pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Испытание реализуется в режиме автоматизированного эксперимента и состоит из последовательных циклов, число которых должно быть Рис. 17.1. Структурная схеа испытательно-диагнос- тического комплекса (а) и ансамбль траекторий пол- зуна шпиндельной бабки (б) достаточным для статистической обработки результатов. Каждый цикл осуществляется при определенном сочетании факторов, влияющих на параметры траекторий, и полученные траектории каждой опорной точки являются реализациями некоторого случайного процесса, характеризующего движение рабочих органов станков при его эксплуатации. Параметры каждой траектории определяют с помощью измерительного комплекса и их значе,ния вводят в ЭВМ, где осуществляются необходимые расчеты.
В измерительном комплексе имеется диагностическая аппаратура для оценки состояния отдельных элементов станка, их тепловых полей, виброакустических сигна- данные по изностойкости материалов тех пар туения, которые определяют точность станка (направляющие, винтовые пары, опоры шпинделей) и используются для прогнозирования его параметрической надежности, информация о требуемой точности обработки и погрешностях, вносимых компонентами технологической системы (инструментом, приспособлением и др.), а также требования стандартов и нормативов, которые используются для расчета областей работоспособности.
Одним из основных процессов управления испытанием является формирование сигналов управления на основе полученных законов распределения входных параметров. Поскольку испытание состоит из У циклов (обычно Л/=100...150), то необходимо формировать набор значений входных данных для каждого цикла.
Выбор значений входных варьируемых параметров У осуществляют двумя методами (рис. 17.3). Первый метод (рис. 17.3,а) заключается в непосредственном применении принципов статического испытания (метод Монте-Карло) „когда для каждого цикла испытаний выбираются (разыгрываются) фиксированные значения входных параметров У с учетом их законов распределения ~(2).
Затем эти значения преобразуются в сигналы управления режимом работы станка и программными нагрузочными устройствами, создающими на станке имитацию обработки. Измерение выходных параметров станка Х (параметров траекторий его рабочих органов) позволяет оценить отклик системы на данное воздействие и после проведения всех Й циклов испытания получить законы распределения выходных параметров ~(Х)„характеризующие точность станка. Эти законы являются полной характеристикой областей состояний и отражают все разнообразие возможных условий эксплуатации станка, поскольку они учитывают стохастическую природу входных воздействий.
Такой метод целесообразно применять при достаточно стабильных статистических характеристиках условий эксплуатации станков. Если эти условия изменялись или надо оценить параметрическую надежность станка при его работе в других сферах производства, надо проводить новый цикл испытаний. Второй метод (рис. 17.3,6) выбора значений варьируемых параметров У позволяет проводить полный цикл испытаний один раз и затем использовать полученные результаты для оценки выходных параметров Х при различных статистических характеристиках входных параметров.
Для этого значения входных параметров выбирают на основе применения методов планирования многофакторного эксперимента. Стклик системы на воздействие варьируемых параметров позволяет найти функциональную зависимость между входными и выходными параметрами: Х;=~р(Уь Я2, ..., Я„). Часто такая зависимость может быть представлена в виде полиномиального уравнении. Рассматривая аргументы этого уравнения как случайные величины со своими законами распределения, можно получить закон распределения входного параметра, также применяя метод Монте-Карло.
При данном методе закон ~(Я) получают расчетным путем на ЭВМ, и при изменении законов распределения входных параметров дополнительных испытаний не потребуется. Испытательный стенд (см. рис. 17.1 и 17.2) включает объект испытания (станок), программные нагрузочные устройства, измерительный комплекс для оценки параметра траекторий и комплекс для измерения диагностических сигналов. ИспытатеЛьный стенд является основным источником информации о выходных параметрах испытуемого образца станка. После каждого цикла испытаний в память машины вводят параметры данной реализации измеряемой траектории движения узла станка.
После проведения всех У циклов испытаний получают массив данных по параметрам всего ансамбля траекторий, после статистической обработки ко- Рис. 17.3. Схемы формирования входных данных 17.1. Перечень прикладных программ для проведения программного испытания металлорежущих станков Подпрограмма Входные данные Результат Примечание 1. Формирование входных данных 1.1 Расчет рабочих нагрузок, скоро- стей перемещений и положения рабочих органов Параметры изгоовляемых деталей, режимы их обра- ботки Используются фор- мулы теории реза- ния Рабочие нагрузки и перемещения в функции технологического процесса Результаты реали- зации подпрограм- мы 1.1 Расчет законов распределения сил, действующих на узлы стан- ка, скоростей перемещений и положений узлов Выборка деталей должна быть пред- ставительной Законы распреде- ления в числовой или аналитической форме Расчет законов распределения Спектры внешних внешних воздействий — силовы воздействий (динамических) и тепловых Формирование комбинаций значений варьируемых параметров по методу Монте-Карло (см.
рис. 17.3, а) Законы распределения варьируемых параметров Значения комбинаций варьируемых параметров для всех циклов ис- пытания Число циклов ис- пытания должно быть достаточным для статистической обработки (обычно й= 100...150) Формирование комбинаций значений варьируемых параметров с применением методов планирования эксперимента (см. рис. 17.3, б) Диапазон измене- ния и уровни варь- руемых параметровв Получение выход- Применяются под- нцх сигналов с ис- программы 1.4 или пытательного стен- 1.5 да Управление испытанием (программными нагрузочными устройствами, режимами работы станка) Значения варьируемых параметров 1.б 2. Обработка результатов испытаний и диагностических сигналов Результаты измерения параметров траектории Расчет регламентируемых параметров каждой траектории (включая графическое изображение траектории: промежуочное — на дисплее, окончательное — на графопостроителе) Графическое изображение ансамбля траекторий.
Численные значения параметров Установленные параметры траекторий записываются в память ЭВМ (внешнее запоминающее устройство) торого определяют характеристики соответствующей области состояний. В память машины вводятся также значения диагностических сигналов, в результате обработки и анализа которых получают информацию о влиянии основных факторов на параметры станка, служащую основой для оптимизации этих параметров. Для прогнозирования параметрической надежности станка одновременно с каждым циклом испытания проводят расчеты возможного изменения параметров данной траектории при износе сопряжений станка (см.
гл. 9). Необходимые для этого закономерности изнашивания материалов могут быть определены на основе физико-статистических испытаний данной пары материалов, которые учитывают вероятностную природу процессов изнашивания. Для организации испытательно-вычислительного процесса при программном испытании разрабатывается соответствующее матем атическое обеспечение. Перечень прикладных программ, их назначение и взаимосвязь с общим алгоритмом испытания приведены в табл. 17.1. В результате испытания и прогнозирования определяют следующие характеристики точности и параметрической надежности станка: численные характеристики областей состояний; запасы надежности по точности для каждого из выходных параметров К. или вероятность безотказной работы (при К„< 1); ресурс по точности Тр при заданной вероятности безотказной работы станка Р(1).
Продолжение табл. 17.1 Результат Примечание Входные данные Подпрограмма Данные по каждо- му из циклов (в памяти ЭВМ) Законы распреде- Используются ления выходных стандартные подпараметров программы Данные испытанийи в памяти ЭВМ и подпрограмм 1.2 и 1.3 2.3 Скорость и пара- метры траекторий миграций Спектр тепловых воздействий Параметры тепло- вых полей и дина- мики их изменения во времени Результаты измерения тепловых по- лей Оценка жесткости системы Результаты измерения деформаций Результаты измерений при сборке станка Оценка высокочас- тотных составляю- щих траекторий Результаты измерений виброакусстических сигнало в 3. Прогнозирование потери точности из-за изнашивания Аналитическая за- висимость скоростии изнашивания от давления, скорост и скольжения и дру- гих факторов Результаты физи- ко-статистическогоо моделирования Результаты реали- зации подпрограммм 1.4 (1.5) и 3.1 Результаты реали- зации подпрограмм 3.2 Законы распреде- ления скоростей из- менения выходных параметров Применяются стандартные подпро- граммы Результаты реали- зации подпрограм- мы 3.3 (из памяти ЭВМ) Статистическая обработка результатов Ж циклов испытаний (при использовании подпрограммы 1.4) Расчет функции отклика и за- конов распределения выходных параметров (при использовании подпрограммы 1.5) Оценка миграций центра груп- пирования траекторий.
Прогно- зирование миграций с учетом подпрограммы 1.3 Оценка тепловых полей станка Оценка деформации (статических) элементов станка Оценка геометрических параметров направляющих станка Виброакустическая диагностикаа Определение закономерностей изнашивания в функции режимов и эксплуатационных фак- торов Расчет износа сопряжений (например, направляющих) для данной комбинации входных параметров 3.3 . Расчет значений и скорости изменения параметров траекторий при износе сопряжений Статистическая обработка результатов прогнозирования Оценка влияния параметров направляющих на траектории движения формообразующих узлов станка Форма изношенно и поверхности (направляющих) и ее изменение во вре- мени Значение скорости изменения параметра для каждого цикла испыта- ний Оценивается влияние диагностических признаков (тепловых полей, деформаций, геометрии направляющих, вибраций) на выходные параметры станка Используется информация о скоростях изнашивания пар трения из практики эксплуатации Используются формулы теории изнашивания машин и механизмов (с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
