Учебное пособие 1978

На третьем этапе для каждого варианта-аналога по техническим решениям, реализованным в его составных частях, выполняются расчетно-логические процедуры, обеспечивающие получение знаний основных характеристик при указанных на втором этапе условиях функционирования.

На четвертом этапе производится согласование с заказчиком критерия принятия решений, определяется значение обобщенного показателей ТУ по совокупности условий функционирования с учетом ТНО, зафиксированных на втором этапе. После этого решается задача выбора прототипа, т.е. наилучшего варианта аналога.

На пятом этапе по заданным заказчиком ограничениям формируются альтернативные технические решения и соответствующие им диапазоны значений характеристик для типовых условий функционирования ТС.

На шестом этапе в пределах заданных ограничений осуществляется перебор по всем составным частям прототипа и всем альтернативным техническим решениями.

На седьмом этапе решается задача генерации вариантов на интервалах значений характеристик при зафиксированной на шестом этапе замене одного из технических решений.

На восьмом этапе для каждого варианта, сгенерированного на седьмом этапе, по заданному набору значений характеристик в типовых условиях функционирования рассчитывается таблица основных характеристик для всех требуемых условий функционирования с учетом ТНО, зафиксированных на шестом этапе.

На девятом этапе производится вычисление значений обобщенного показателя ТУ сгенерированных вариантов и их сравнение с результатами оценки прототипа, полученных на четвертом этапе. Расчет значений обобщенного показателя ТУ варианта модернизации в фиксированных условиях функционирования с учетом ТНО осуществляется с помощью свертки, построенной на первом этапе. Для оценки качества варианта модернизации ТС с учетом условий функционирования используется критерий принятия решений, выбранный на четвертом этапе. Определение параметров структур вариантов модернизируемых ТС (вариантов модернизации) осуществляется на основе информации, полученной в результате формирования исходной совокупности требований. По аналогии с работой [1] можно использовать следующую информацию об объектах.

11

Во – первых, это двумерные таблицы требуемых значений основных характеристик для всех допустимых условий функционирования. Второе, процедура вычислений значений обобщенного показателя качества объекта модернизации сформированная с учетом зависимости от текущих значений основных характеристик (включая МТН). Можно использовать идентификатор класса объекта модернизации и набор значений классификационных признаков для сокращения пространства поиска при решении задачи синтеза. Важно иметь уточненное описание прототипа синтезированного или выбранного из совокупности вариантов-аналогов.

Проводя вычисления, следует учитывать перечень ограничений на генерацию, знать запрет на использование технических решений с определенными свойствами (не имеющих подтвержденных реализаций или недопустимых в сочетании с другими техническими решениями). Когда полученные параметры предпочтительного из вариантов превосходят аналогичные параметры прототипа, то это согласовывается с заказчиком, который решает вопрос об использовании полученных результатов в качестве исходных данных для проведения последующей оценки.

Таким образом, при развитии технической системы для повышения обоснованности принимаемых решений с учетом характеристик хорошо себя зарекомендовавших в эксплуатации систем целесообразно использовать методы, позволяющие проводить количественную оценку и осуществлять сравнение степени соответствия вариантов модернизируемых ТС.

Литература

1.Бочков А.П. Модели и методы управления развитием технических систем / А.П. Бочков, Д.П. Гасюк, А.Е. Филюстин. - Спб.:

Союз, 2003. – 288 с.

2.Старов В.Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования /В.Н. Старов, М.Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ», 2010. – 140 с.

Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж Национальный авиационный институт. Украина, Киев

12

УДК621.9.047

В.П. Смоленцев, А.В. Гребенщиков, С.С. Юхневич, В.И. Катуков

МЕХАНИЗМ ИМПУЛЬСНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ

В работе рассмотрены теоретические вопросы использования при комбинированных методах обработки низкочастотных колебаний, воздействующих на обрабатываемую деталь и (или) инструмент с целью интенсификации процесса и повышения технологических показателей процесса.

При комбинированной обработке деталей с наложением электрического поля (электродом-щеткой. струйным, импульсным методом и др.) имеются контактные воздействия, как правило, инструмента с деталью. Параметры таких импульсов определяют технологические показатели процесса обработки, а мощные ударные воздействия с низкой частотой создают условия для удалении загрязнений с деталей, например, остатков керамических форм для точного литья.

Механизм взаимодействий твердых тел подробно рассмотрен

в[1,2] для виброударного и дробеструйного упрочнения металлическими гранулами.

Режим непрерывного подбрасывания гранул характерен тем, что при нем этап подбрасывания следует тотчас же за этапом соприкосновения загрузки (среды и детали). Это позволяет рассматривать влияние загрузки на камеру как действие периодических импульсов

вмомент соударения.

Известно, что при упругом соударении двух тел ударный импульс, действующий на каждое тело, равен:

собой отношение относительных скоростей после удара и до удара; m1, m2 - массы соударяющихся тел.

13

Нормальная относительная (к камере) скорость частицы загрузки в момент соприкосновения с поверхностью камеры может быть определена из уравнения [2]:

где tn wn - момент падания частицы;

S *

t0/ w0 - момент отрыва частицы от вибрирующей поверх-

ности;

t0* - частота вынужденных колебаний камеры;

b - приведенная нормальная амплитуда колебаний точки камеры, соударяющихся с частицей;

y0* - нормальная скорость в момент отрыва частицы от по-

верхности камеры.

Для режима непрерывного подбрасывания время полета частицы можно принять равным:

где р - кратность продолжительности полета частицы к периоду колебаний при установившемся движении.

Считая удар частиц упругим (р = 0), находим скорость отрыва частицы относительно вибрирующей поверхности камеры:

Сумма проекций нормальных импульсов соударяющихся частей на ось у составит (рис. 1).

14

Рис.1. Схема относительных скоростей частицы загрузки в момент соударения с камерой

где М3 - масса загрузки; М - масса колеблющихся частей машины.

Располагая величиной периодического импульса, действующего на камеру в момент ее соударения с загрузкой, можно приближенно определить колебания камеры, которые они вызывают.

Длительность действия каждого импульса принята весьма малой. Периодический импульс вызывает свободные колебания, которые под действием сил неупругого сопротивления затухают. В случае вязкого сопротивления движение описывается уравнением:

Использовав выражение коэффициента Wo относительного ускорения и подставив значение импульса, получают для амплитуды колебаний формулу

Для краткости записи вводим следующие обозначения:

В тех случаях, когда период импульсов Т в целое число раз больше собственного периода колебаний - наступает резонансный режим, при этом, Т = 1, Следовательно

Из последнего уравнения следует, что резонансная амплитуда при наличии сопротивления является конечной величиной, тем меньшей, чем больше сопротивление.

Для определения величины Р используют график работы (рис. 2), на котором показаны области существования и устойчивости режимов с непрерывным подбрасыванием при разных значениях Р и в зависимости от значения коэффициента восстановления R и относительного ускорения Wo(рис. 1), гдеК3 представляет собой отношение массы колеблющихся частей машины и загрузки, т.е.

з = з

16

В непосредственный контакт с рабочей камерой при каждом соударении входит не вся масса загрузки, а лишь часть ее 20-40%.

Рис. 2. Области применения и устойчивость режимов с непрерывным подбрасыванием

Остальная среда перемещается под влиянием активного слоя, соприкасающегося со стенками рабочей камеры. Это явление довольно четко фиксируется скоростной киносъемкой процессов виброобработки[3; 4].

Чем выше интенсивность колебаний (больше Wo), тем меньшая часть загрузки соударяется с камерой. Поэтому при определении коэффициента К3 необходимо в его формулу вводить не всю величину массы М3, а только часть ее в указанных выше пределах.

Используя принцип суперпозиции (наложения действия), можно представить уравнение движения камеры с учетом обратного воздействия массы загрузки, где начало отсчета времени совмещено с моментом падения и взлета частиц to:

= ∙ + 0 − − ∙ ∙ − ∙ ∙ + (13)

Величина фазового угла cot0 - у, отвечающего в рассматриваемом режиме моменту падения и отрыва частиц от камеры, определяется выражением

График, построенный по уравнению (14) представлен на рис. 3, где первое слагаемое изображается сплошной, второе - пунктирной и суммарное - штрихпунктирной линиями.

17

Уравнение (14) , описывает сложное колебание камеры с учетом обратного воздействия загрузки. Это случай сложения двух гармонических колебаний с неодинаковым периодом, когда амплитуда и угол сдвига фаз суммарного движения не постоянны, а периодически изменяются [2].

Вибрационные станки обычно работают в зарезонансном режиме, поэтому частота собственных колебаний Р- меньше вынужденных.

Дополнительные колебания камеры с низкой частотой Р* при определенных сочетаниях параметров машины и загрузки могут иметь значительные амплитуды, недопустимые для некоторых технологических процессов [5]

Рассмотренный в работе механизм протекания низкочастотных соударений позволяет проектировать технологические процессы,включающие,наряду с действием электрического и магнитного поля,механическиевоздействия,происходящие одновременно с электрическими процессами и оказывающими на них существенное воздействие.

Литература 1.Гребенщиков А.В. Расчет колебаний обечайки изделий

при очистке ее от загрязнений / А.В. Гребенщиков, В.П. Смоленцев

//Ж. «Металлообработка», 2008, №1 – С. 25-27

2.Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов, ТII / Под ред. В.П. Смоленцева // М: Высшая шк., 1983. – 208 с.

3.Смоленцев В.П. Технологические режимы импульсного удаления толстослойных покрытий / В.П. Смоленцев, А.В. Гребенщиков// Ж. «Металлообработка», 2009, № 1 – С.16-20

18

4 Смоленцев В.П. Поверхностный слой материалов после импульсной обработки / В.П. Смоленцев, Г.К. Фатыхова, А.В. Гребенщиков// Ж. «Упрочняющие технологии и покрытия», 2008, №

10– С.45-47

5.Бабичев А.П. Основы вибрационной техники / А.П. Бабичев, И.А. Бабичев // Ростов н/Д: ДГТУ, 1999. – 528 с.

Воронежский государственный технический университет Воронежский механический завод

УДК 303.1

В.Н. Старов, Н.М. Кременецкий, А.В. Гуров, А.С. Ткачев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДЕКОМПОЗИЦИИ ПРИ УЧЕТЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Предложены оценки соответствия вариантов модернизируемых технических систем (ТС) предъявляемым требованиям технического задания.

При модернизации сложных технических систем (ТС), таких как самолеты разных типов, специальное оборудование и техника, например, техника и средств пожаротушения, необходимо решать вопросы оценки соответствия прогнозируемых вариантов модернизируемых систем требованиям технического задания на НИОКР. Это сложно сделать, когда надо учесть факторы влияния на систему многоуровневой технологической наследственности объекта (МТН).

На практике указанные вопросы решаются, как правило, путем прямого сравнения значений характеристик вариантов ТС(I) с требуемыми значениями, заданными в техническом задании. При этом не оценивается степень «близости» рассматриваемых вариантов требуемого облику изделия, значимость отдельных характеристик (параметров), а также затраты на достижение определенного уровня качества системы.

Постановка решаемой задачи оценки соответствия вариантов модернизируемых ТС предъявляемым требованиям может формулироваться по-разному, в том числе, следующим образом. Для прове-

19

дения анализа выберем исходную совокупность факторов

, где Х – множество характеристик, определяющих качество системы;

Y – множество условий функционирования объекта;

С – множество характеристик, определяющих затраты на модернизацию изделия;

Р – множество предпочтений, характеризующих объект в понимании эксперта, включая учет многоуровневой технологической наследственности объекта.

Чтобы решить задачу необходимо провести следующие действия. Надо выбрать основные показатели, используемые для оценки соответствия вариантов модернизируемой ТС предъявляемым

требованиям к объекту, например, в следующей форме:

ПТС ui П1 ui , П2 ui ,..., Пn ui ,ui U ,(1)

где - система (множество) показателей для оценки

соответствия вариантов модернизируемой системы предъявляемым к объекту требованиям;

U ui - множество вариантов равнозначных модернизируе-

мых объектов.

Далее строят математические модели, отражающие соответствие между рассматриваемыми факторами и показателями, чтобы

где u n – обозначение предпочтительного варианта модернизируемой системы.

Формула (3) позволяет определить оптимальный вариант модернизируемой ТС, который соответствует предъявляемым требованиям технического задания. Это сокращает временные и материальные средства предприятия, выполняющего работу по модернизации и заинтересованного в поиске оптимального варианта. Указанное направление не дает оценку и обоснование в выборе варианта учитывают несколько вариантов влияния на жизненный цикл изделия (ЖЦИ) многоуровневой технологической наследственности.

20