авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 4 ] --

определяют величины термо-ЭДС путем Далее полученные пределы Нc1 и Нc кратковременного резания по методике переносят в систему управления устройством ВолгГТУ и определяют величину термо-ЭДС автоматической сортировкой и в для каждой экстремальной группы (Еmin и автоматическом режиме сортируют всю Еmax). С помощью этих величин определяют испытуемую партию пластин на три группы пределы случайного распределения термо качества с помощью измерения только ЭДС, затем среднюю арифметическую и величины коэрцитивной силы. Предложенный среднюю квадратичную испытуемой партии комбинированный метод является пластин в соответствии с нормативным бесконтактным и позволяет без разрушения распределением процентного содержания твердосплавных пластин сортировать их на три углерода для данного твердого сплава [3].

группы качества по режущим свойствам в Далее в координатной сетке Нc0Е соответствии с процентным содержанием проставляют значения Hcmax и Hcmin, а также углерода в каждой испытуемой пластине и ее экстремальные значения термо-ЭДС Еmin и Еmax, фазовым составом.

и наносят одну точку А с координатами Hcmin и В производственных условиях такие Еmax и вторую точку М с координатами Hcmax и пластины позволяют более рационально Еmin. Через точки А и М проводят прямую, использовать режущий инструмент и которая характеризует связь между значительно сократить случайные простои коэрцитивной силой Hc и величиной термо автоматического оборудования по его вине.

ЭДС Е. Например, для твердого сплава Т15К6 с изменением значений коэрцитивной силы Нc в БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК пределах 120–190 эрстед и значений термо 1. Третьяков, В. И. Основы металловедения и ЭДС в пределах 9,0…11,5 мВ (рис. 2) формула технологии производства спеченных твердых сплавов/ В.

прямой примет вид: И. Третьяков. - М.: Металлургиздат, 1976. – 527 с.

Hc =442–28E (5) 2. Туманов, В. И. Твердые сплавы. Сб. №22/ Туманов В. И. – М.: Металлургия, 1981, с. 64 – 71.

3. А. с. 1009609, [СССР]. Способ определения режущих свойств твердосплавных инструментов / А. Л.

Плотников, Е. В. Дудкин, М. Е. Дудкин. - БИ № 13 В23 В 1/00, 1983.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. Капля В. И.(к-т техн наук, доцент), Алёхин А. Г. (к-т техн наук, доцент) ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ РОБОТОВ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Решена задача размещения группы роботов с целью организации абстрактного технологического процесса производства с помощью экспертной системы CLIPS.

Ключевые слова: экспертная система, продукционная модель знаний, робот, CLIPS, принятие решений.

The problem of placing of group of robots for the purpose of the organisation of

Abstract

technological process of manufacture by means of expert system CLIPS is solved.

Keywords: expert system, production model of knowledge, the robot, CLIPS, decision-making.

Роботизированные производственные системы. Факты это требования к системе, системы требуют применения сложных в которые необходимо реализовать в новой логическом смысле алгоритмов настройки, конфигурации АСУ.

запуска и управления. Освоение нового вида Правила экспертных систем больше продукции может потребовать изменения не относятся к логическим законам и слабо только алгоритмов работы, но и конфигурации связаны с элементами роботизированной автоматизированной системы. Моделирование системы. Правило запрещают находиться в на ЭВМ новой конфигурации одном месте двум роботам одновременно.

роботизированной системы позволяет Правило могут быть настолько очевидными, минимизировать возможные ошибки, что могут отсутствовать в исходной базе временные и финансовые затраты при ее знаний.

реализации в производственном процессе [1]. Средствами экспертной системы CLIPS [2] В настоящее время для принятия решений и решена тестовая задача о размещении и управления в сложных системах все чаще взаимодействии нескольких относительно применяют экспертные системы. Экспертные независимых роботов, обеспечивающих системы позволяют повысить эффективность абстрактный технологический процесс.

управления системой и процессом изменения Исходные данные к поставленной задаче:

ее конфигурации. Формализация имеются шесть различных роботов с существующих и новых требований к системе некоторыми опциями – RA, RB, RC, RD, RE, позволяет быстро найти безошибочное решение RF;

рабочие позиции роботов – T1, T2, T3, T4, поставленной задачи, соответствующей T5, T6;

технологический процесс состоит из свойствам анализируемой системы и ситуации четырех операций, и требуются совместные ее трансформации. действия определенных пар роботов:

Экспертные системы строятся на знаниях, 1) операция V требует участия робота RA и которые закладывают в систему эксперты. В робота, находящегося на позиции T1;

некоторых экспертных системах знания 2) операция U требует участия робота RE и представлены в виде продукционной модели. робота, находящегося на позиции T2;

Эта модель знаний имеет некоторые 3) операция Q требует участия робота RC и особенности: 1) используются знания с робота, находящегося на позиции T3;

высокой однородностью, так как правила 4) операция W требует участия роботов RB описываются по одному синтаксису (если A, то и RF, причем ни один из этих роботов не B);

2) для этой модели свойственна простота должен находиться на позиции T3;

дополнения знаний, их модификации и пневматическая связь должна соединять аннулирования. Продукционная модель знаний, пары роботов: робот RB с роботом, как правило, состоит из трех элементов: база установленным на позиции T1, а робот RC – с правил, список фактов и система ввода-вывода. роботом, установленным на позиции T4;

Факты экспертных систем являются дополнительно известно, что робот RA не средством формализации структурных и может занимать позицию T4, а робот RC – функциональных свойств управляемой позицию T5.

84 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Требуется определить размещение роботов, соединен удовлетворяющее приведенным условиям. (defrule why-connect Основными средствами CLIPS являются (connect ?x with ?y) (name3 ?x live ?t) (name2 ?y операторы ввода и вывода фактов и правила live ?t) обработки фактов для получения новых фактов ?name3 – (name3 ?x live ?t) и исключения противоречивых фактов. Ввод = первых шести фактов задачи реализован с (if(neq ?x ?y)then(retract ?name3) (printout t ?x " помощью ключевого слова assert и имеет no live " ?t crlf) следующий вид: else (printout t ?x " live " ?t crlf))) Полный текст программы и сообщений CLIPS;

ФАКТЫ 1 о парных операциях среды составил около 200 строк. В результате роботов решения задачи была получена следующая расстановка роботов: в позиции T1 должен (assert (name1 RA spec V) (name1 T1 spec V) находиться робот F, и соответственно для (name1 RE spec U) (name1 T2 spec U) остальных позиций: T2-B, T3-D, T4-E, T5-A, (name1 T3 spec Q) (name1 V spec Q)).

T6-C. В случае недостатка фактов среда Кроме первоначальных фактов система позволяет вывести все возможные позволяет генерировать множество – таблицу непротиворечивые решения. В случае предполагаемых фактов, в каждой строке отсутствия корректного решения будет получен только один факт истинен, а ошибочные факты пустой список решений, что следует должны быть впоследствии исключены. Текст интерпретировать как фактор необходимого фрагмента программы, создающего таблицу увеличения числа роботов для реализации гипотетических фактов имеет вид: процесса.

Выводы: Применение экспертных систем CLIPS;

ТАБЛИЦА гипотетических фактов для управления группой роботов позволяет ;

Создание-заполнение таблицы фактов РОБОТ- решать задачи конфигурирования системы, ПОЗИЦИЯ настройки и управления. Пример решения (progn$ (?xx (create$ A B С D E F)) задачи расстановки роботов, реализованный в среде CLIPS, продемонстрировал возможность (progn$ (?tt (create$ T1 T2 T3 T4 T5 T6)) и относительную простоту внедрения (assert(name3 ?xx live ?tt)) )) экспертных систем.

Ввод правил анализа фактов позволяет БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК исключать противоречивые факты. Текст фрагмента программы, содержащего правило Зенкевич С. Л. Основы управления 1.

манипуляционными роботами/ С. Л. Зенкевич, А. С.

удаления гипотетических фактов, Ющенко. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – противоречащих фактам наличия 480 с.

пневматической связи между роботами, имеет 2. Частиков А.П. Разработка экспертных систем.

вид: Среда CLIPS/ А. П. Частиков, Д. Л. Белов, Т. А.

Гаврилова. – С.-П.: BVH, 2003. – 608 с CLIPS;

ПРАВИЛО 2 Процедура кто с кем УДК 62-503. Капля Е. В. (к-т физ.-мат. наук, доцент) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ОСВЕЩЕННОСТИ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ CИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ Волжский филиал Московского энергетического института ev-kaple@yandex.ru Предложен многоканальный датчик для автоматической системы ориентации солнечной батареи.

Разработана структурная схема системы ориентации.

Ключевые слова: многоканальный датчик, освещнность, солнечная батарея, угол поворота, ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ автоматическая система ориентации.

The multichannel sensor for an automatic system of orientation of the solar battery is offered. The block diagram of an orientation system is developed.

Keywords: multichannel sensor, illumination, solar battery, angle of turn, automatic system of orientation.

Система ориентации позволяет между угловым полем освещнности батареи и существенно повысить эффективность датчика и, следовательно, к ошибочному солнечной батареи [1,2]. Автоматизация определению оптимальной ориентации процесса поиска максимума освещнности и солнечной батареи.

фото-ЭДС возможна при наличии системы мониторинга углового поля освещнности вокруг солнечной батареи. Применение массивной солнечной батареи в целях сканирования углового поля освещнности приводит к большим энергетическим затратам.

В целях мониторинга углового поля освещнности предлагается использовать многоканальный датчик освещнности (рис. 1).

Фотоэлементы датчика должны обладать спектром поглощения, идентичным спектру поглощения светочувствительных панелей солнечной батареи. Положение каждого фотоэлемента можно задать вектором нормали n к полусферической поверхности или парой углов,, – полярный угол;

– Рис. 1. Многоканальный датчик освещнности азимутальный угол. Азимутальный угол Датчик освещнности можно совместить с ориентации солнечной батареи должен солнечной батареей таким образом, чтобы определяться относительно того же базиса, что батарея его не затеняла. При жстком и азимутальный угол ориентации соединении датчика с солнечной батареей фотоэлементов датчика освещнности. Для обеспечивается совмещение их базисов без совмещения базиса солнечной батареи с применения навигационных приборов.

базисом мобильного датчика освещенности Предлагаемая конструкция установки показана необходимы навигационные приборы. на рис. 2.

Удаление датчика освещнности от солнечной батареи приводит к увеличению различия Рис. 2. Солнечная батарея с многоканальным датчиком освещнности 86 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Задача автоматической системы солнечной батареи производится двумя ориентировать солнечную батарею так, чтобы шаговыми двигателями (ШД), управляемыми центральный фотоэлемент многоканального драйверами двигателей(ДД).

датчика создавал максимальный фото-ток. В Звенья ПИД в каждом измерительном канале q 1, 2,..., n используются условиях переменной облачности угловое поле для E, обычно содержит освещенности определения мгновенного показателя несколько локальных максимумов и положение эффективности каждого ФЭ:

d I q t этих максимумов способно быстро меняться. t k Fq t k у k п I q t и I d kд Автоматическая следящая система не должна dt q T t T реагировать на кратковременные изменения где k y, k п, k и, k д – коэффициенты усиления освещнности, для этого в каждом измерительном канале датчика необходимо звеньев У, П, И, Д (соответственно);

T – установить интегрирующее (И) звено. отрезок времени интегрирования сигнала;

Выходные сигналы I1 t, I 2 t, …, I n t I q t – фототок на выходе ФЭ с номером q.

фотоэлементов (ФЭ) проходят через усилители Функции блоков ПИД, АЦП, УС, БИ и ДД (У) и пропорционально- могут выполняться микроконтроллером.

интегральнодифференциальные (ПИД) звенья, Выводы: Предлагаемый многоканальный оцифровываются АЦП и анализируются датчик освещнности позволяет вести устройством сравнения (УС), которое выбирает мониторинг углового поля освещнности номер m ФЭ, дающего наибольший показатель солнечной батареи и осуществлять оптимальное следящее управление.

эффективности Fm. Блок идентификации (БИ) определяет соответствующие угловые координаты m и m (рис. 3). Поворот Рис. 3. Структурная схема системы ориентации солнечной батареи с многоканальным датчиком освещенности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 2. Виссарионов, В.И. Солнечная энергетика/ В.И.

1. Капля, Е. В. Моделирование процессов управления Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К.

в интеллектуальных измерительных системах/ Е. В. Капля, Малинин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 276 с.

В. С. Кузеванов, В. П. Шевчук. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.

– 512 с.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.757:519. Кесоян А. Г., Кисенкова М. В.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРА ЗАМЫКАЮЩЕГО ЗВЕНА И ВЕЛИЧИНЫ ГРУППОВОГО ДОПУСКА НА СОБИРАЕМОСТЬ ПРЕЦИЗИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрено влияние параметров прецизионной сборки на количественные показатели.

Установлена зависимость собираемости от соотношения полей допусков комплектуемых деталей и границ групповых допусков. Показано, что с увеличением размера замыкающего звена и величины группового допуска собираемость увеличивается. Рекомендовано использование результатов исследования для прогнозирования собираемости прецизионных соединений.

Ключевые слова: прецизионная сборка, сортировка, замыкающее звено, деталь, групповой допуск, собираемость.

The precision assembly parameters influence on the quantitative indices is considered. The collecting dependence on the correlation of completed details tolerance zones and group tolerance limits is established. It’s shown that collecting grows with the increase of closing link scale and group tolerance magnitude. The use of the exploration results for the collecting of precision joints prognosis is recommended.

Keywords: precision assembly, sorting, closing link, details, group tolerance, collecting.

Прецизионные соединения характеризуются сортировке деталей границы групповых высокой точностью размера замыкающего допусков могут совпадать с координатами звена, например, зазора и требуют применения точек пересечения кривых распределений или специальных методов сборки. Наиболее быть близкими к ним. Тогда собираемость распространенным из них является метод практически соответствует теоретическому групповой взаимозаменяемости, который расчету. Однако такое условие выполняется не включает сортировку деталей на группы и всегда и появляется возможность образования последующее их комплектование [1, 2]. В связи дополнительных сборок за счет избытка валов с тем, что, как правило, допуск на изготовление и втулок в комплектуемых группах. Например, отверстий во втулке превышает допуск вала, в размерных группах 2 и 3 избыток валов, невозможно по условиям требуемой точности определяемых площадью под кривой fв(x) над соединений осуществлять комплектование кривой fо(x), может комплектоваться с втулок из крайних групп с валами, и они втулками, относительное количество которых составляют часть незавершенного определяется площадью над кривой fв(x) под производства. В связи с этим на рис. 1 указаны кривой fо(x) (на рис. 1 участки площади номера только тех групп валов и втулок, заштрихованы).

которые участвуют в образовании соединений. f (x) В таких случаях избыток валов в средних fв (x) группах, также составляет незавершенное производство. Вследствие этого количество собранных соединений может варьироваться в зависимости от различных условий, в том числе fо (x) от величины размера замыкающего звена и группового допуска.

Для прогнозирования результатов прецизионной сборки существуют x 1 2 3 Рис. 1. Расположение групповых допусков при теоретические методы расчета собираемости прецизионной сборке прецизионных соединений, определяющие относительное число сборок как площадь на Для определения влияния величины рис. 1 под кривыми распределений размеров размера замыкающего звена и группового отверстий во втулках fо(x) и валов fв(x). При 88 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ допуска на собираемость прецизионных Влияние величины группового допуска Tгр соединений произведены расчеты, которые на собираемость иллюстрируется предусматривают разбивку площадей под зависимостями на рис. 3 при соотношениях kт:

кривыми распределений размеров деталей на 1,1 (сплошные линии);

1,5 (штриховые линии) группы и определение относительного числа и 2,4 (штрихпунктирные линии) и различных сборок при комплектовании деталей из значениях относительной величины размера от= соответствующих групп методом групповой замыкающего звена: (маркер взаимозаменяемости. треугольник), от=2 (маркер квадрат), от= Анализ условий комплектования (маркер круг), от=4 (маркер ромб).

проводился из предположения о нормальном Из полученных результатов расчетов видно, законе распределения размеров в партиях что уменьшение группового допуска, сопрягаемых деталей, что соответствует независимо от размера замыкающего звена, стабильному протеканию производственного снижает собираемость соединений.

процесса.

P По результатам расчетов на рис. представлены зависимости вероятной собираемости P прецизионных соединений от 0, размера замыкающего звена TA в единицах среднего квадратического отклонения размеров 0, отверстий A, т. е. от= TA/A при соотношениях kт допусков на размеры отверстий во втулке TAо к допускам на размеры 0, вала TAв (kт=TAо/TAв): 1,1 (сплошные линии);

1,5 (штриховые линии) и 2, 0, (штрихпунктирные линии), соответствующих 1 1,5 2 2,5 n посадкам, рекомендуемым ГОСТ 25347-82. Рис. 3. Зависимость собираемости прецизионных Уменьшение группового допуска Tгр в n раз, соединений от величины группового допуска относительно исходного равного половине Выполненные исследования позволяют допуска на размер замыкающего звена TA, на прогнозировать достижимую собираемость рис. 2 отражено маркерами: ромб при n =1, прецизионных соединений в зависимости от квадрат при n =2, треугольник при n =3.

различных производственных условий, определять требуемый задел деталей для P выпуска соответствующего количества изделий и рассчитывать необходимый объем накопительных устройств для их хранения.

0, Использование полученных результатов делает возможным оптимизировать процесс автоматизированной прецизионной сборки на 0, стадии проектирования технологического процесса.

0, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Кесоян А. Г. Моделирование распределений 0,6 размеров в производственных партиях деталей, от 1 2 поступающих на прецизионную сборку / А. Г. Кесоян, Л.

Рис. 2. Зависимость собираемости прецизионных А. Рабинович // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст.

соединений от размера замыкающего звена №9(47)/ ВолгГТУ, – Волгоград, 2008.– С. 78–82. – (Сер.

Прогрессивные технологии в машиностроении. Вып. 4).

Анализ графиков на рис. 2 показывает, что с 2. Кесоян А. Г. Обеспечение качества автоматизированной прецизионной сборки/ Кесоян А. Г., увеличением размера замыкающего звена Рабинович Л. А.

собираемость соединений возрастает, при чем наибольший рост наблюдается при исходных групповых допусках, т.е. при n =1.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. Кравченко И.Б. (к- т техн. наук, доцент) ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОЕ УПРОЧНЕНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ АЛИТИРОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Самарский государственный технический университет В приводимом материале рассматривается вопрос влияния термопластического упрочнения на выносливость деталей с покрытиями газотурбинных двигателей.

Для лопаток первых ступеней газотурбинных двигателей, работающих в условиях высоких температур, применяются теплозащитные покрытия. Для этих же целей применяется и процесс алитирования, при котором происходит насыщение поверхностного слоя детали алюминием с образованием интерметаллидных соединений NiAl, Ni3Al. При нанесении покрытий используются различные методы, в том числе плазменные и электронно-лучевые.

Температура, при которой наносятся покрытия Рис. 1 Остаточные напряжения в исходных и осуществляется процесс алитирования, алитированных лопатках (толщина алитированного слоя примерно равна Т= 950°С Время нанесения h = 45 мкм): 1 – h = 1,8 мм, 2 – h = 2,6 мм покрытий колеблется в пределах = 4-7 ч, На рис. 1 приведены результаты толщина слоя обычно составляет h =40 определения остаточных напряжений на 100мкм. После нанесения покрытия в процессе образцах, вырезанных из лопаток, остывания детали в этом слое и в основном алитированных при T°=920°С в течение = 4 ч.

металле формируется определенное Перед алитированием лопатки прошли напряженное состояние.

термовакуумный отжиг при T° =1235 ± 5°С, Влияние алитирования на напряженное при котором, как это уже отмечалось ранее, состояние поверхностного слоя детали наследственные остаточные напряжения изучалось на лопатках первой ступени турбины полностью снимаются.

(ЖС6ФН), Опытами были охвачены лопатки, Как следует из рассмотрения данных, изготовленные по серийной технологии, а приведенных на рис. 1, в алитированном слое также подвергнутые термопластическому возникают остаточные напряжения сжатия упрочнению на режиме Т=750°С, Р=0,5 МПа величиной 0= 150 – 250 МПа. Колебания перед операцией алитирования. В дальнейшем уровня замеренных напряжений связаны с из лопаток электроэрозионным способом масштабным фактором, - образцы имели вырезались образцы длиной l=60 мм, шириной различную толщину. В более глубоких слоях b=5 мм. Алитированию подвергалась наружная имеют место растягивающие остаточные поверхность. При вырезки образцов по напряжения.

внутренней полости лабиринтные связи На рис. 2 приведены эпюры остаточных разрезались также электроэрозионным напряжений в образцах, вырезанных из способом с последующей доработкой до алитированных лопаток, предварительно плоскости механическими методами.

термоупрочненных. Режим упрочнения Алитированный слой удовлетворительно T°=750°С, Р=0,5. В этом случае остаточные снимается в травителе следующего состава:

напряжения достигают величины 0= - 400 МПа при значительной глубине их проникновения.

плавиковая кислота-30 мл/л;

При алитировании на режиме T°=920°С, = 4 ч азотная кислота-100 мл/л;

формируются остаточные напряжения в серная кислота-140 мл/л;

алитированном слое как реакция релаксации вода-730 мл/л.

напряжений в основном материале, и за счет перепада температур при охлаждении.

90 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ После операции ТВО на образцах наблюдается появление каверн диаметром до 0,1 мм и глубиною а = 10...30 мкм. Появление этих очагов связано с диффузионными процессами и выгоранием легирующих элементов. В связи с этим все образцы за исключением одной серии (4-я) после ТВО полировались. В 4-й серии опытов, которая имитировала обработку внутренней полости лопатки, полировка отсутствовала.

2-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + полирование + термопластическое упрочнение Рис. 2 Остаточные напряжения в лопатках на режиме: Т=750°С, Р=0,5 МПа. Затем эти прошедших ТПУ до алитирования (толщина образцы подвергались всем видам нагрева для алитированного слоя h = 45 мкм):1,2 – h = 1,6…2,0 мм имитации технологического процесса изготовления лопаток аналогично тому, как это Из рис.1 и 2 следует, что при T°=20°С отмечено при изготовлении образцов 1 -и остаточные напряжения в алитированном слое серии.

колеблются в пределах 0 = - 400 МПа, однако 3-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + эти данные относятся к формированию полирование + А1 (Т=920°С, =7 ч) + все остаточных напряжений на гладких последующие операции.

поверхностях. Если экстраполировать эти 4-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + результаты на внутреннюю область термопластическое упрочнение (Т=750°С, охлаждаемых лопаток, то в силу наличия Р=0,5 МПа) + А1 (Т=920°С, =7 ч) + все многих концентраторов, можно ожидать последующие операции.

повышения уровня остаточных напряжений 5-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + сжатия в местах резких переходов до величин полирование + ТПУ (Т=750°С, Р=0,5 МПа) + 0= -(500-700) МПа.

А1 (Т=920°С, =7 ч) + все последующие Влияние концентраторов на выносливость операции.

оценивалось на круглых образцах при 6-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + вращении об/мин (166 Гц).

n= полирование + А1 (Т=920°С, =7 ч) + ТПУ Температура испытания во всех сериях была (Т=750°С, Р=0,5 МПа) + все последующие одинаковой ТИСП=950°С.

операции.

Образцы для исследования из сплава 7-я серия. ТВО (Т=1235°С, =3 ч) + ЖС6ФН отливались методом направленной полирование + ТПУ (Т=750°С, Р=0,5 МПа) + кристаллизации согласно принятым для этого А1 (Т=920°С, =7 ч) + ТПУ (Т=650°С, Р=0, процесса техническим условиям. После МПа) + все последующие операции.

изготовления образцов они подвергались ТВО Для большей наглядности результаты (термовакуумная обработка) на режиме опытов по определению предела выносливости Т=1235°С, =3 ч. Программой исследований образцов с надрезами в зависимости от предусматривались 7 различных вариантов технологии их изготовления и упрочнения подготовки опытных образцов.

представлены на рис.3 в виде диаграммы.

1-я серия. Образцы проходили операцию Приведенное сопоставление результатов ТВО (Т=1235°С, = 3 ч), а затем имитировался исследований показывает, что введение в технологический процесс изготовления лопаток технологический процесс изготовления двигателя, эти же образцы подвергались алитируемых лопаток операции нагреву при Т=920°С с выдержкой = 7 ч, термоупрочнения (ТПУ) позволяет значительно охлаждению на воздухе (имитация повысить предел выносливости. Особенно алитирования), затем нагреву (Т=1050°С, = следует выделить возможность упрочнения ч), охлаждению на воздухе (диффузионный внутренней охлаждаемой полости лопаток.

отжиг);

нагреву (Т=1120°С, = 15) мин, Практически в настоящее время отсутствует охлаждению с печью до Т=950°С, выдержка = метод упрочнения сложных внутренних 2 ч, охлаждению на воздухе (имитация пайки);

поверхностей. Использование ТПУ позволяет термофиксация при Т=1000°С, = 30 мин;

устранить этот пробел. Достаточно отметить, старение Т=800°С, = 5 ч.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ что введение ТПУ после операции Сопоставление результатов, алитирования приводит к повышению предела представленных на рис.3, дает возможность выносливости на 32,5%, Для предлагаемой судить об эффективности ТПУ при последовательности ТПУА1 практически упрочнении образцов с концентраторами из полностью исключается возможность образования сплава ЖС6ФН. Технология изготовления микротрещин, несмотря на низкую пластичность образцов, как уже отмечалось, соответствовала агитированного слоя. технологии изготовления лопаток первой ступени современных двигателей.

Усталостные испытания проводились при температуре, примерно равной рабочей температуре лопаток. Сопоставление неалитированных образцов показывает, что ТПУ повышает предел выносливости на 33% (см, рис.1;

образцы 1,2). Аналогично ТПУ до процесса алитирования повышает -1 (образцы 3,5) до 20%, а упрочнение после процесса алитирования (образцы на 3,6) - на 32,5%, БИБЛИОГРАФИЧЕСКЙ СПИСОК 1. Кравченко И.Б. Технологическое обеспечение Рис.3. Выносливость образцов в зависимости от работоспособности деталей газотурбинных двигателей с технологии изготовления: 1 - ТВО + полирование + концентраторами методами поверхностного упрочнения:

технологический процесс;

2 ТВО + полирование + ТПУ + Дис. канд. техн. наук., - Куйбышев, 1984. 215с. Самарский технологический процесс;

3 - ТВО + полирование + А1 + государственный технический университет.

технологический процесс;

4 -ТВО + ТПУ + А1 + технологический процесс;

5 - ТВО + полирование + ТПУ + А1 + технологический процесс;

6 - ТВО + полирование + А1 + ТПУ + технологический процесс;

7 - ТВО + полирование + ТПУ + А1 + ТПУ + технологический процесс УДК 621.9. Плотников А. Л. (д-р техн. наук, профессор) Крылов Е. Г., к-т. техн. наук, Смирнова Е. Н.

ПРОБЛЕМА ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ УСИЛИЙ ЗАЖИМА ЗАГОТОВОК НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ Волгоградский государственный технический университет app@vstu.ru В статье приводится описание работы алгоритма расчета и коррекции составляющих сил резания и усилий зажима заготовки при токарной обработке. В качестве базового параметра для расчета рациональных усилий зажима используется термоэлектродвижущая сила (термоЭДС), возникающая в месте контакта инструмента и детали.

Ключевые слова: точение, усилие зажима, термоЭДС, алгоритм.

The article is devoted to algorithm of calculation and correction components of cutting forces and workpiece chucking force description work during turning. As the basic parameter for calculating the rational chucking force the value of thermoelectricalmagnetic force (thermoEMF), occurring at the contact point tool and part, is used.

Key words: turning, chucking force, thermoEMF, algorithm.

В автоматизированном основных технологических задач является машиностроительном производстве одной из выбор рационального усилия зажима заготовок 92 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ на токарных станках с ЧПУ, которые Основным расчетным показателем в представляют основную часть парка формуле (1) являются составляющие силы автоматизированных станков, и используются в резания PХ и PZ. В справочно-нормативной составе автоматических линий и гибких литературе [2, 3] приводится формула расчета производственных систем. составляющих сил резания при точении Наиболее распространенными аналитическим способом:

приспособлениями для зажима заготовок на PX,Z 10C PX, Z t x s y v n K P, (2) токарных станках с ЧПУ являются где – постоянный поправочный механизированные патроны. Для Cp коэффициент;

x, y, n – показатели степени;

t – трехкулачкового патрона с глубина резания, мм;

s – подача, мм/об;

v – электромеханическим приводом усилие зажима скорость резания, м/мин;

Kp – общий рассчитывается по формуле:

поправочный коэффициент, учитывающий 1 d измененные по сравнению с табличными QK PZ PX, (1) условия резания.

fk D В справочной литературе [4, 5, 6] где Q – усилие зажима, Н;

K – коэффициент рассматривается табличный способ расчета сил запаса, учитывающий нестабильность силовых резания, сущность которого состоит в выборе воздействий на заготовку;

f – коэффициент табличного значения составляющей силы трения на рабочих поверхностях кулачков;

k – резания PZ в соответствии с заданными число кулачков патрона;

PZ – тангенциальная условиями обработки и умножении его на ряд составляющая сила резания, Н;

PX – поправочных коэффициентов. Составляющая горизонтальная составляющая силы резания, Н;

силы резания PX вычисляется из соотношения d – диаметр обрабатываемой поверхности PX / PZ 1 / 3.

заготовки, мм;

D – диаметр закрепляемой части заготовки, мм.

Таблица Результаты расчетов составляющих сил резания PZ, PX и усилий зажима Q, полученные аналитически и табличным способами Номер источника [1] [2] [3] [4] Тангенциальная 944,9 485,2 672 1177, составляющая PZ,Н Радиальная 567,1 497,9 201,6 353, cоставляющая PX, Н Усилие зажима для трехкулачкового 2984,7 2040 1774,8 3109, патрона Q, Н Сталь 20 Измеренное значение PZ,Н в=480 МПа Измеренное значение PX, Н Относительная 42 19,5 59 ошибка PZ, % Относительная 32,5 49,3 76 ошибка PX, % Относительная ошибка Q, % 39 31,7 63,7 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Тангенциальная 1637,6 844,1 1118,3 1177, составляющая PZ, Н Радиальная 986,4 1033,7 335,5 353, составляющая PX, Н Сталь Усилие зажима для трехкулачкового ШХ15СГ 5180,3 4016,3 2953,5 3109, патрона Q, Н в = Измеренное МПа значение PZ, Н Измеренное значение PX, Н Относительная 0,15 41,4 32 ошибка PZ,% Относительная 80 197,8 35,5 ошибка PX, % Относительная 18,6 81,9 32 ошибка Q, % Результаты проведенного анализа расчетов коэффициентов, а оперативной информации о составляющих сил резания и усилий зажима физико-механических свойствах конкретной при использовании четырех источников, контактируемой пары, температурах и силовых показывают их значительное расхождение, взаимодействиях в зоне резания и параметрах составляющее от 28 % до 86 % (табл. 1). технологической системы.

Справочники, в которых используется Одним из вариантов решения поставленной аналитический расчет, дают большее задачи является использование величины расхождение значений [1, 2], чем те, в которые термоэлектродвижущей силы, возникающей в используется табличный способ с учетом зоне контакта естественной термопары поправочных коэффициентов [3, 4]. Таким инструмент – заготовка. Информацию о образом, использование формул расчета сил свойствах отдельно взятой пары инструмент – резания (2), а соответственно и усилий зажима заготовка предлагается получать на режиме заготовок (1) разработанных применительно к пробного хода, который для условий универсальным станкам с ручным управлением получистовой и чистовой обработки является нецелесообразно для применения в постоянным (v = 100 м/мин;

s = 0,1 мм/об;

t = автоматизированном производстве из-за их мм) [5]. ТермоЭДС в этом случае используется невысокой точности. как интегральная характеристика свойств стали Следовательно, возникает задача и твердого сплава, при этом учитывается разработки нового подхода к расчету усилий реальная геометрия инструмента, и условия зажима заготовок на автоматизированных резания (температура, степень упрочнения станках, который должен быть основан не на стали, теплопроводность, наличие или использовании постоянных поправочных отсутствие СОТС).

Таблица Результаты расчетов составляющих сил резания PX и PZ и усилий зажима Q, полученные на основе измерения термоЭДС Значение Радиальная Тангенциальная Усилие зажима для Контактируемая термоЭДС составляющая составляющая трехкулачкового пара пробного хода PX, Н PZ, Н патрона Q, Н Е, мВ Сталь 20 – 12,5 733,8 1527, 4 4463, 94 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ твердый сплав 13,2 741,6 1543,1 4509, Т15К Сталь ШХ15СГ – 15,5 768,1 1592,2 4658, твердый сплав 16,8 782,8 1620,6 4743, Т15К PX 360 7E ts 0,5 v 0,4, Для условий получистовой и чистовой обработки на токарных станках с ЧПУ (3) разработаны формулы для определения PZ 320 5,5E ts 0,75v 0,15, составляющих сил резания PX и PZ на основе измерения термоЭДС на режиме пробного хода (4) Начало Выбор типа приспособления Назначение Выбор обрабатываемого режимов резания материала Расчет составляющих Выбор вида сил резания токарной обработки Расчет рационального Задание усилия зажима Q коэффициента запаса K 5 Задание диаметров + d Q 5% заготовки D з и детали D д Автоматическая коррекция Предварительный зажим усилия зажима заготовки с усилием Q Выполнение режима пробного хода Конец Измерение термоЭДС пробного хода Е Рис. 1. Алгоритм расчета и коррекции составляю-щих сил резания и усилия зажима.

В таблице 2 приведены результаты расчетов блок 2 – выбор материала заготовки;

составляющих сил резания PX и PZ и усилий блок 3 – выбор вида обработки:

зажима Q по формулам (3) и (4). Авторами черновое или чистовое точение;

разработан алгоритм расчета и коррекции блок 4 – задание коэффициента запаса составляющих сил резания и усилий зажима K;

заготовки на основе измерения термоЭДС блок 5 – задание диаметра заготовки пробного хода, который выполняется для одной Dз и диаметра детали Dд;

выбранной пары инструмент – заготовка (рис. блок 6 – предварительный ручной 1.): зажим заготовки с усилием Q0;

блок 1 – выбор типа зажимного блок 7 – выполнение режима пробного приспособления: трехкулачковый или хода;

цанговый патрон;

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ сочетания свойств инструментального и блок 8 – регистрация сигнала обрабатываемого материала, с точным термоЭДС пробного хода E;

соблюдением заданного периода стойкости блок 9 – назначение рабочего режима режущего инструмента.

резания;

блок 10 – расчет значений БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК составляющих сил резания PX и PZ;

1. Справочник технолога – машиностроителя. В 2 т.

блок 11 – расчет рационального Т. 2 / под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К.

усилия зажима Q по формуле (1);

Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.:

блок 12 – расчет погрешности Q Машиностроение, 2003. – 943 с.

2. Справочник технолога – машиностроителя. В 2 т.

усилия зажима по формуле (5) Т. 2 / под ред. А. Н. Малова – М.: Машиностроение, 1972.

dQ Q Q0 100% (5) – 568 с.

3. Стружестрах, Е. И. Справочник нормировщика блок 13 – автоматическая коррекция – машиностроителя. В 4 т. Т. 2. Техническое усилия зажима заготовки в приспособлении, нормирование станочных работ / Е. И. Стружестрах. – М.:

если dQ 5%;

МашГИЗ, 1961. – 892 с.

4. Барановский, Ю. В. Режимы резания металлов:

блок 14 – конец цикла обработки.

Справочник / Ю. В. Барановский, Л. А. Брахман и др. – Предлагаемый алгоритм позволяет в М.: НИИТавтопром, 1995. – 456 с.

автоматическом режиме рассчитать 5. Плотников, А. Л. Управление режимами резания рациональное усилие зажима заготовки, с на токарных станках с ЧПУ: монография / А. Л.

учетом ее последующей обработки на токарном Плотников, А. О. Таубе. – Волгоград: ВолгГТУ, 2003. – 184 с.

станке с ЧПУ. Зажим каждой заготовки ведется на режиме, оптимальном для данного УДК 621. Шевчук В. П.,(д-р техн. наук, профессор), Усманова С. Х.

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РОЗЛИВА СТАЛИ В ТРУБНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Филиал Московского энергетического института (технического университета) в г. Волжском www.vfmei.ru В статье предложено математическое описание динамики и статики процесса кристаллизации, разработан алгоритм управления, данный алгоритм проверен на работоспособность и эффективность, откуда были сделаны выводы, что использование системы с компенсацией возмущения является наиболее эффективным.

Ключевые слова: кристаллизация, модель, передаточная функция, объект управления.

In given article the mathematical description of dynamics and a statics of process of crystallisation is received, the algorithm of the management is developed, the given algorithm is checked up on working capacity and efficiency, conclusions whence have been drawn that use of system with indignation indemnification is the most effective.

Keywords: сrystallisation, model, transfer function, object of management.

При изучении технологического процесса основных регулирующих величин – скорости непрерывного розлива стали было выявлено, вытяжки (V) заготовки и расхода металла (G).

что для повышения качества заготовки Также, на объект управления – кристаллизатор необходимо поддерживать постоянным уровень – действует возмущение в виде температуры металла (H) в кристаллизаторе, которое (T).

способствует уменьшению количества На основе эксперимента, а также неметаллических примесей и провалов металла аналитическим путм были получены модели под кристаллизатором. Уровень металла (H) по основным управляющим каналам:

поддерживается постоянным с помощью двух 96 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ dy(t ) 4,642 y(t ) 0,168 x1 (t 40,662), dt 4,561 dy(t ) y(t ) 0,568 x (t 32,569), dt x1 (t ) – скорость вытяжки металла;

где x2 (t ) – расход металла;

y (t ) – уровень металла.

Методом наименьших квадратов было получено математическое описание статики процесса:

Рис. 2. Структурная схема автоматизации y( x1 ) 0,239 x1 0,832 x1 0,789, С помощью программы были рассчитаны настроечные коэффициенты регуляторов:

y( x2 ) 3,177 x2 2 x2 0,01.

WПИ1 ( р) 23, 0,583 p, (1) Исходя из того, что статическая характеристика по первому каналу имеет WПИ2 ( р) 16, 0,659 p, (2) минимум, а по второму каналу – максимум, можно ставить задачу оптимизации параметров объекта. где (1) – передаточная функция ПИ – В данном случае алгоритмы оптимизации регулятора, регулирующего скорость вытяжки;


должны поддерживать объект в минимуме по (2) – передаточная функция ПИ-регулятора, первой координате и в максимуме по второй. регулирующего расход металла.

Алгоритмы оптимизации будут работать На основе значений передаточных функций независимо друг от друга. объекта управления по основным управляющим каналам и передаточных функций ПИ-регуляторов была получена математическая модель компенсатора в виде реально дифференцирующего звена:

Wk p 0,2 p.

179,8 p В процессе имитационного моделирования были получены переходные характеристики процесса, которые изображены на рис. 3.

Рис. 1. Статическая модель На основе анализа технологического процесса была разработана структурная схема автоматизации, которая изображена на рис. 2:

Рис.3. Графики переходных процессов Анализ переходных характеристик по критериям качества управления, позволяет сделать вывод, что эффективность управления ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ с компенсацией возмущения (кривая 2) выше, 2. Брюханов, В. Н. Теория автоматического управления/ В. Н. Брюханов – М.: «Высшая школа», 2003.

чем эффективность управления без – 268 с.

компенсации (кривая 1).

БИБЛИОГРАИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Ротач, В. Я. Теория автоматического управления./ В.Я. Ротач – М.: Издательство МЭИ, 2004. – 400 с.

УДК 622.242+622.243. Шмелев В. А., Сердобинцев Ю. П. (д-р техн. наук, профессор) СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЫБОРЕ КОМПОНОВКИ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН Волгоградский государственный технический университет app@vstu.ru Рассмотрены вопросы оптимального выбора буровых установок для определенных условий строительства скважин. Предложен вариант реализации автоматизированной системы поддержки принятия решения при выборе оптимальной функциональной компоновки буровой установки.

Ключевые слова: буровая установка, скважина, нечеткая логика.

Row of questions of optimal selection of boring installations for defined conditions of chinks building is considered in this article. The variant of implementation of making decision support automatic system at selection of optimal functional design of boring installation are offered there.

Keywords: boring installation, borehole, fuzzy logic.

Решение задачи оптимального выбора Авторами работ предлагаются методики буровой установки для определенных условий определения границ эффективного строительства скважин возможно на основе использования буровых установок различных проведения исследований с использованием классов на основе технико-экономического методов математического моделирования, сравнения вариантов применения буровых использования теории баз данных и установок;

эксплуатационных требований, формализации принципов выбора буровой предъявляемых к буровой установке;

критериев установки на базе теории нечеткой логики. оптимизации производства буровых работ.

Результатом является создание В результате прослеживается зависимость автоматизированной системы поддержки между горно-геологическими условиями принятия решений при выборе компоновки бурения скважины и функциональным буровой установки. составом буровой установки.

Анализ научных работ ученых и Таким образом, к настоящему времени специалистов А. Ф. Андреева, В. Ф. Дунаева, Е. выполнены серьезные наработки в области С. Сыромятникова, Ивановского В. Н, В. Д. выбора существующего бурового Зубаревой, А. И. Перчика, Л. П. Гужновского, оборудования. Однако отсутствует системный П. Г. Денисова;

С. Г. Скрыпника и др., подход, позволяющий на основе исследования исследовавших различные аспекты проблемы взаимосвязи между проектными формирования технических средств для конструкциями скважин и функциональной разработки нефтегазовых месторождений, структурой бурового оборудования, показал, что применение буровых установок с осуществлять сравнение и выбор наиболее более высоким классом грузоподъемности, чем оптимального варианта применения буровой требуется по условиям строительства скважин установки.

и со сложной функциональной структурой Исследование и построение увеличивает производственные расходы. функционально-структурной модели буровой 98 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ установки (ФСМ БУ) позволяет определить скважины, – технологический комплекс необходимых и достаточных коэффициент, учитывающий литологию функций из числа возможных, реализуемых разреза нефтяной скважины.

исполнительными механизмами. Сравнение Численное определение коэффициента функционально-структурных моделей основано на отношении суммы времени позволяет выбрать такую буровую установку, механического бурения 1 метра i-х интервалов, которая в наибольшей степени удовлетворяет к сумме времени бурения 1 метра базового требованиям сформированной ФСМ.

интервала. В качестве базового значения Для решения задачи построения ФСМ принят интервал 2500 – 2800 м., бурового оборудования использовалась соответствующий наиболее распространенной методология функционального моделирования глубине скважин вскрытых бурением по IDEF0 (Icam DEFinition). Принцип Волгоградской области.

функциональной декомпозиции IDEF Численное определение коэффициента позволяет представить сложную систему разработки ФСМ в виде совокупности более основано на отношении суммы времени простых функций. механического бурения 1 метра i -го При исследовании взаимосвязи между геологического типа в разрезе скважины, к проектными конструкциями скважин и сумме времени бурения 1 метра i -го функциональной структурой буровой геологического базового типа.

установки, конструктивно-технологические По результатам литолого-тратиграфических характеристики скважин целесообразно исследований, выполненных в работах С. И.

представить в виде интегрированного Чижова, Н. В. Даньшиной, В. Г. Кошеля, О. П.

показателя – конструктивно-технологическая Гужовой, для геологического разреза сложность. Это количественный показатель, параметрических, поисковых и разведочных учитывающий число конструктивных скважин, можно выделить 8 геологических элементов скважины, глубину скважины, типов горных пород отличающихся физико физико-механические свойства горных пород в механическими свойствами и встречающихся в интервалах бурения. той или иной степени в каждом разрезе Конструктивно-технологическая сложность нефтяной скважины на территории скважины представлена произведением Волгоградской области.

конструктивной и технологической В качестве базовой комбинации горных SК пород принято наличие в литологическом сложности S Т :

разрезе 6 пород как наиболее часто S КТ S К S Т. (1) встречающаяся комбинация при Конструктивную сложность выразим через распространенной глубине 2500 – 2800 м.

количество основных элементов скважин в Волгоградской области.

k После статистической обработки конструкции скважины (обсадные S КО результатов расчета с использованием колонны для крепления стенок скважины) и математического регрессионного анализа количество r дополнительных элементов S КД получена расчетная математическая модель (потайные колонны). конструктивно-технологической сложности скважины k r S К S КО S КД ni m j, (2) k r S КТ S К S Т ni m j 1 i 1 j i 1 где n и m – интервалы крепления i скважины обсадными и потайными колоннами;

k r ni m j (4 10 11 H 3 ) (3 10 7 H 2 ) i и j – порядковый номер интервала i 1 i крепления.

(0,0001 H ) 0,0201) 0,2 R 0,18, (4) Технологическую сложность представим где H – глубина скважины, R – произведением следующих коэффициентов:


количество литологических типов горных S Т 1 2, (3) пород в геологическом разрезе скважины.

где 1 – технологический коэффициент Одним из главных принципов выбора БУ сложности, учитывающий глубину нефтяной является минимизация производственных ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ затрат и сокращение времени цикла буровых установок на всем интервале строительства скважин. Для исследования конструктивно-технологической сложности изменения времени производственного цикла скважин (рис. 1).

строительства скважины, введен коэффициент Анализ полученной зависимости позволяет определить границу экономически отношения затрат времени K S, учитывающий целесообразного применения буровых сокращение продолжительности выполнения установок с различными компоновками и вспомогательных операций (спуск-подъем соответственно ценами. Что позволяет инструмента, изменение режимов бурения и т.

сформулировать следующий вывод:

д.). Установлена зависимость коэффициента Многофункциональные буровые установки от конструктивно-технологической KS с высокой ценой эффективны при сложности скважины: строительстве скважин с высокой K s F (S КТ ) 0,0702 ln( S КТ ) 1,0732. (5) конструктивно-технологической сложностью.

Для скважин с меньшей конструктивно Для анализа изменения приведенных затрат технологической сложностью, такие буровые воспользуемся формулой (6), которая установки использовать экономически учитывает одновременно себестоимость нецелесообразно.

бурения C и капитальные вложения К (цену Использование теории нечеткой логики буровой установки).

позволяет упростить анализ сложных систем.

n Ci K N Z привед ( Сформулировать целесообразность уд.

), (6) Tбур.i Т год 100% использования буровых установок для i конкретных горно-геологических условий где Eн – нормативный коэффициент строительства скважины предлагается эффективности капитальных вложений, Т бур – нечеткими логическими выводами. Для чего выбрана лингвистическая переменная время работы буровой установки при бурении, «целесообразность применения буровой час;

Т год – время работы буровой установки в установки в данных горно-геологических течение года, час;

n - количество интервалов условиях». Рекомендации по выбору буровой бурения, шт. установки представлены в виде нечетких Для решения данной многокритериальной логических выводов – термов: «абсолютно задачи воспользуемся объединением частных нецелесообразно, удовлетворительно, критериев в один интегральный. Объединение рационально, оптимально». Реализован процесс критериев произведем с учетом целевой перехода от четкого значения физической функции мультипликативного критерия, затем величины (количественное значение найдем минимум данного критерия, что интегрированного критерия оптимизации) к ее соответствует условиям оптимального выбора нечеткой интерпретации.

буровой установки.

Таким образом получили выражение для определения удельных приведенных затрат, которое может рассматриваться как интегральный критерий выбора буровой установки. Минимум данного критерия свидетельствует об оптимальном выборе буровой установки для конкретных горно геологических условий строительства скважины:

n 1 Ci K N Z привед уд.

( ). (7) K s Tбур.i Т год 100% i K S 1 для Рис. 1. Графическая зависимость изменения удельных Принимая коэффициент уд.

Z прив. от конструктивно приведенных затрат базового варианта эксплуатации буровой установки, становится возможным проследить S КТ технологической сложности скважины динамику изменения затрат для различных вариантов применения многофункциональных Функция принадлежности целесообразного 100 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ применения буровой установки к выбранному горно-геологических условий с учетом множеству терм (х) построена на основе минимальной стоимости и продолжительности цикла строительства скважины функциональной зависимости изменения ЦБУ КБУ, (SКТ ) 1, удельных приведенных затрат Z бур от (8) где K БУ – экономически целесообразная цена конструктивно-технологической сложности буровой установки.

скважины S КТ (рис. 2).

Установлено, что разница между удельными приведенными затратами Z прив уд.

для каждого значения остается S КТ постоянной, т. к. эксплуатация буровых установок предполагается при абсолютно идентичных условиях строительства скважины.

Поставив в соответствие значение функции принадлежности (х) равной 1, требуемому значению конструктивно-технологической сложности S КТ, становится возможным Рис. 2. Функция принадлежности при выборе буровой определить относительное положение функции установки принадлежности вдоль горизонтальной оси (см.

поз. №2, рис. 2), а соответственно, и определить экономически целесообразную цену буровой установки Ц БУ для конкретных Рис. 4. Структурная схема автоматизированной системы поддержки принятия решений при выборе буровой установки Таким образом, на основании определения основании обработки матриц оценок парных функций принадлежности для различных типов сравнений и соответствия численного значения буровых установок становится возможным функции принадлежности выбранному терм установить целесообразность применения множеству, позволяет окончательно компоновок имеющихся буровых установок сформулировать нечеткими логическими для всего интервала изменения конструктивно- выводами целесообразность использования технологической сложности скважин. буровых установок для конкретных горно Проведение экспертной оценки, на геологических условий строительства ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ скважины (рис. 3), где i – количество буровых установок в парке буровой организации.

Рис. 3. Графическое представление целесообразности применения парка буровых установок с помощью нечетких логических выводов Структурная схема и информационные геологических условий строительства.

связи для реализации автоматизированной 4. Предложен вариант реализации системы поддержки принятия решений при автоматизированной системы поддержки выборе буровой установки показаны на рис. 4 принятия решения при выборе оптимальной функциональной компоновки буровой Выводы:

1. Разработана расчетная математическая установки, основывающийся на научных модель конструктивно-технологической принципах, учитывающих горно-геологические сложности скважины, позволяющая условия строительства скважин и технико количественно оценить сложность по экономические характеристики буровых количеству конструктивных элементов, установок.

технологических параметров и БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК литологического разреза горной выработки.

2. Установлена взаимосвязь между 1. Поликарпов, А. Д. Многокритериальная оптимизация технологического процесса монтажа буровых установок / А. Д.

конструктивно-технологической сложностью Поликарпов, В. А. Шмелев, В. Ю. Близнюков, Ю. П. Сердобинцев // скважины и интегрированным критерием для Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – выбора оптимальных компоновок буровых 2006.- №2. – С. 11–14.

установок. 2. Шмелев, В. А. Технико-экономическое обоснование выбора буровой установки для строительства вертикальных нефтяных 3. Сформулированы научные принципы скважин. Ч. 1. Разработка математической модели конструктивно оптимального выбора буровых установок по технологической сложности вертикальной нефтяной скважины / В.

критериям минимальной стоимости и А. Шмелев, Ю. П. Сердобинцев // Строительство нефтяных скважин продолжительности цикла строительства на суше и на море. – 2010. – №2. – С. 3–8.

скважин на основе анализа их горно УДК 658.512. Яковлев А. А. (д-р техн. наук, профессор), Яковлева Е. В., Кравченко С. А.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ УСТРОЙСТВ С ГАЗООБРАЗНЫМ РАБОЧИМ ТЕЛОМ Волгоградский государственный технический университет rector@vstu.ru Описан метод, позволяющий путем построения модели физического принципа действия разработать таблицу возможных технических решений устройства с газообразным рабочим телом и определить его структуру и состав конструктивных элементов.

Ключевые слова: физический принцип действия, техническое решение, устройство, рабочее тело.

102 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ The method allowing by construction of model of a physical principle of action to develop the table of possible technical decisions of the device with a gaseous working body is described to determine its structure and structure of constructive elements.

Keywords: physical principle of action, the technical decision, the device, working body.

Одним из путей кардинального улучшения Шаг 2. Определение функций для качества проектов создаваемых технических обеспечения требуемых взаимодействий. Для систем является использование на стадии каждого взаимодействия и потока рабочего технического предложения новых технологий тела определяется необходимость наличия проектирования, позволяющих формировать конструктивных элементов, обеспечивающих большое множество вариантов технических требуемые взаимодействия. Данные заносятся в решений и выбирать из них наиболее таблицу М1 со схемой перспективные для последующей реализации в 1 2 3 SM1 = { m1, m1, m1, m1 } виде конструкции. Традиционным решением где M1 – наименование таблицы;

SM1 – является разработка морфологических таблиц, структура таблицы, включающая атрибуты атрибутами которых могут, например, являться 1 m1 – m1 ;

m функции элементов технической системы. – обозначение элемента модели Столбцы таблиц заполняются описаниями m ФПД (вершины и/или дуги);

– обозначение альтернативных элементов, из которых затем формируются возможные технические m1 –описание элементарной функции;

решения. Однако определение атрибутов таблицы является нетривиальной задачей и функции;

m1 –порядковый номер функции.

успех ее решения во многом зависит от опыта и Шаг 3. Определение функций для изоляции интуиции проектировщика. Другим рабочего тела от нежелательных недостатком такого подхода является взаимодействий. Определяются недопустимые неработоспособность части получаемых или нежелательные взаимодействия. Данные решений из-за функциональной заносятся в таблицу М2 со схемой несовместимости включенных в таблицу 1 3 2 SM2 = { m2, m2, m2, m2, m2 } элементов.

В работах [1, 2] описан метод, который m1 – обозначение элемента модели ФПД;

где позволяет путем построения модели физического принципа действия (ФПД) m2 –описание нежелательного взаимодействия;

разработать таблицу возможных технических 3 решений преобразователей энергии и m2 – обозначение функции;

m2 – описание определить их конструктивную организацию.

функции для данного элемента модели;

m2 – Этот же подход может быть применен для разработки технологических устройств с порядковый номер функции.

газообразным рабочим телом. В данной статье Шаг 4. Определение функций описана методика построения такой таблицы, конструктивных элементов для обеспечения позволяющая автоматизировать процесс поиска внутренних степеней свободы дуг графа ФПД.

новых технических решений на начальных Для каждой дуги определяется необходимость этапах проектирования. Последовательность наличия конструктивных элементов, разработки таблицы состоит из выполнения выполняющих эту функцию. Данные заносятся следующих шагов. в формуляр таблицы М1.

Шаг 1. Выбор вещества рабочего тела. Шаг 5. Определение функций Выбираются варианты рабочего тела. Его конструктивных элементов для внешней вещество тела должно допускать все изоляции от нежелательных взаимодействий и взаимодействия, которые отражены в модели рабочего тела. Для каждой дуги определяется ФПД. Проводится проверка, чтобы исключить необходимость наличия таких конструктивных возможность недопустимых в нем элементов. Данные заносятся в таблицу М2.

взаимодействий. Дальнейшие шаги нужно Шаг 6. Определение функций осуществлять отдельно для каждого варианта конструктивных элементов для объединения и рабочего тела. разделения потоков. Определяется необходимость наличия конструктивных ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ элементов, выполняющих объединение и Шаг 11. Оценка конструктивных разделение потоков. Данные заносятся в элементов. Экспертные оценки по каждому формуляр таблицы М1. показателю качества заносятся в таблицу М Шаг 7. Определение множества функций (атрибут m4 ).

элементов управления. Для каждой дуги Шаг 12. Составление матрицы модели определяется необходимость в наличии технических решений. Формируется матрица D элементов, выполняющих функции управления.

соответствия списка конструктивных Данные заносятся в таблицу М1.

элементов A и списка элементарных функций Шаг 8. Определение источников F, при чем Dij = 1, если i-й элемент выполняет информации на основе предварительного данную элементарную функцию, в противном группирования элементарных функций.

случае Dij = 0.

Осуществляется подбор конструктивных Шаг 13. Синтез вариантов технических элементов для выполнения ими всех решений. Техническое решение представляет выявленных элементарных функций.

собой список конструктивных элементов Ak, Выявляются наборы, выполняемых ими сформированный так, что входящие в него элементарных функций. Определяются элементы выполняют все элементарные источники информации описаний элементов.

функции списка F. В списке Ak должны Данные заносятся в таблицу М3 со схемой находиться только функционально 1 2 SM3 = { m3, m3, m3, m3 } совместимые элементы, т. е. выполняемые таким списком элементов элементарные 1 m3 m где – порядковый номер элемента;

– функции не должны дублироваться.

3 Данный алгоритм позволяет на основе m наименование;

– обозначения функций;

анализа модели ФПД выявить элементарные m3 функции, выполняемые конструктивными – источники информации с описаниями элементами проектируемого устройства. Набор элементов.

этих функций конечен, что позволяет Шаг 9. Определение показателей качества.

исключить интуицию из этого этапа Составляется список показателей качества для проектирования. Без использования ЭВМ сравнения вариантов технических решений.

практически невозможно найти все варианты и Шаг 10. Поиск конструктивных элементов.

оценить их. Проверка эффективности Для каждого элемента уточняются наборы алгоритма была осуществлена с помощью выполняемых им функций, описывается программного модуля, который позволил достигаемый результат. Заполняются атрибуты получить полный список возможных m1 – m технических решений устройств для таблицы М4 со схемой охлаждения зоны резания и на три из них 1 2 3 4 5 SM4 = { m4, m4, m4, m4, m4, m4 } получить патенты на изобретения.

m1 m где – обозначение элемента;

– БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 3 1. Яковлев, А. А. Инженерно-физический подход к m4 – наименование;

ссылка на источник проектированию преобразователей энергии / А. А. Яковлев // Справочник. Инженерный журнал. – m информации в таблице М3;

– набор 2006. – № 2. С. 32–38.

1. Яковлев, А. А. Синтез моделей физического элементарных функций, выполняемых принципа действия преобразователей энергии с m4 – газообразным рабочим телом / А. А. Яковлев // элементом;

описание результата при Информационные технологии. – 2006. – № 3. – С. 23–28.

m использовании данного элемента;

– список показателей качества.

Научное издание ИЗВЕСТИЯ Волгоградского государственного технического университета № 12(72), 2010 г.

С е р и я «ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ»

(Выпуск 6) Межвузовский сборник научных статей Издание осуществлено в авторской редакции Темплан 2010 г. Поз. № 7 н.

Подписано в печать 29.12.2010. Формат 6084 1/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,09. Уч.-изд. л. 11,75.

Тираж 150 экз. Заказ Волгоградский государственный технический университет.

400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ИУНЛ ВолгГТУ 400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 7.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.