Автоматизация диагностики долговечности ответственных объектов машиностроения

• Автор: Басманов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ТМН
1.1. Анализ факторов, влияющих на производительность автоматизированного вакуумного оборудования, использующего ТМИ
1.1.1. Анализ влияния надежности на производительность автоматизированного вакуумного оборудования
1.1.2. Производительность автоматизированного вакуумного оборудования, включающего ТМН при использовании системы предсказания отказов.

1.2. Анализ существующих систем диагностики вращающихся механизмов

1.2.1. Системы вибродиагностики общего и специального назначения, экспертные системы диагностики.

1.3. Система по определению работоспособности ТМ1 по вибрации

1.4. Анализ параметров, пригодных для использования в системе предсказания отказов ТМН

1.5. Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ
КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ПРЕДСКАЗАНИЯ ОТКАЗОВ ТМН АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
2.1. Анализ силового взаимодействия элементов шарикоподшипника
основного объекта диагностики ТМН.
2.1.1. Определение сил, действующих на ведущий и ведомый шарики
2.1.2. Условия проскальзывания шариков по кольцам
2.1.3. Определение типа проскальзывания
2.1.4. Расчет величины моментов трения в шарикоподшипнике на примере ТМН
АБ 4
2.2. Анализ возможности использования энергетического подхода
к предсказанию отказов ТМН.
2.2.1. Расчет энергетических параметров ТМН АБ 4 при работе в штатном режиме.
2.3. Анализ возможности использования вибрационных параметров
при анализе состояния ТМН
2.3.1. Расчет характерных частот контактирования элементов шарикоподшипника на примере ТМИ АН 4.
2.4. Разработка алгоритма предсказания отказов ТМН.
2.5. Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ПРЕДСКАЗАНИЯ ОТКАЗОВ ТМН
3.1. Разработка методики проведения экспериментов по исследованию износа подшипникового узла ТМН.
3.1.1. Калибровка ТМИ по параметрам мощность, потребляемая двигателем
ТМН впускное давление ТМН.
3.1.2. Определение максимального допустимого износа сепаратора подшипникового узла ТМН
3.1.3. Определение работы, затраченной шариками по износу сепаратора в подшипниковом узле подвески ротора ТМН
3.1.4. Проведение предварительного исследования по определению максимально допустимой работы, совершенной шариками по износу сепаратора, используя значение максимально допустимого износа сепаратора
3.2. Описание экспериментального стенда
3.3. Задачи стенда.
3.4. Экспериментальное исследование зависимости мощности, потребляемой двигателем, от впускного давления ТМН.
3.5. Экспериментальное определение критерия работоспособности ТМН
3.5.1. Исследование подшипников, отказавших при работе ТМН.
3.5.2. Исследование продуктов износа шарикоподшипника ТМН
3.5.3. Примерная оценка значения работы, совершенной шариками по износу сепаратора до критического износа.
3.6. Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПРЕДСКАЗАНИЯ ОТКАЗОВ ТМН.
4.1. Рекомендации по выбору диагностических признаков при оценке параметров работоспособности ТМН
4.1.1. Оценка работоспособности ТМН но параметру вибрация
4.1.2. Оценка работоспособности ТМН по параметру мощность, потребляемая двигателем ТМН
4.2. Рекомендации по выбору системы измерения, передачи и обработки информации
4.3. Рекомендации по разработке программного обеспечения системы предсказания отказов ТМН.
4.4. Расчет экономического эффекта от внедрения системы предсказания отказов ТМИ
4.5. Экономическая эффективность инвестиционного проекта внедрения системы предсказания отказов.
4.5.1. Оценка инвестиционного проекта по сроку окупаемости
i.
4.5.2. Оценка инвестиционного проекта по критерию учетной доходности i
4.5.3. Оценка инвестиционного проекта критерию чистой дисконтированной приведенной стоимости эффекту V V
4.5.4. Оценка инвестиционного проекта по критерию внутренней доходности I
I
4.5.5. Оценка инвестиционного проекта но критерию индекса рентабельности I iii Ix.
4.5.6. Заключение по использованию критериев принятия долгосрочного инвестиционного решения.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В отечественном вакуумном оборудовании, которое при работе предъявляет жесткие требования к рабочим вакуумным параметрам чистота получаемого вакуума, быстродействие вакуумных насосов, простота обслуживания вакуумного оборудования, незаменимым элементом является турбомолекулярный вакуумный насос. Благодаря своим преимуществам ТМН получили широкое распространение в вакуумном технологическом оборудовании различного назначения. Примером такого оборудования могут быть различные установки напыления, установки для разнообразных физических исследований, установки термоядерного синтеза и многие другие. Основным недостатком ТМН является низкая надежность подшипникового узла быстровращающейся подвески ротора. Низкая надежность этих подшипников вызывает не только потери производительности автоматизированного вакуумного оборудования. Аварийный выход из строя подшипникового узла ТМН, входящим в состав, например, установки термоядерного синтеза типа Гокамак может повлечь за собой угрозу эколог ической катастрофы. Так, использование диагностики состояния гурбомолекулярных насосов в эксплуатационный период способствует обеспечению безаварийной эксплуатации насосов по фактическому техническому состоянию, а не по заранее назначенному ресурсу 7,,. Подшипниковые узлы, особенно работающие в вакууме, довольно часто являются самым узким местом автоматизированного вакуумного оборудования с точки зрения надежности. Рассмотрим, как влияет низкая надежность ответственных подшипниковых узлов на примере подшипникового узла ТМН на производительность оборудования в целом. ДР Т время цикла 1Р время рабочих ходов цикла, включающее в общем случае время формирования параметров изделия в процессе обработки время несовмещенных холостых вспомогательных ходов цикла 2п внецикловые потери, приходящиеся на один рабочий цикл. Внецикловые потери оборудования включают потери по инструменту, по оборудованию, по переналадке на другое изделие , а также на запуск и остановку оборудования и описываются соответствующими коэффициентами. X
где Лис коэффициент использования установки Гп коэффициент параметрической надежности установки Цф коэффициент надежности функционирования Лзп коэффициент запуска гц коэффициент загрузки. ГГ, 1пГ, собственные потери оборудования на ремонт и подрегулировку без учета брака и по браку соответственно, приходящиеся на цикл. Р суммарное время работы установки за данный период 0б суммарное время, связанное с выпуском брака за данный период 0Н суммарное время наладки и ремонта оборудования за данный период внецикловые потери по ремонту го элемента или узла М количество рассматриваемых малонадежных механизмов. Ег 2
1. Мв количество быстроизнашивающихся узлов, охваченных системой ППР тв показатель надежности быстроизнашивающихся элементов,. Коэффициент параметрической надежности тп можно представить как произведение коэффициента выхода изготовленных изделий тпи и коэффициента гГ, характеризующего вероятность того, что изготовленное изделие будет годным по выходным параметрам. В работах , отмечается, что г1П является не только показателем совершенства оборудования, но и характеристикой техпроцесса требований эксплуатации в условиях данного производства. Коэффициент гШ можно представить как 4
,. Т среднее время наработки на отказ установки р вероятность появления брака при отказе оборудования, п количество изделий в группе, обрабатываемых одновременно ъ количество изделий, загружаемых одновременно в вакуумную камеру. Окончательная формула технической производительности однопозиционной установки с групповой обработкой изделий с учетом выражений 1. М количество узлов, охваченных системой ППР М общее количество узлов 8 число рассматриваемых повторных аварийных ремонтов за период Т гТп вероятность отказа го узла после г го аварийного ремонта до истечения Тп РТП вероятность безотказной работы го узла за рассматриваемый период Т 0ф 0 время, затрачиваемое на ремонт, замену го узла при аварийном ремонте и ППР соответственно 0 время устранения внезапного отказа го узла узла не охваченного системой ППР ЗДТ ведущая функция потока отказов го узла . ППР практически превращается в систему ремонта по аварийным
где РТ вероятность отказа узла за период Тп. Если период Т значительно превышает средний срок службы узла, т.