Забезпечення надійності процесу гідроабразивного різання на основі ідентифікованих моделей власних і параметричних відмов

14. Саленко О.Ф. Надежность процесса гидроабразивного резания (начало) / О.Ф. Саленко В.А. Дудюк // Металлообработка. Международный информационно-технический журнал. Оборудование и инструмент для профессионалов. - №5/2010. - Харьков, 2010. - С. 22-26. (Проаналізовані дифекти при гідроабразивному різанні, на основі аналізу гідрорізної системи встановлені струменеформуючі елементи, що найбільше впливають на надійність гідроабразивного різання).

15. Саленко О.Ф. Поліпшення стабільності процесу гідроабразивного різання конструктивними засобами / О.Ф. Саленко, В.О. Дудюк // Вісник СевНТУ. Вип. 107: Машиноприладобудування та транспорт: зб. наук. пр. - Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2010. - с. 197-202. (Запропонована конструкція гідро абразивної головки, яка підвищує якість різу та збільшує надійність струменеформуючої системи).

16. О.Ф. Саленко, В.О. Дудюк, В.Ю. Холодний. Пристрій для виконання струминно-променевої обробки матеріалів. Патент на корисну модель №765283 Україна, № u 2010 15758; заявл. 27.12.2010. (Здобувачем розроблено конструкцію пристрою).

Анотація

Дудюк В.О. Забезпечення надійності процесу гідроабразивного різання на основі ідентифікованих моделей власних і параметричних відмов. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструмент. Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2011 р.

Дисертація присвячена розв'язанню важливої науково-технічної задачі забезпечення надійності процесу гідроабразивного різання. Доведено, що головною причиною як параметричних, так і власних відмов є пошкодження елементів струменеформуючої системи, параметрична відмова проявляється як збільшення діаметра протокової частини сопла, що веде до відповідної зміни довжини ядра струменя та зростання отвору калібрувальної трубки, що обумовлює падіння різальної спроможності струменя, а власна - сколюваннями у соплі. Розроблено модель безвідмовності процесу гідроабразивного різання, визначено її основні параметри та доведено, що швидкість протікання зносних явищ нелінійно змінюється у часі.

Розроблено методику визначення очікуваних показників якості крайки залежно від залишкового ресурсу елементів струменеформуючої системи; показано, що параметри макрогеометричної точності визначаються ресурсом калібрувальної трубки, а мікрогеометрії - переважно змінами у струменеформуючому соплі. Встановлено закони розподілу термінів служби швидкозношувальних елементів.

Запропоновано принцип контролю стану та залишкового ресурсу струменеформуючого сопла, який базується на оцінці плями розсіювання просвіченого крізь потік плями від оптичного квантового генератора низької потужності променя, фіксованого ПЗЗ-матрицею, розроблено алгоритм проведення діагностичних вимірів. Подано економічне обґрунтування запропонованих нових технічних рішень. Впроваджено результати досліджень із очікуваним економічним ефектом 90 000 грн. щорічно.

Ключові слова: надійність, власні та параметричні відмови, гідроабразивне різання, моделі відмов, ідентифікація параметрів моделі.

Аннотация

Дудюк В.А. Обеспечение надежности процесса гидроабразивной резки на основе идентифицированных моделей собственных и параметрических отказов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструмент. Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, 2011 г.

Диссертация подает приведенное теоретическое обобщение и новое решение научно-технической задачи обеспечения надежности процесса гидроабразивной резки, которое усматривается в разработке математической модели для прогнозирования ожидаемого времени безотказного функционирования и возможности автоматизированного определения остаточного ресурса элементов струеформирующей системы, в создании с помощью предлагаемого нового технического решения условий максимального использования ресурса.

Впервые на основе анализа явлений взаимодействия быстротекущего потока малого диаметра с эжектированым воздушно-твердофазним потоком абразивных частиц и следующим движением рабочего струи к обрабатываемой поверхности выявлены особенности механизма повреждений струеформирующих элементов и установлено, что параметрические отказы обусловлены явлениями износа калибрующего канала, а собственные - внезапным скалыванием сопла или его растрескиванием.

Поток интенсивности отказов составляет 0,015 ч^-1, что в целом существенно не влияет на ожидаемый период устойчивости данного элемента.

Доказано, что износ канала калибровочной трубки, вследствие чего его сечение приобретает формы триосевого эллипса, обусловливается преобладающим направлением контурной подачи, и удовлетворительно описывается рядом Фурье с тремя гармониками.

Разработана модель безотказности процесса гидроабразивной резки, определены ее основные параметры и доказано, что скорость протекания изнашивающих явлений, как и рассеивание ансамбля реализаций, нелинейно изменяется во времени; предложены соответствующие зависимости для определения остаточного ресурса при известных пределах изменения параметров.

Экспериментально доказано, что вероятность наступления отказа сопла и калибрующей трубки подчиняется закону Вейбула-Гнеденко, с идентифицированными параметрами при гарантированном периоде устойчивости.

Это подтверждает тождество природы отказов, которая обусловливается преимущественно медленно протекающими явлениями износа.

Наступление внезапного собственного отказа сопла удовлетворительно подчиняется экспоненциальному закону.

Разработано методику определения ожидаемых показателей качества кромки в зависимости от остаточного ресурса элементов струеформирующей системы; показано, что параметры макрогеометрической точности определяются ресурсом калибровочной трубки, а микрогеометрия - преимущественно изменениями в струеформирующем сопле. Установлено законы распределения сроков службы быстроизнашивающихся элементов.

Разработаны новые технические средства для повышения надежности гидрорежущей системы путем максимального использования ресурса этих элементов при соблюдении требований по качеству.

Предложен принцип контроля состояния и остаточного ресурса струеформирующего сопла, который базируется на оценке пятна рассеяния луча ОКГ низкой мощности прошедшего сквозь поток жидкости, фиксированного ПЗС-матрицей, разработан алгоритм проведения диагностических измерений.

Подано экономическое обоснование предложенных новых технических решений, внедренных в действующее производство на серийные гидроабразивные станки ГАР-400 (г. Черкассы, НПФ "Родень"). Получен патент на полезную модель. Экономический эффект от внедрения в производство нового технического решения струйной головки составляет 90000 грн.

Ключевые слова: надежность, собственные и параметрические отказы, гидроабразивное резание, модели отказов, идентификация параметров модели.

Summary

Dudyuk.V.A. Securing of reliability of hydro-abrasive cutting process based on identificated models of own and parametric failures. - Manuscript.

Dissertation for receiving the scientific degree of candidate of technical science in specialization 05.03.01-processes of mechanical treatment, machines and tools. Sevastopol National Technical university, Sevastopol, 2011.

The dissertation is devoted to accomplishing of essential scientifically technical task -to provide the reliability for hydro-abrasive cutting process.

It is being proved, the major reason of parametrical as well as own failures is the damage of jet-forming system's elements, the parametrical failure of which becomes apparent in increasing of the diameter in flowing part of the nozzle, what causes respective changes in the jet kernel length and as increasing of outlet of calibrating pipe, what causes falling of cutting possibility of the spurt, and the own failure- chipping in the nozzle.

The model of reliability of hydro-abrasive cutting process has been developed, it's main parameters were determined and it has been proved that the passing speed of supportable phenomena nonlinearly changed in time.

The methodology of determination of prospective indexes of edge quality depending on residual time till failure of jet-forming system's elements; it has being shown that parameters of macro geometrical accuracy are determined by the time of calibrating pipe till it fails and micro geometrical- mainly by the changes in spurt-forming nozzle.

Distributional laws of working terms are being ascertained.

The principle of controlling the condition and residual resource (time till failure) of jet-forming nozzle is suggested, which is based on estimation of dispersive spot translucented through the spurt of spot from optical quantum low-power generator's ray, fixed with DCC-matrix (Device with Charging Connection), the algorithms of diagnostic measures' conduction are elaborated.

The economical substantiation of suggested technical decisions is given in the dissertation. Results of the given research are embodied with expected economical profit in 90 000 grn annually.

Key words: reliability, own and parametrical failures, hydro-abrasive cutting, refusal models, identification of model's parameters.

Размещено на Allbest.ru