Алгоритмизация и моделирование процессов автоматизированного прогнозирования вибраций в технологической среде

• Автор: Бутримова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВИБРАЦИИ - ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1.1. Источники возникновения вибраций в станках
1.2. Количественные значения вибраций и их связь с конструкцией оборудования и технологиями
1.3. Влияние вибраций на показатели качества технологических процессов
1.4. Автоматизация прогнозирования распространения вибрации и постановка
задачи
ГЛАВА 2. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИБРАЦИИ
2.1. Волновая природа вибрации
2.2. Разработка инженерных методов анализа распространения вибрации
2.3. Исследование возможности применения линейного моделирования для
анализа распространения вибрации
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВИБРАЦИИВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
3.1. Методика экспериментального исследования распространения вибрации в
технологическом оборудовании
3.2. Результаты экспериментального исследования и построение математических моделей
3.3. Обработка результатов экспериментального исследования
3.4. Реализация автоматизированного прогнозирования распространения вибрации в технологическом оборудовании
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЯ MICROSOFT VISIO ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИБРАЦИИ
4.1. Средства компьютерного моделирования и визуализации
4.2. Адаптация Microsoft Visio для визуализации распространения вибрации в
среде

~1М^Ш
4.3. Методика и алгоритм программы для прогнозирования и визуализации распространения вибрации на плоскости
4.4. Результаты экспериментальных исследований распространения вибрации на экспериментальном стенде и анализ их прогнозирования и визуализации в MS Visio
4.5. Экспериментальное исследование распространения вибрации от технологического оборудования на плоскости в реальных условиях производства
4.6. Обработка результатов экспериментального исследования
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие рыночных отношений и связанное с этим усиление конкурентной борьбы предъявляют все более высокие требования к качеству машиностроительной продукции и технологических процессов, реализуемых на нем. Одним из важнейших показателей качества, сопровождающих любой технологический процесс, является наличие вибраций в подвижных элементах оборудования и вызываемый ими шум. Важность этого показателя качества дополнительно подчеркивается тем, что вибрация не только ухудшает качество продукции, но и оказывает существенное негативное воздействие на окружающую среду и человека, снижает комфортность труда.
Одним из основных направлений снижения вибраций является их устранение непосредственно в источниках, которыми являются элементы кинематической цепи станка. По этой причине существенное значение приобретает задача прогнозирования вибраций, позволяющая минимизировать вибрации на этапах разработки оборудования и технологических процессов. Эта задача не может быть решена без применения современных информационных технологий, позволяющих не только дать объективный прогноз распространения вибраций, но и существенно упростить аппарат этого прогноза и автоматизировать процесс прогнозирования вибраций, используя результаты единичных измерений. Одним из возможных путей упрощения аппарата для прогнозирования распространения вибраций является применение линейных моделей для прогноза их распространения на ограниченных расстояниях в технологической среде. Поэтому работа, направленная на прогнозирование вибраций на основе линейного моделирования, является актуальной.
Вопросам исследования вибраций и моделирования процессов посвящены работы Б.М. Базрова, Б.С. Балакшина, В.В. Бушуева, Дж.Х. Ваня, B.J1. Вейца, B.C. Гановски, В.И. Горюшкина, С.И. Досько, P.C. Канзафарова, С.С. Кедрова, В.А. Кудинова, Н.Г. Латышева, Е.Н. Талицкого, К.В. Фролова и других. Проблемы автоматизации технологических процессов в различных отраслях промышленности исследованы в трудах Ю.Л. Арзуманова, О.В. Веселова, В.А. Гречишникова, В.И. Денисенко, И.Н. Егорова, Н.И. Иванова, В.Ф. Коростелева, Р.И. Макарова, В.Г. Митрофанова, Ю.М. Соломенцева, А.Г. Схиртладзе, Л.Э. Шварцбурга и др.

При исследовании процесса распространения вибрации, параметром оптимизации является уровень вибрации (уровень виброскорости (V, дБ или м/с) или виброускорения (А, дБ или м/с2)).Основным фактором является расстояние (Л, м) от источника вибрации (при распространении вибрации в технологическом оборудовании - привод главного движения, при распространении по фундаменту - опора станка).
Кроме того, как было сказано выше, вибрация станка при выполнении технологического процесса, зависит от множества факторов. Процесс обработки обычно характеризуется тремя основными показателями, задаваемыми оператором: частотой вращения шпинделя (п, об/мин), скоростью подачи (Б, мм/об), глубиной резания (I, мм). Экспериментальные исследования и анализ научных работ показали, что в наибольшей степени на уровень вибрации влияет величина частоты вращения шпинделя (п, об/мин). Поэтому, при исследовании распространения вибрации, данный фактор также учитывается.
Выбранные параметр оптимизации и факторы имеют свои области определения. Уровень вибрации может изменяться от нуля до значений, приводящих к разрушению оборудования. Расстояние, при распространении вибрации в технологическом оборудовании, определяется протяженностью рассматриваемого элемента (направляющие токарного станка) или, при распространении по фундаменту, размерами помещения (лаборатории). Частота вращения шпинделя определяется технологическими возможностями выбранного оборудования (станка).
Параметр оптимизации является количественным, выражается одним числом, является однозначным и имеет физический смысл. Выбранные факторы являются управляемыми, однозначными, непосредственно воздействуют на параметр, совместимы друг с другом и независимы друг от друга.
При исследовании распространения вибрации решается задача построения интерполяционной модели, т.е. необходимо предсказывать результат с требуемой точностью во всех точках некоторой заранее заданной области.
В данном случае, общий вид математической модели будет:
Г = /(Л,и) <2л2>
Как было сказано выше, распространение механических колебаний в среде происходит по экспоненциальному и экспоненциально-степенному закону или степенному в случае инертной среды, поэтому рассмотрим построение данных видов математических моделей для распространения вибрации.