижение себестоимости

Повышение точности

Себестоимость

Повышение чистоты поверхности

Мощность резания

Обеспечение надежности работы Надежность оборудова-

Максимальное использование станка ' \Л ния

Максимальное использование инструмента

Максимальное использование привода

Период стойкости инструмента

Сохранность инструмента

Безопасность, эргономика и т.п.

Качество поверхности

Экспертные оценки

Оценки цели автоматизации

W —-

12£(S -Sр)2

i—1_____________

m

N2 (mn - m) - N£ Tj

(7)

j—1

где N - количество экспертов; т -количество оцениваемых вариан-

N

тов; S _ ^ Я - сумма рангов,

1 а /_1

присвоенных решения. Р присвоенных всеми экспертами (Л, - ранг, присвоенный решению - м эксперт

том); s _ а_1 - среднее ариф-

ср

т

метическое суммы рангов, полученных всеми объектами;

т

Т, _ ^ (/п _ /) - показатель связана _1

ных (равных рангов, назначенных ,-м экспертом. Если все т оценок какого-то эксперта различны, Т=0, а если среди рангов есть одинако-

вые, то Т, определяется по приведенной формуле. Например, если эксперт задал ранги 1,2,3,4, то для него Т=2-2=6. Показатель степени п во всех случаях равен 3.

Коэффициент конкордации изменяется в пределах 0<№<1. Обычно согласованность считается удовлетворительной, если №>0,5; если №>0,7, то согласованность считают хорошей. При полном согласии экспертов №=1.

Величина уровня значимости а определяется по критерию Пирсона (Ф2) с (N-7) степенями свободы.

12^ (5, - Бср )2

Ж = -

(8)

Ыш(ш — 1) - 1/(ш -1) - ТТі

І =1

Все вышеизложенное можно представить схемой, изображенной на рис. 1. Условно схема разделена на две части: в левой части расположены цели автоматизации, а в правой методы оценки.

После определения цели, автоматизации, необходимо определить контролируемые параметры, а так же их связь. с параметрами управления

і=1

1. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении. / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, А.. Прохоров и др. Род ред. Ю.М. Соломенцева. -М.: Машиностроение: 1986. 256 с., ил.

2. Каяшев А.И, Митрофанов,

В.Г., Схиртладзе А.Г.. Методы адаптации при управлении станочными системами. М.: Машиностроение,

1995 - 240 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

3. Калашников А.Т. и др. Экономическая эффективность применения станков для обработки роликов цементных печей / А.Т. Калашников, Ж.В. Калачева, Л.А. Злозулева //Способы и средства механизации ремонтных и вспомогательных работ на предприятиях стройматериалов. -М., 1985. -С. 121-126 (Сб. научн. тр./ Моск.инж.-стрит. ин-т им.

В.В.Куйбышева. Белгород.технол. ин-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

т строит. мат-лов им. И.А. Гришмано-ва).

4. Погонин А.А. Новая конст-

рукция встраиваемого станка для обработки бандажей и опорных роликов цементных печей. / ж. Станки и инструменты. - М.: Машиностроение, 2001.

Погонин Анатолий Алексеевич - профессор, кандидат технических наук, Белгородская Государственная Технологическая Академия Строительных Материалов

Чепчуров Михаил Сергеевич — Старший преподаватель, Белгородская Государственная Технологическая Академия Строительных Материалов

© С.А. Богланов, Г.У. Ершов,

Е.И. Моисееко, К.И. Шахова, 2003

УЛК 622.002.5

С.А. Богланов, Г.У. Ершов,

Е.И. Моисееко, К.И. Шахова

КАЧЕСТВО ЦЕМЕНТОВАННЫХ ЛЕТАЛЕЙ БУРОВОГО ОБОРУЛОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

деталей бурового оборудова-работающего в переменных узках и интенсивного изнашивания применяются высоконикелевые цементуемые стали типа 12ХН3А ,20ХН3А, 20Х2Н4А. Несмотря на используемые процессы упрочнения, долговечность этих деталей недостаточна.

Поэтому нами проводятся работы по оптимизации марки стали и режимов ее упрочнения для увеличения долговечности деталей за счет повышения как усталостной прочности так и износостойкости. Для исследования использовались стали 12ХН3А, 20ХН3А и 20Х2Н4А.

Все стали подвергались цементации и последующей термической обработке по различным технологическим режимам. Качество цементации определяется технологическим уровнем процесса и химическим составом стали. Химический состав стали для наследственно крупнозернистых сталей, какими являются стали исследуемых марок требует нескольких высокотемпературных нагревов в процессе упрочнения т.к. размер зерна в стали влияет не только на прочностные характеристики но на технологические свойства стали. С укрупнением зерна и увеличением разнозернистости увеличивается коробление и склонность к образованию трещин. Разно-зернистость сопровождается снижением ударной вязкости после всех видов термической обработки.