Диссертация (1024744), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Весьма важно качество измерительной информации придиагностике и прогнозирующем мониторинге технического состоянияинструмента и оборудования. Слабая прослеживаемость эталонной базы,низкий уровень точности измерений, отсутствие универсальных техническихрешений, регистрация лишь аварийных и предаварийных ситуаций –свойственны современным системам технической диагностики, которые27являются причинами того факта, что на сегодняшний момент ни одна отрасльпромышленностиремонтов.неушлаотсистемыпланово-предупредительныхЕсть отрасли промышленности, на которых такая ситуациясказывается особенно остро, например металлообрабатывающая.
В своюочередь повысить производительность возможно, в том числе за счетперехода к ремонту по фактическому состоянию узлов станка от плановопредупредительных ремонтов, при которых оборудование выключается изпроизводственного процесса на некоторое время. Соответственно точностьобработки среди прочих зависит от состояния режущей кромки инструмента,зная фактическое значение износа которой, возможно перейти к оценкепогрешности обработки еще до контрольной операции, то есть уже во времяоперации точения. Однако, для успешного решения вышеописанных задачнеобходимо создание измерительных систем, удовлетворяющих следующимкритериям:- низкий уровень погрешности измерения рабочих характеристикмашины;-широкаяноменклатурадиагностируемыхвидовотказаинеисправностей в работе машины;- высокая степень корреляции между характеристиками объектадиагностики и параметрами многофакторной математической модели егоработы;- неинвазивность метода диагностики и его универсальность поотношению к совокупности однотипных объектов диагностики;- стоимость, не превышающая 10% от стоимости диагностируемоймашины;- возможность встраивания в программную оболочку системы ЧПУстанка.Всоответствииснаправлениямиразвитияотечественнойпромышленности, таких как подпрограмма «Развитие отечественногостанкостроения и инструментальной промышленности на 2011-2016 годы»28Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» на2007 - 2011 г.г., Государственная программа Российской Федерации"Развитие судостроения на 2013 - 2030 годы" и других, имеющих важноезначение для развития отраслей национальной экономики регионов России истраны в целом можно выделить некоторые из задач:-разработкаиподготовкасерийногопроизводстваконкурентоспособных импортозамещающих средств машиностроительногопроизводствавчастиобеспечениядиагностированиямеханообрабатывающего оборудования и инструмента, необходимых длятехнологическогоперевооруженияроссийскихстратегическихмашиностроительных организаций;- создание новых видов измерительного оборудования, в том числеспециализированных средств измерения размеров, формы и параметровкачестваповерхности,обеспечивающихпроизводствопрецизионногомеханообрабатывающего оборудования и инструмента;-обеспечениетехнологическогоперевооруженияорганизацийроссийского машиностроения и процесса постоянного воспроизводства исовершенствования применяемых ими технологий производства;- повышение конкурентоспособности отечественной промышленности;-созданиеуникальныхинформационныхпроизводственныхтехнологий на новом метрологическом уровне;- создание опережающего научно-технического задела, отработкаперспективных и прорывных критических технологий в машиностроении;- создание нового перспективного ряда продукции и модернизациясуществующего.При этом к металлорежущим станкам предъявляются постояннорастущиетребованиякточностиобработки,увеличениюпроизводительности и надежности.
Однако применяемое измерительное иконтрольно-диагностическоеоборудование,приборыисредстваметрологического обеспечения не всегда позволяют в полной мере получать29достоверные и своевременные сведения о техническом состоянии объектов.Отсутствуют также технические средства оценки функционирования исистематического мониторинга текущего технического состояния станковпоследовательно на этапах изготовления, эксплуатации и ремонта.
Все этосвязано с низким метрологическим уровнем имеющегося диагностическогооборудования станков.Вместе с тем, совокупность погрешностей металлорежущих станков,включая геометрические, кинематические, упругие, динамические и многие другие,в достаточной мере отражена как в нормативных отечественных и зарубежныхдокументах, так и в научной литературе [34-38]. В то же время современныеавтоматизированные технологические системы не могут в полной мередиагностироваться в процессе эксплуатации при использовании толькотрадиционных подходов. [39]В связи с этим необходима разработка новых научных и инженерныхрешений, основанных на фундаментальных исследованиях и достиженияхметрологии, уточненных методов расчета динамики станков в режимефункционирования,созданиепринципиальноновогопоколениямногофакторных математических моделей.
[34,39,40,41].Интенсивные исследования в области применения измерительных иконтрольных систем для металлорежущего оборудования и инструментаведутся во всем мире: в США – НИСТ, национальная лаборатория ЛоуренсавЛиверморе,Окриджскаянациональнаялаборатория,Мичиганскийуниверситет, Иллинойский университет, университет шт.
Мэриленд, фирмы«Монтроникс»,«Ингерсоллмиллингмашин»иTPS,вКанаде-Национальный исследовательский совет Канады, университет британскойКолумбии, университет Виктории и фирма «Мемекс - электроникс». ВЕвропе в области контроля станков и инструмента имеют активныепрограммы: в Германии - RWTH Aachen, университет Пассау, институтФраунгофера, фирмы «Роберт Бош», «Прометек», исследовательский30институт WZL и Ганноверский лазерный центр; в Испании – фирмы«Текникер», «Соралюче», «Икерла».
В Японииактивные программы имеют следующие организации: университет Нагойи,университет Кобе, университет Кейо, исследовательский центр материаловфирмы «Мицубиси» и многие другие [42].Широкоеиспользованиесредствдиагностикиотечественнымипредприятиями позволит увеличить срок службы станков и износостойкостьинструмента за счет выбора оптимальных режимов обработки и существенноснизить экономические затраты. В исследованиях станков преимущественнопреобладают виброакстическиеметоды и их различные модификации итехнические решения. [43-48]Следуетотметить,чтореализованывпроизводствепопыткипостроения комплексных диагностических и информационно-измерительныхсистем на базе существующих подходов, в основном виброакустических илиизмерения температуры и температурных полей.
[49,50,51,52]1.2.Формированиекомплексазадачинформационно-метрологического сопровождения поддержки жизненного цикла идиагностики объектов машиностроенияСложившееся в стране обстановка предъявляет качественно новыетребования к метрологическому обеспечению производства к эксплуатациипромышленной продукции. Причина этого – износ основных фондов, невосполняемых должным образом поставками новой техники.Особую значимость при этом приобретают вопросы надежности,безопасности систем, информационного метрологического обеспечения,связанные с оценкой прочности, оценка остаточного ресурса, текущеготехнического состояния, а также прогноз поведения сложных техническихсистем с целью аварийной защиты. [53,54]Следует отметить, что анализ и принятие решений осуществляется наоснове следующих информационных параметров [55]:31- интервалы времени, определяющие долговечность конструкцийсоответствуют величинам от 100 сек.
до 100 лет;- температурный диапазон от (-270) до 10000 ºС;- количество циклов нагружения от 10 до 1012 ;- временные ресурсы от 0,001 сек.;- размерные дефекты от 0,01 до 1000 мм.Такой широкий диапазон полностью обеспечивается существующимиметодамиисредствамирасчетовнаосновеанализаполучаемойизмерительной и расчетной информации.
Однако для прогнозирования ипредупреждения аварийных ситуаций и катастроф необходимо внедрятьсущественно новые подходы. [56,57]С целью диагностики, прогноза безаварийной работы, повышенияресурса, обеспечения безопасности эксплуатации циклических машин имеханизмов существует комплекс разработок, включающий в себя [58]:- диагностику состояния оборудования и его основных элементов всоответствии с требованиями нормативно-технической документации;- непрерывный мониторинг и диагностику элементов циклическихроторных систем по параметрам вибросостояния;- непрерывный и дискретный мониторинг на основании результатовтекущихизмеренийпрогнозеаварийныхивнештатныхрежимовэксплуатации.Специалисты и ученые выделяют несколько основных направлений,получивших развитие в ближайшее время [58]:-диагностиканавсехстадияхжизненногоцикласложноготехнического изделия, в том числе объектов машиностроения;- определение рисков возникновения техногенных аварий и катастроф;- мониторинг и оценка рисков в процессе эксплуатации.В то же время, следует выделить группу задач непрерывнойэксплуатации сложных технических систем – объектов машиностроения[40,59].
В процессе эксплуатации одной из ключевых задач является32диагностика технического состояния функционирующего объекта. При этомдля сложных циклических объектов машиностроения и вспомогательногооборудования, не выработавших ресурс, требуются фундаментальноенаучноеобоснованиевозможностипродленияработыоборудования,учитывая, что для полного обновления отечественного парка необходимопорядка 10-15 лет.Существующие и широко применяемые технические средства иметоды диагностики основаны преимущественно на виброакустическихпринципах. С метрологической точки зрения они обладают точностью от0,01 до 10% в зависимости от типа, номенклатуры, решаемых задач и т.п.Поставленные задачи приводят к необходимости создания системнепрерывногопрецизионногоизмерительноговычислительногосопровождения, а также измерительных технологий построенных на ихоснове в целях поддержки жизненного цикла объектов машиностроения, атакжеихаварийнойзащиты.
Подобныеизмерительныетехнологииобеспечивают получение информации о состоянии функционированияциклических систем, а также реализуют возможность дистанционнойпередачиинформациив режиме реальноговременидля принятияоперативных решений в информационно-аналитические центры. Примерамитаких решений могут стать когнитивные центры административных и бизнес- структур [60].Налицо острая потребность в средствах и методах прецизионногопрогнозирующего мониторинга технического состояния функционирующихобъектов. Для этого стабильность параметров контролирующей системыдолжна быть существенно выше стабильности параметров контролируемогообъекта.
Наибольшую стабильность гарантируют средства измерениявремени и частоты, и целесообразно положить их в основу методикпрогнозирующего мониторинга технического состояния объектов с медленноэволюционирующими параметрами. [61,62]33Принятие решений в таких системах должно быть основано наоперативной прецизионной измерительной информации, асистемыпринятия решений должны функционировать в автоматическом режиме “вбыстром времени” [60].Целью работы является создание информационной измерительнойтехнологии прецизионного сопровождения и поддержки жизненного циклаобъектовмашиностроения.комплексазадачДлярешениянеобходимоинформационно-метрологическогоформированиесопровождения,диагностики и аварийной защиты объектов машиностроения.1.2.1.Задачиметрологическогосопровожденияциклическихобъектов машиностроения в теплоэнергетикеВ настоящее время основным методом оценки технического состояниятурбоагрегатов (ТА), кроме вибродиагностики, является периодическийконтроль таких параметров, как электрические характеристики изоляции,наличие износа частиц в масле подшипников и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
