Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 36

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

Предъявляются новыетребования к средствам измерения параметров технологического процесса(ТП), к средствам передачи информации в управляющие компьютерныесистемы, к способам обработки этой информации и алгоритмам выработкиоптимальных рекомендаций поддержания ТП в требуемом режиме.Возникает необходимость автоматизированной выработки рекомендацийпо корректировке ТП при плановом изменении внешних факторов:использовании нового сырья и материалов, изменении цен, и т. д.Уменьшается степень влияния на качество продукции субъективногофактора.239С точки зрения технологии производства качество продукции будетобеспечено, если все параметры, существенно влияющие на качество продукции,включены в перечень контролируемых параметров, контролируемые параметры находятся в требуемых пределах.Для такого сложного в технологическом и конструктивном планеизделия, как шина, процесс производства которого начинается с обработкиразнородного сырья и материалов (каучук, технический углерод и другиеинаполнители, химикаты более чем 20 наименований, корд, бортоваяпроволока, и др.) и включает в себя множество переделов (смешениематериалов с целью изготовления сырой резины, пропитка иобрезинивание корда, заготовка деталей шины, многостадийный процесссборки шины, формование, вулканизация, и др.), количествоконтролируемых и регулируемых параметров N измеряется сотнями.

Длякаждого из них установлены нормы Ai (i = 1, 2 …, N) и допустимыеотклонения от норм - допуски Ai. Как правило, значения Ai и Ai:устанавливаются эмпирически.Число показателей М, характеризующих качество готового изделия,существенно меньше, около 10. Сюда входят показатели Вj (j = l, ..., M) масса шины, габариты, жесткостные характеристики, значениямаксимальной нагрузки на шину и максимальной скорости, сцепныесвойства, потери на качение, гарантийный пробег, показатели шума,силовой и геометрической однородности, комфортности и проч. Допускина эти показатели Bj определяются требованиями заказчика,конъюнктурой рынка и существенно влияют на конкурентоспособностьизделия.Очевидно, что не все из N показателей Ai, характеризующих ТПизготовления шин, одинаково существенно влияют на М показателей Bj,характеризующих качество готового изделия.

Встает задача выбора из Nпоказателей N*, наиболее важных для получения качественного изделия.Эту задачу можно решить тремя способами [284]. Первый способ метод экспертных оценок. Он состоит в том, что наиболееквалифицированные специалисты в данной области знаний, основываясь240на своем опыте, объявляют некоторые показатели из всех имеющихсянаиболее важными, считая при этом, что остальные показатели могутрассматриваться как фоновые, шумовые, влияние которых на качествопродукции не превышает некоторого допустимого значения.Второй способ можно назвать «из первых принципов».

Здесьиспользуются результаты фундаментальных исследований (теоретических,экспериментальных,компьютерных),позволяющиеполучатьаналитические соотношения между (некоторыми) параметрами ТП,включая свойства сырья, материалов и полуфабрикатов, образующихся впроцессе производства, и показателями, характеризующими качествоготовой продукции - шины. Из анализа этих соотношений нетрудноопределить наиболее значимые параметры.Наконец, третий способ отбора N* наиболее значимых показателейиз общего их числа N состоит в применении статистических методов [285,286]. Если для достаточно большого числа однородной продукции (шинодного размера и модели, с использованием одинаковых материалов итехнологии изготовления) измерить значения Ai всех N показателей, тоизвестные математические и статистические приемы позволят определитьналичие корреляции между конкретными показателями ТП и параметрамикачества шин, степень этой корреляции.

Кроме этого, статистическиеметоды позволяют прослеживать стабильность работы оборудования,величину разброса измеряемых показателей в зависимости от различныхфакторов, как объективных (качество сырья, температура и давление пара,степень изношенности оборудования, и др.), так и субъективных(мастерство сборщиков шин, аккуратность наладчиков оборудования, идр.).Переход к автоматизированному шинному производству, кромеочевидных преимуществ в повышении производительности и снижениисебестоимости, позволяет в большой степени избавиться от субъективногофактора.Автоматизированное шинное производство легче оборудоватьдатчиками, измеряющими значения Ai и Bj.

Вопрос об установкесоответствующих датчиков решается после выявления статистическими241методами наиболее значимых показателей ТП шинного производства.Все три описанных способа определения наиболее значимыхпоказателей рекомендуется применять в комплексе. Вначале экспертыустанавливают предварительный перечень показателей, используярекомендации, разработанные в результате проведенных научныхисследований. Для этого предварительного перечня применяютстатистические методы, в результате чего выявляется оптимальность,избыточность или недостаточность использованных показателей.

Приизбыточности числа показателей отбрасывают наименее значимые. Принедостаточности вновь собирают экспертов, которые решают, какиенеучтенные ранее показатели ввести в рассмотрение. Таким образом,процесс повторяется до достижения оптимума. Как уже отмечалось выше,оптимум может определяться разумным соотношением доли неучтенных(фоновых) факторов и сложностью организации автоматизированногоизмерения контролируемых параметров. (Безусловно, контроль всех Nвозможных параметров был бы идеальным решением проблемы, но,очевидно, это дорого).Изложим кратко некоторые математические соотношения,позволяющие установить количественную связь между критериямикачества шин и параметрами ТП.Проблема выбора адекватной регрессионной модели ТП достаточноподробно описана в литературе [287]. Отметим лишь, что наиболее частоиспользуют степенные зависимости, начиная с наиболее простой линейноймодели без учета взаимодействия параметров.

Это во многих случаяхоказывается оправданным, если колебания Ai малы по сравнению свеличинами Ai.Однако для решения статистическими методами задач оптимизациипараметров модели уравнения должны содержать не только линейныечлены. Это требование обусловлено следующими очевиднымисоображениями. Многие показатели качества шины имеют экстремальныйхарактер. Например, дисбаланс шины ухудшается при отклонениях длиныпротектора от оптимального значения как в одну, так и в другую сторону.Следовательно, указанная зависимость не может быть линейной.

Для ее242описания требуется полином не менее чем второй степени. Если, крометого, имеется влияние значения какого-либо параметра на степень влиянияна показатели качества других параметров, то следует использовать членыс произведениями взаимосвязанных параметров.Запишем уравнения для полиномиальной модели с учетом парныхкорреляций второй степени:N*2N*i 1i  N * 1В j  C 0   C ij  A i C ij  A2iN  A p  A q NrC iji  2 N * 10 p,q  N *pq(5.3.1)(j = 1, 2, …, M).Cij - численные коэффициенты, подлежащие определению.Нетрудно показать, что соотношение для числа коэффициентов Ncимеет вид:N  1N r  N c  1  N  2 2(5.3.2)Чтобы решить каждое из М уравнений (5.3.1), т.е.

найтикоэффициенты Сij, поступают следующим образом. Для L испытываемыхшин определяют показатели Аi (i=1, ... , N*) и Bj (j=l,...,М) и для каждойшины под номером s (s=1, ..., L) записывают систему уравнений, линейныхотносительно Сij:B (js )N C0  i 1C ijA (i s )2C ijA (ps )i  N  10 p N Nr C ijA (ps ) A (qs )(5.3.3)i  2 N 10  ( p, q ) N pq(s=1, … , L)Общее число испытанных шин L должно удовлетворять двумусловиям: 1) L должно представлять существенную выборку (напомним,что существенной, или репрезентативной, считается такая выборка, всеиспользуемые моменты которой отличаются от моментов генеральнойфункции распределения не более чем на некоторую допустимую величину[274]); 2) L » Nc.Первое из указанных требований обусловлено необходимостьюзнания статистических характеристик (моментов) «случайных» величин Аi243и Bj (среднее значение, дисперсия, и т.д.), второе необходимо для решениясистемы (5.3.3) с использованием метода наименьших квадратов [286].Для определения Сij требуется решить систему L линейныхалгебраических уравнений.

Так как L достаточно велико (до несколькихсотен), то необходимо использование компьютерных методов. Навычислительных подробностях здесь останавливаться не представляетсявозможным. Отметим лишь, что используемые методы в достаточнойстепени стандартные.После определения коэффициентов Сij осуществляется процедураконтроля правильности их определения (достаточности показателей ТП,входящих в число N*). При этом используются критерии экстремальности,симметрии, и др. Например, если в соотношение (5.3.3) подставить«идеальные» значения показателей Аi, то соответствующая величина Bjдолжна стать экстремальной (если Bj - один из показателей силовойнеоднородности шины, то Bj  0).С помощью уравнений (5.3.3) может быть проведено сравнениетеоретических предсказаний о степени и характере влияния тех или иныхпоказателей ТП на качество шины с результатами статистическогообобщения эксперимента.

Характеристики

Список файлов диссертации