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 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

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

-- [ Страница 4 ] --

70 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Анализ данных о надежности методов об- Таким образом, устойчивость [10] может работки, представленных в наших работах [8, служить для оценки надежности стохастиче 11 и др.], и сопоставление с рассматриваемыми ского процесса, а критерий устойчивости – ко законами распределения позволяют сделать сле- эффициент вариации – является численной дующие выводы: оценкой надежности.

– процесс механической обработки можно Последовательность технологических пе считать абсолютно – с вероятностью более реходов, реализуемая для каждой поверхно 99,9(9) % – надежным, если величина коэффи- сти детали в соответствии с маршрутной циента вариации для рассматриваемого метода технологией, должна обеспечить получение V 0,17;

заданных параметров точности и качества об – процесс можно считать достаточно на- работки изделия. Надежность плана обработ дежным – с вероятностью не ниже 99,86 % – ки может быть определена из условия соот если величина коэффициента вариации для ветствия техническим требованиям значений рассматриваемого метода находится в пределах показателей качества и точности, получен V [0,17;

0,33];

ных в результате обработки, как вероятность – величина коэффициента вариации V 0,33 обеспечения требуемых точностных пара определяет низкую надежность процесса – веро- метров.

ятность получения ожидаемого результата мень- В зависимости от количества оцениваемых ше традиционно (в соответствии с «правилом точностных показателей план обработки может шести сигма») допустимого значения 99,73 % для рассматриваться как последовательная (рис. 2, а) двусторонней доверительной вероятности. или как смешанная (рис. 2, б) структура.

последний 2 переход … 1 переход переход а последний 2 переход 1 переход переход 1 показатели ка показатели ка показатели ка чества и точ чества и точ чества и точ 2 ности ности … … ности … … j j j … … … m m m б Рис. 2. Структурная схема для расчета надежности плана обработки:

а – последовательная – контроль одного показателя качества на каждом переходе;

б – смешанная – контроль нескольких показателей качества на каждом переходе Последовательную (рис. 2, а) структуру плана сматриваем технологический переход, надеж обработки допустимо рассматривать, если кон- ность которого рассчитываем как интегральную тролируется только один точностный показатель, вероятность (1) попадания значения показателя в являющийся результатом выполнения функций границы технологического допуска. Вероятность соответствующего элемента технологической «срабатывания» последовательной технической системы. Каждый результат формируется под системы [1, 6], т. е. надежность P плана обработ воздействием уникальных для соответствующего ки, определяется следующим образом:

перехода условий, следовательно, все результаты n P Vi, взаимно независимы. Надежное функционирова- (2) ние технической системы, состоящей только из i где n – количество переходов плана обработки;

последовательно соединенных элементов, воз Vi – коэффициент вариации показателя качества можно при обеспечении надежности каждого от на i-том переходе.

дельного элемента. В качестве элемента мы рас ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ бытия являются совместными, поскольку суще В реальной практике технологического ствует возможность измерения любой из вели проектирования контролируется не менее двух чин. События независимы, поскольку факт из групп показателей качества обработки – пара мерения любой из величин не означает обяза метры точности размера (например, величина тельного контроля другой величины и числовое погрешности обработки или номер квалитета значение любой случайной величины не влияет точности) и качества (параметры микропрофиля на значения других случайных величин.

поверхности, глубина дефектного слоя и т. п.) Совокупная надежность i-го элемента в рас обрабатываемой поверхности. В этом случае сматриваемом случае определяется как вероят последовательная структура не отражает осо ность совместного наступления нескольких неза бенностей формирования надежности плана висимых событий в соответствии с выражени обработки. В случае сложных структур реко ем (3). С учетом выражения (2) надежность тех мендуется [1, 6] выполнять декомпозицию схе нологического плана, включающего более одного мы с целью выделения последовательно «со перехода, при условии контроля произвольного единенных» (рис. 2, б) независимых блоков, количества параметров точности / качества обра в качестве которых мы рассматриваем техноло ботки будет определена следующим образом:

гические переходы, и определять показатели n m P Vij.

надежности для каждого блока в условно (4) последовательной (2) цепи. i 1 j Каждый из показателей качества обработки Таким образом, надежность технологиче представляет случайную величину, которая ха- ской цепочки оценивается величиной вероятно рактеризуется собственным набором параметров. сти получения изделия заданного качества.

Корректная оценка надежности процесса, оцени ваемого несколькими случайными величинами, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК возможна только при условии выявления взаим- 1. ГОСТ 27.001-95. Система стандартов «Надежность ной зависимости либо независимости самих ве- в технике». Основные положения. – М. : ИПК «Издатель личин и соответствующих случайных процессов. ство стандартов», 2002. – 8 с.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные Взаимная зависимость (независимость) событий, понятия. Термины и определения. – М. : Изд-во стандар заключающихся в формировании значений точ- тов, 1989. – 24 с.

ностных параметров изделия, определяется физи- 3. ГОСТ 27.004-85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения. – М. : Изд-во ко-химическими, температурными, деформаци стандартов, 1985. – 9 с.

онными и другими особенностями протекания 4. ГОСТ 27.202-83. Надежность в технике. Техноло процессов механической обработки. гические системы. Методы оценки надежности по пара Поскольку показатели качества, относящи-еся метрам качества изготовляемой продукции. – М. : Изд-во стандартов, 1983. – 35 с.

к различным классификационным группам [8], 5. ГОСТ 27.203-83. Надежность в технике. Техноло имеют различную – об этом свидетельствует гические системы. Общие требования к методам оценки большинство исследований в области теории ре- надежности. – М. : Изд-во стандартов, 1983. – 4 с.

6. ГОСТ Р 51901.14-2007 МЭК 61078:2006 Менедж зания – природу, то случайные величины, соот мент риска. Структурная схема надежности и булевы ме ветствующие таким показателям качества, следу- тоды. – М. : Стандартинформ, 2008. – 28 с.

ет рассматривать, как взаимно независимые. Со- 7. Чигиринский, Ю. Л. Надежность технологического вокупную надежность нескольких совместных проектирования / Ю. Л. Чигиринский, С. А. Соловьева, В. Г. Петрова, Е. А. Мельникова // Инновационные техно взаимно независимых процессов определяют по логии в обучении и производстве : матер. VI Всерос. на величине вероятности ожидаемого завершения уч.-практ. конф., г. Камышин, 15–16 дек. 2009 г. В 6 т. Т. 3 / этих процессов [1, 6]. ВолгГТУ, КТИ (филиал) ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – C. 146–149.

m Pi Vij, (3) 8. Прогрессивные машиностроительные технологии: мо нография / А. Н. Афонин [и др.];

под. ред. А. В. Киричека. – j М. : Издательский дом «Спектр», Том 1. – 2012. – 334 с.

где m – количество контролируемых парамет- 9. Федюкин, В. К. Управление качеством процессов / ров на i-том переходе;

Vij – коэффициент ва- В. К. Федюкин. – СПб. : Питер, 2004. – 208 с.

риации j-го параметра на i-том переходе. 10. Чигиринский, Ю. Л. Методика статистического оце нивания надежности процесса / Ю. Л. Чигиринский, Н. В. Чи При одновременном контроле нескольких гиринская // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 8 / показателей качества, относящихся к одной ВолгГТУ. – Волгоград, 2009. – (Серия «Прогрессивные тех классификационной группе, мы имеем дело со нологии в машиностроении» ;

вып. 5). – C. 53–56.

11. Чигиринский, Ю. Л. Надежность справочных дан случайными величинами, зависящими от усло ных, применяемых в технологическом проектировании / вий протекания одного физического процесса. Ю. Л. Чигиринский // Известия ОрёлГТУ. Серия «Фунда Факт измерения каждой из случайных величин ментальные и прикладные проблемы техники и техноло есть случайное событие. Рассматриваемые со- гии». – 2009. – № 2–2/274 (март–апрель). – C. 103–108.

I.Ч а с т ь ОБЗОРН АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ УДК 531.7: А. Г. Алёхин МОДЕРНИЗАЦИЯ РЫЧАЖНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИБОРА Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрен способ модернизации рычажно-механического прибора с целью повышения качества изме рений и обеспечения согласованной передачи регистрируемых параметров по последовательному интерфей су в ЭВМ.

Ключевые слова: рычажно-механический прибор, оптический генератор приращений.

The way of modernization of the lever-mechanical device for the purpose of improvement of measurements quality of and provision with co-ordinated transfer of logged parameters over consecutive interface in the computer is considered.

Keywords: lever-mechanical device, optical generator of increments.

При измерении относительных перемеще- плунжера 7 и зубчатого мультипликатора, обе ний, линейных размеров, давления и т. д. ис- спечивающего угловое перемещение стрелки пользуется широкая номенклатура рычажно- относительно шкалы 3 строго пропорционально механических приборов [1, 2]. При этом регист- линейному перемещению мерительного плун рация измерений проводится вручную, что яв- жера 7. Прибор снабжен оптическим генерато ляется недостатком подобных конструкций. ром приращений, содержащим диск 8, имею Для устранения данного недостатка нами щий на периферийной части по меньшей мере предложена модернизация рычажно-механиче- одну концентрическую кодовую дорожку 9 с рав ских приборов с целью обеспечения согласо- ными поочередно непрозрачными 10 и просве ванной передачи показаний рычажно-механи- чиваемыми 11 элементарными площадками, ческого измерительного прибора в ЭВМ по фотодатчик 12, содержащий две оптопары имеющимся у нее каналам ввода-вывода при и 14, первая из которых содержит светодиод сохранении возможности визуального контроля и фототранзистор 16, а вторая соответственно величины исходного аналогового механическо- светодиод 17 и фототранзистор 18, оптические го сигнала [3]. оси 19 и 20 которых лежат на траектории пере Дополнительной технической задачей явля- мещения элементарных площадок 10 и 11, при лось повышение разрешающей способности чем оптическая ось 20 оптопары 14 смещена рычажно-механического измерительного при- относительно элементарных площадок 10 и бора без его существенных конструктивных из- на четверть пространственного периода в срав менений, т. е. достижение возможности объек- нении с оптической осью 19 оптопары 13. Оп тивной интерполяции результата измерения ре- тический генератор приращений имеет элек гистрируемого параметра, значения которого тронный генератор импульсов (рис. 1, б), со находятся в интервале между двумя делениями держащий первую пару одностабильных триг шкалы. геров 21 и 22, первый из которой имеет Рычажно-механический измерительный при- возможность генерировать импульс от нарас бор содержит (рис. 1, а) корпус 1, циферблат 2 тающего тока фототранзистора 16 по оптиче с нанесенной на нем индикаторной шкалой 3, ской оси 19 первой оптопары 13, а второй – от установленную на валу 4 индикаторную стрел- спадающего, вторую пару одностабильных ку 5 и привод 6 индикаторной стрелки 5, со- триггеров 23 и 24, первый из которой имеет стоящий из подпружиненного мерительного возможность генерировать импульс от нараста ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ а б в Рис. 1. Модернизированный рычажно-механический прибор:

а – рычажно-механический измерительный прибор, фронтальная проекция, разрез А–А;

б – электрон ная блок-схема оптического генератора приращений;

в – временная диаграмма генерации импульсов оптическим генератором приращений при прямом и обратном направлении вращения диска ющего тока фототранзистора 18 по оптической В диске 8 выполнены симметричные отвер оси 20 второй оптопары 14, а второй – от спа- стия 29. Диаметрально в одном из отверстий дающего. Электронный генератор импульсов имеется индикаторная метка 30, выполняющая снабжен также блоком 25 дискриминации им- функцию индикаторной стрелки 5. Отверстия пульсов по направлению вращения диска 8 пу- служат как для уменьшения массы диска 8 и со тем регистрации в момент генерации импульса ответствующего снижения инерционности по одним из триггеров 21, 22, 23 или 24 типа эле- казаний прибора, так и для возможности визу ментарной площадки по оптической оси другой ального контроля показаний шкалы 3 прибора оптопары, и подключенного к выходу блока в процессе измерения.

дискриминации 25 блока согласования 26 пере- В варианте выполнения, совместимом с лю дачи данных по стандартному каналу ввода-вы- бым из указанных выше альтернативных вари вода ЭВМ. Диск 8 жестко установлен на валу 4 антов, он снабжен вторым оптическим генера индикаторной стрелки 5, а выход блока согласо- тором приращений, аналогичным первому, при вания 26 передачи данных подключен к ЭВМ. чем второй оптический генератор приращений 74 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ имеет общие с первым оптическим генератором приращений диск 8 и дорожку 9 элементарных площадок (рис. 1, в), а его фотодатчик 31, со держащий оптопары 32 и 33 (рис. 1, г), смещен относительно фотодатчика 12 первого генера тора приращений в направлении рабочего пе ремещения диска 8 на расстояние, кратное од ной восьмой пространственного периода эле ментарных площадок 10 и 11.

Прибор работает следующим образом. При перемещении подпружиненного мерительного Рис. 2. Отображения перемещения мерительного плунжера на дисплее компьютера при выполнении прибора с двумя плунжера 7 происходит поворот вала 4 индика оптическими генераторами приращений торной стрелки 5 на угол, строго пропорцио нальный линейному перемещению плунжера 7.

В качестве счетчика импульсов использова При этом элементарные площадки 10 и 11 ко на стандартная микросхема, подключенная довой дорожки 9 диска 8 перемещаются в зазо к последовательному порту. Для обработки ре ре фотодатчика 12, пересекая оптические оси зультатов измерений написана программа и 20 оптопар 13 и 14, формирующих сигналы в среде C++, позволяющая регистрировать и об соответственно S1 и S2. При прямом (т. е. по ча рабатывать входные данные с рычажно-меха совой стрелке) повороте диска 8, в момент пе нического прибора.

ресечения передним фронтом просвечиваемой Отсчет значений, соответствующих кратно элементарной площадки 11 оптической оси сти 0,25 пространственного периода элемен первой оптопары 13, освещенность фототранзи тарных площадок диска, берется при положе стора 16 увеличивается, т. е. : dS1 / dt 0, нии курсора строго на диагональной прямой, вследствие чего триггер 21 вырабатывает оди- а при смещении курсора от диагонали к имеюще ночный импульс, который поступает на вход муся результату измерения дополнительно при блока 25 дискриминации импульсов. Одновре- бавляется величина, соответствующая 0,125 про менно на вход блока дискриминации импуль- странственного периода указанных площадок.

сов поступает сигнал, характеризующий со стояние S2 фототранзистора 18 по оптической БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК оси 20 второй оптопары 14, соответствующий 1. Бурлаченко, О. В. Моделирование фрикционных в этот момент логическому «0». пар при малых скоростях скольжения / О. В. Бурлаченко, В варианте выполнения, при котором при- А. Г. Алёхин // Изв. вузов. Машиностроение. – 2002. – № 7. – С. 18–23.

бор снабжен вторым оптическим генератором 2. Бурлаченко, О. В. Технология избирательной ла приращений, сигналы от первого и второго оп- зерной закалки для повышения нагрузочной способности тического генератора могут быть переданы и сдвигоустойчивости соединений с натягом / О. В. Бур лаченко, А. Г. Алёхин // Сборка в машиностроении, при в компьютер как координаты X и Y, при этом боростроении. – 2005. – № 2. – С. 4–8.

общее перемещение мерительного плунжера 7 3. Патент № 267091 РФ МПК G 01 D 3/10. 2005, БИ № 36.

может быть отображено на дисплее наклонной Рычажно-механический измерительный прибор / А. В. Уша ступенчатой линией (рис. 2). ков, Т. К. Акчурин, П. Э. Соколов, А. Г. Алёхин.

УДК 621.229. Г. П. Барабанов, В. Г. Барабанов, В. И. Саранча ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ФИКСИРУЮЩИХ ПНЕВМОКАМЕР ДЛЯ ЗАХВАТНЫХ УСТРОЙСТВ МАНИПУЛЯТОРОВ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Приведена математическая модель процесса фиксации детали ЗУ с ЭПК. Приведена методика и алго ритм расчета параметров пневмокамер, определяющий основные этапы проектирования ЭПК.

Ключевые слова: захватные устройства, пневмокамера, алгоритм, фиксация.

А mathematical model of fixing of a detail by the EPC GD process is given. The method and algorithm for cal culating of pneumatic chamber parameters, defining the main stages of the design of EPC, are given.

Keywords: gripping devices, pneumatic chamber, algorithm, fixation.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При автоматизации различных технологи- ном этапе происходит последовательное на ческих и вспомогательных операций с хрупки- гружение ЭПК внутренним давлением p0.

ми изделиями или изделиями, имеющими по верхности с высокой чистотой обработки, x p существует проблема их надежного зажима.

Данную проблему можно решить путем приме нения захватных и фиксирующих устройств с эластичными пневмокамерами (ЭПК). Под ЭПК понимается одна или несколько оболочек из эластичного материала (различные сорта ре зин, каучуков), закрепленных на корпусе за хватного устройства и способных расширяться под действием давления газообразной среды, осуществляя при этом зажимное действие за L счет взаимодействия поверхности оболочки со стенками изделия. При снятии давления газа зажимное действие прекращается [1, 2].

Рассмотрим процесс захвата цилиндриче ской детали 1 захватным устройством с ЭПК 2, торцы которой закреплены на корпусе 3 (рис. 1).

Рис. 1. Схема фиксации детали ЗУ с ЭПК Данный процесс можно разбить на три этапа.

Первый этап – расширение оболочки до каса Функция прогиба для длинной тонкостен ния детали по окружности. На этом этапе про ной оболочки из мягкой резины определяется исходит бесконтактное деформирование ЭПК.

общим решением дифференциального уравне На втором этапе выполняется охват фиксиру ния [4] с учетом краевых условий:

ющим элементом поверхности детали. На дан pD 2 w x x ( L x ) 1 2e cos 4 x 2e cos ( L x ), (1) 4 Eh Далее определяем безразмерные параметры 12(1 2 ) где – коэффициент в корнях = xм, = L, где xм – координата точки со D 2h2 пряжения. По этим параметрам, удовлетворяю характеристического уравнения, E – модуль щим уравнению (1), построен график (рис. 2).

упругости, – коэффициент Пуассона материа- На третьем этапе происходит вертикальный ла оболочки, p – рабочее давление, L – длина подъем захваченной детали вдоль оси х (рис. ЭПК, h – толщина оболочки, D – средний диа- и 3), который характеризуется дополнительным метр оболочки. растяжением ЭПК в направлении подъема. При этом процесс деформации левой части оболоч ки на отрезке [0, xм] влияния на осевое смеще ние детали относительно захвата при подъеме не оказывает. При растяжении правой части оболочки на отрезке [xм, L] будет происходить смещение в направлении справа налево.

Примем в качестве граничной точку xм, на чиная с которой прекращается контакт оболоч 6 ки с поверхностью детали. Тогда радиальный зазор между недеформированной оболочкой и поверхностью детали = w2(х). Используя уравнение (1) и учитывая, что толщина оболоч ки h = const, wmax = 5...10 и ехр(–/2)1, опре деляем минимальное усилие Nxmin, при кото 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 ром начнется срыв детали с ЭПК под действи Рис. 2. График для расчета параметров ЭПК ем ее веса:

76 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 4. По приведенному на рис. 2 графику мето 4 Eh x D p0 дом экстраполирования находится значение,, N xmin (2) D 2 x соответствующее найденному значению аргу мента.

где x –деформация в осевом направлении.

5. Определяется максимальная кратность де формации оболочки в продольном направлении:

w w(x) x.

6. Определяется минимальная длина контак та оболочки и детали:

L.

Lk Выбранные параметры ЭПК проверяются x xм x1 на выполнение условий соотношения величины реального веса детали Gр с минимальными уси L лиями Fxmin, Nxmin и максимально допустимым L весом захватываемой детали Gmax.

7. По формуле (3) определяется минималь L ное осевое усилие Fxmin, при К3 =1,5...2, растя Рис. 3. Схема прогиба оболочки ЭПК гивающее правую часть оболочки до деформа ции x.

Анализ функции прогиба w(х) показал, что 8. По формуле (2) определяется минималь на некотором отрезке [х1, xм] он практически ное значение силы Nxmin, при К3 =1,5...2 (р=р0).

прямолинеен и параллелен оси х.

9. Рассчитывается максимально допусти Из условия надежности функционирования мый вес захватываемой детали при определен ЭПК, при котором осевое смещение детали от ных в пунктах 1–6 параметрах ЭПК:

носительно ЗУ не должно превышать x1 = /, Gmax p0 Lk Dвн, чем обеспечивается гарантированная величина поверхности сопряжения ЭПК и детали, а так- где – коэффициент трения.

же с учетом допущения, при котором двухос- 10. Осуществляется проверка соотношений ное растяжение заменяется одноосным при не- Gр и Nxmin, Fxmin, Gmax в соответствии с неравен изменном объеме ЭПК в процессе деформации ствами Gр Gmax, Gр Nxmin, Gр Fxmin. Выпол [3], определяем минимальное значение осевой нение этих неравенств является необходимым и силы Fxmin растяжения оболочки: достаточным условием правильного выбора па DEh x x2. раметров. Если условие 10 не выполняется, то Fxmin (3) необходимо скорректировать параметры ЭПК по 1–6 и повторить проверку по 7–10.

При конструировании резинотехнических На основании методики расчета параметров изделий принимается Е = const, что дает ошиб ЭПК, разработан алгоритм выбора параметров ку в определении модуля в 1,5...2 раза [3]. Так ЭПК для реализации его на ЭВМ (рис. 4).

как режим работы ЭПК может быть различным, Данный алгоритм основан на предположе то учитываем в расчетах коэффициент запаса нии, что, варьируя лишь одним параметром К3 = 1,5...2.

(толщиной, длиной ЭПК, внутренним давлени Для проектирования ЭПК основные пара ем и т. д.) при рационально выбранных всех метры выбираются и рассчитываются в сле прочих параметрах можно найти такой интер дующей последовательности:

вал значений искомого параметра, при котором 1. Определяется средний диаметр оболочки будет обеспечиваться успешное функциониро при 0,5 мм:

вание ЗУ с ЭПК. Работа алгоритма начинается D = Dвн, – 2, мм, с ввода значений заданных параметров и огра где Dвн – внутренний диаметр детали.

ничений искомого параметра.

2. Принимается толщина оболочки из усло Такая модель не может считаться достовер вия h = (0,025...0,05)D, мм.

ной, но ее можно использовать для осуществ 3. Определяется безразмерный коэффициент:

ления быстрого предварительного отбора ЭПК 12(1 2 ). с заданной совокупностью параметров как не L D 2h2 пригодных для работы.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Начало Ввод значений заданных параметров и границ искомого параметра Нагружение ЭПК рабочим давлением p при зазоре и = НЕТ Проверка целостности ЭПК ДА НЕТ wmax(p) ДА Поиск р0, при котором ЭПК касается детали n=10, i= p=(p–p0)/n p=p+p N1i=(N1)г (x+u)i=(x+u)г Нахождение в контактной Нагружение УЭПК зоне функции N нарастающим давлением р Нагружение ДА УЭПК весом Проверка детали целостности ЭПК НЕТ НЕТ Проверка целостности ЭПК ДА Изменение значения НЕТ Проверка искомого параметра фиксации детали в зависимости от ошибки ДА Увеличение (уменьшение) значения искомого параметра НЕТ Проверка завершения поисковых шагов ДА Вывод отчета о результатах М Рис. 4. Блок-схема алгоритма выбора параметров ЭПК 78 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Возможны случаи, когда ЭПК при нагруже- ным числом шагов. Работа алгоритма заканчи нии давлением р не достигнет стенок детали, вается выводом отчета о результатах поиска поэтому алгоритм предусматривает проверку в виде матрицы исходов. Разработанный алго данного условия. Моделирование контактного ритм реализуется программой выбора парамет процесса требует последовательного прираще- ров осесимметричных ЭПК для использования ния давления р на интервале [р0, р] (р0 – дав- в захватных устройствах ПР.

ление, при котором ЭПК касается стенок дета БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ли). Далее осуществляется поиск давления р0.

Цикл типа «for» реализует нахождение вектора 1. Бабушкин, М. Н. К вопросу о применении управ продольного растягивающего усилия N1 и век- ляемых эластичных пневмокамер для автоматизации тех тора х + u (сумма продольного смещения и ко- нологических операций / М. Н. Бабушкин, Г. П. Бараба ординаты х), каждый элемент которых – значе- нов, А. П. Расходчиков // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: Межвуз. сборник науч.

ние, найденное на границе контактной зоны трудов / ВолгГТУ. – Волгоград, 2002. – С. 3–7.

при соответствующем значении текущего дав 2. Барабанов, Г. П. Создание многофункциональных ления р0 + iр. Затем реализуется нахождение технологических захватных устройств на основе управ функции N1·(х + u) в контактной зоне. При до- ляемых пневмокамер / Г. П. Барабанов, А. П. Расходчиков // полнительном нагружении ЭПК весом детали Актуальные проблемы конструкторско-технологического возможны два исхода: либо разрушение каме- обеспечения машиностроительного производства. Мате риалы международной конференции. Часть I. / ВолгГТУ. – ры, либо срыв детали с ЭПК. Деталь удержива Волгоград, 2003. – С. 200–203.

ется на ЭПК в том случае, если длина подвиж- 3. Шиповский, И. Я. Расчет и конструирование рези ного участка меньше длины контактной зоны. новых изделий и форм: учеб. пособие/ И. Я. Шиповский, Увеличение или уменьшение значения искомо- С. Н. Бондаренко, А. П. Бадюля;

ВолгГТУ. – Волгоград, го параметра происходит в зависимости от то- 2006. – 93 с.

4. Жилин, П. А. Прикладная механика. Основы теории го, какую границу (верхнюю или нижнюю) ин оболочек: учеб. пособие / П. А. Жилин. – СПб: изд-во По тервала допустимых значений данного пара- литехн. ун-та, 2006. – 167 с.

метра нужно найти. Проверка того, выполнены 5. Пат. №2207246 РФ, МПК 7 И25 J 15/00. Захват ма ли все поисковые шаги, заключается в сравне- нипулятора / Г. П. Барабанов, И. В. Яковенко, Е. А. Ан нии номера данного поискового шага с задан- ненкова. – 2003.

УДК 621.9. Е. С. Веселова, Е. Г. Крылов СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru В статье рассмотрены структура композиционных режущих пластин, методы получения покрытий на рабочих поверхностях и приведены примеры композиционных вставок. Рассмотрена проблема отвода тепла от режущего инструмента, описан метод конечных элементов.

Ключевые слова: композиционные режущие пластины, композиционная вставка, распределение тепло отвода, метод конечных элементов.

The article describes the structure of composite inserts, the methods of coatings work surfaces and examples of composite brazes. It also shows the problem of removing heat from a cutting tool and the method of final elements.

Keywords: composite inserts, composite braze, heat removing, the method of final elements.

В современном машиностроительном про- ся к классу труднообрабатываемых конструк изводстве для изготовления ответственных де- ционных материалов. Введение большого числа талей механизмов и машин все чаще использу- легирующих элементов приводит к снижению ют материалы с особыми физико-механиче- теплопроводности сталей и сплавов, повыше скими свойствами: жаростойкие, жаропрочные, нию их твердости, что усиливает процессы ад высокопрочные, коррозионно-стойкие и другие гезии и диффузии при резании, приводит к воз стали и сплавы. Указанные материалы относят- никновению вибраций при обработке многолез ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ вийным инструментом. Применение режущих 1) химико-термические методы образования инструментов, обладающих «классической» гео- покрытий;

метрической формой и однородным в объеме ин- 2) методы химического осаждения покры струментальным материалом в сочетании с тра- тий (CVD-методы);

диционными методами назначения режимов ре- 3) методы физического осаждения покры зания, как правило, не приводит к существенному тий (PVD-методы).

повышению надежности и производительности В отечественной инструментальной про обработки [1, 2]. мышленности созданию новых композицион Новым подходом в повышении эффективно- ных пластин посвящены работы А. С. Вереща сти лезвийной обработки труднообрабатываемых ки, С. Н. Григорьева и др., в которых отражены сталей и сплавов является разработка и примене- результаты исследований режущих свойств ние композиционных режущих пластин. Физиче- пластин с однослойными и многослойными по ская сущность композиционных пластин пред- крытиями.

ставляется как изотропия физико-механических Проектирование пластин с композицион свойств в малом объеме инструментального ма- ными вставками представляет собой новое на териала и анизотропия пластины в целом. Основ- правление улучшения режущих свойств инст ным преимуществом указанного подхода являет- румента. Лидером в этой области является ся рациональное распределение различных мате- шведская фирма Sandvik Coromant, разрабо риалов по объему и определенное функциональ- тавшая варианты пластин с напайной и смен ное назначение каждого слоя или элемента. ной вставками (рис. 1).

Режущие свойства представляют собой инте гральный параметр, зависящий от прочности, твердости, пластичности, теплопроводности, виб роустойчивости инструментального материала, поэтому каждый из элементов анизотропного ин струментального материала предназначен для решения одной или нескольких задач по обеспе чению прочности, теплопроводности и т. д. в те- а б чение заданного времени работы инструмента.

Рис. 1. Схемы композиционных режущих пластин:

Композиционную режущую пластину струк- а – с напайной вставкой;

б – со сменной вставкой турно можно представить как сочетание осно вы и дополнительных элементов заданного це- На рис. 2 показана типовая пластина этой фирмы со вставкой «ласточкин хвост» (2, а) левого назначения различной геометрической и распределение температуры в объеме вставки формы, которые, существенно отличаясь по фи (2, б).

зико-механическим и теплофизическим свойст вам от соответствующих свойств основы, зна чительно улучшают работоспособность пла стины в целом. Дополнительные элементы по их объему относительно основы условно мож но разделить на два класса – покрытия (микро объемные элементы) и вставки (макрообъем ные элементы).

Нанесение покрытий на такие инструмен тальные материалы, как быстрорежущие стали, твердые сплавы, оксидная керамика, является наиболее распространенным подходом к форми рованию композиционных режущих пластин [3]. а б В настоящее время существует несколько ме- Рис. 2. Режущие пластины фирмы Sandvik Coromant [4]:

тодов получения покрытий на рабочих поверх- а – со вставкой «ласточкин хвост»;

б – со стандарт ностях режущих инструментов, которые с уче- ной вставкой том специфики протекания процессов форми рования покрытий можно разделить на три ос- Основными задачами при разработке пла новные группы: стин с композиционными вставками являются:

80 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ выбор материала для вставок, количество вста- второго порядка) функциями. В результате вок и их взаимное геометрическое расположе- приложения граничных условий (источника те ние, геометрическая форма самой вставки, ме- пла) формируется модель распределения тем тод соединения вставки и основы. пературных полей в пластине. В качестве до Решение первой задачи обусловливается пущения полагается, что граничные условия не областью применения режущей пластины, в ча- изменяются в процессе опыта ни по величине, стности, видом обработки, классом обрабаты- ни по направлению.

ваемого материала, условиями стружкообразо- Результаты моделирования в среде Solid вания. Решение второй и третьей задач исходит Works показали, что в композиционных пла из расчетов напряженно-деформированного со- стинах со специальными теплоотводящими стояния пластины и минимизации деформаций. вставками за счет увеличения эквивалентной Решение четвертой задачи является наиболее теплопроводности пластины наблюдается сни сложным и требует выбора эффективного ме- жение контактной температуры и повышение тода соединения разнородных материалов и температурного градиента. В частности, при устройств для его реализации. Перспективными моделировании взаимодействия износостойкой являются вакуумно-плазменные методы обра- аустенитной стали 110Г13Л со стандартной ботки, которые позволяют управлять процесса- пластиной из твердого сплава ВК8 и компози ми получения вставок с заданными свойствами, ционной пластиной этого же сплава, содержа а также предупреждать образование геометри- щей три медные вставки, на режимах резания ческих, кристаллохимических и физико-меха- V = 80 м/мин, S = 0,5 мм/об, t = 1 мм получили нических дефектов на поверхности инструмен- снижение температуры у режущей кромки на тального материала. 20 °С, а в месте крепления на 50 °С по сравне Среди ряда технологических задач по опти- нию со стандартной режущей пластиной.

мизации структуры композиционных пластин При резании труднообрабатываемых конст в меньшей степени решены задачи эффектив- рукционных материалов подобное перераспре ного отвода тепла от режущей кромки инстру- деление тепловых потоков уменьшает интен мента. С учетом нестационарных тепловых сивность изнашивания режущего инструмента процессов при резании и сложности прямых и является положительным фактором, влияю методов измерения температуры предлагается щим на эффективность процесса лезвийной использовать программный комплекс Solid- обработки.

Works для термических задач методом конеч ных элементов. С помощью методов компью БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК терного моделирования есть возможность раз работки и оптимизации геометрической формы 1. Неизвестных, А. Г. Анализ точности обработки де и объема вставок из легкоплавких веществ и талей на станках с ЧПУ / А. Г. Неизвестных, Е. Г. Крылов // материалов с повышенными коэффициентами Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – теплопроводности, построения моделей темпе- Волгоград, 2008. – (Серия «Прогрессивные технологии ратурных полей в стандартном и композицион- в машиностроении» ;

вып. 4). – C. 89–91.

2. Смирнова, Е. Н. Проблема автоматизированного про ном режущем инструменте, проведения срав ектирования технологических процессов с учетом техно нительного анализа результатов исследований.

логической наследственности / Е. Н. Смирнова, Е. Г. Кры Метод конечных элементов позволяет выпол- лов // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 13 / нять дискретизацию объема, занимаемого те- ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – (Серия «Прогрессивные лом, на элементарные области, в частности, технологии в машиностроении» ;

вып. 7). – C. 100–102.

для объемного тела – на тетраэдры с гранями, 3. Волосова, М. А. Систематизация методов нанесения покрытий и модификации рабочих поверхностей режуще аппроксимируемыми линейными и параболи го инструмента и алгоритм их выбора / М. А. Волосова, ческими функциями координат, для плоского А. А. Туманов // Вестник МГТУ «Станкин». – М., 2011. – тела – плоскими и криволинейными треуголь- № 3 (15). – C. 78–82.

никами. В пределах каждого элемента проис- 4. Sandvik Coromant company [Электронный ресурс]. – ходит аппроксимация линейной (элемент пер- Режим доступа: http://www.sandvik.coromant.com/en вого порядка) или параболической (элемент gb/Pages/default.aspx. – Дата обращения: 02.10.2012.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.314. Д. Г. Дубинин, Н. В. Пройдакова, Ю. П. Сердобинцев МОДУЛЬ ИНТЕГРАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ С ИЗМЕНЧИВОЙ ИНФРАСТРУКТУРОЙ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрена методология разработки модуля интеграции, упрощающего процесс объединения разроз ненных структур автоматизированных систем предприятия. Обоснован выбор метода на основе современно го программного обеспечения максимальной эффективности.

Ключевые слова: интеграция данных, база данных, модуль интеграции, XML файл, брокер, потоки со общений, Web-браузер, SQL запрос, процесс синхронизации данных, бизнес-логика.

The article describes methodology for developing the integration module simplifies the process of unification of disparate structures automated enterprise. The choice of the method, based on modern software to maximize efficiency.

Keywords: data integration, integration module, XML file, the broker, message flow, Web-browser, SQL, proc ess, data synchronization, business logic.

2. Интеграция данных (Data Integration). За Использование интегрированной среды уп дачей данного вида интеграции является пред равления существенно повышает продуктив ставление информации, находящейся в много ность решения основных задач предприятия.

численных системах, в полном, унифицирован Вложения в интегрированные системы управ ном, согласованном и точном виде, который ления чаще всего дают гораздо более высокую пригоден для анализа и обработки.

отдачу, чем использование отдельных управ Методами решения задачи интеграции биз ляющих средств.

нес-процессов являются [4]:

Создание интегрированной среды следует на 1. Интеграция корпоративных приложений чинать с анализа комплекса АСУ инфраструк (Enterprise Application Integration) – технологи туры предприятия [1, 2]. Это позволяет выявить ческую основу данного решения составляет ин недостатки сложившейся архитектуры. Как пра теграционная платформа, обеспечивающая пе вило, каждая из систем основывается на собст редачу сообщений, маршрутизацию и транс венной базе объектов, характерной для кон формацию сообщений, а также взаимодействие кретного подразделения. При этом информаци с прикладными системами (с помощью адапте онные модели могут иметь существенные пере ров или интерфейсов приложений).

сечения, что приводит к дублированию ведения 2. Web-интеграция – основу данного реше данных по инфраструктуре. Часто это приводит ния составляют корпоративные порталы, обес к рассогласованиям и несоответствиям сведе печивающие доступ к структурированным, пер ний по объектам в разных АСУ, что в конечном сонифицированным, корпоративным и другим итоге отрицательным образом сказывается на данным посредством Web-интерфейса. В Web эффективности работы не просто отдельных браузере пользователя формируется интегриро подразделений, но и предприятия в целом. Не ванная рабочая среда, обеспечивающая воз обходимое решение проблем – это создание ин можность одновременной работы со всеми не тегрированной автоматизированной системы обходимыми системами. Передача необходи управления инфраструктурой [2, 3]. мых данных между системами осуществляется В настоящее время принято выделять сле- средствами компонент портала.

дующие виды интеграции: 3. Комбинированный подход, когда портал 1. Интеграция бизнес-процессов (Business является одним из интегрируемых приложений.

Process Integration). Сводится к объединению Основные технологии для решения задач функций одного приложения с функциями дру- интеграции данных следующие:

гого в единый бизнес-процесс. При этом может 1. Применение инструментальных средств быть обеспечена интеграция близкая к реаль- для извлечения, трансформации и загрузки дан ному времени, когда данные при их изменении ных (Extract-Transformation-Load). Данная тех в одной из систем «моментально» становятся нология в основном применяется при построе доступными для использования во всех осталь- нии аналитических хранилищ данных (Data ных системах. Ware House).

82 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 2. Использование систем для построения объ единенных «федеративных» баз данных, обеспе чивающих возможность выполнения распреде ленных запросов к актуальным данным, храня щимся в различных корпоративных системах.

Для осуществления любого вида интегра ции данные необходимо идентифицировать (определить местонахождение) и каталогизиро вать. Необходимо построить полную модель корпоративных данных, модель источников и потребителей данных, модели передачи и трансформации данных.

Рис. 1. Архитектура обмена данными Должен быть определен перечень основных справочников, порядок их ведения и использо грационная платформа, включающая IBM Web вания в рамках предприятия (Master Data Mana- Sphere MQ и IBM Message Broker v.6.1 [5].

gement (MDM), или на русском языке Норматив- ПО IBM WebSphere MQ реализует транс но-справочная информация (НСИ). Основные портный уровень платформы и обеспечивает данные должны быть «очищены» от некоррект- гарантированную передачу и хранение сообще ных записей и дубликатов, а данные в приклад- ний. ПО IBM WebSphere Message Broker отве ных системах должны быть приведены к виду, чает за функционирование разработанных про согласованному со справочниками НСИ. цессов для интеграционной платформы.

Разработка модуля интеграции системы Основные компоненты ПО:

Enterprise Asset Management (EAM) на плат- 1. Message Flow – поток сообщений, который форме IBM MAXIMO производилась для за- представляет собой последовательность этапов грузки и односторонней синхронизации данных обработки, выполняющихся в брокере при полу из автоматизированной системы ведения цен- чении входных сообщений. Разработка потока тральной нормативно-справочной информации сообщений представляет собой включение в не (ЦНСИ) и автоматизированной системы управ- го различных узлов обработки (node), каждый из ления подразделения предприятия (АСУ ПП) которых содержит набор действий. Соединения в единую технологическую базу (ЕТБ). в потоке определяют, какие шаги обработки До создания модуля интеграции пополне- следует осуществить, в каком порядке и при ка ние ЕТБ производилось двумя путями: 1) через ких условиях. Соединение узлов в потоке осу Web-интерфейс. Неудобство этого способа за- ществляется через один или более терминал, оп ключается в низкой скорости работы Web-ин- ределяемый в соответствии с логикой и прави терфейса. Также влияние «человеческого фак- лами конкретного узла. Message Flow должен тора» на качество вводимой вручную информа- включать начальный узел (Input node). Message ции достаточно велико;

2) через файлы XML. Flow может быть создан с использованием Данный способ также неудобен, так как связан встроенных узлов пользовательских узлов или с большим количеством работы по подготовке других потоков сообщений (SubFlows). Чтобы файла к загрузке. запустить поток для обработки сообщений, не Общая архитектура обмена данными с по- обходимо развернуть его на брокере, где он вы мощью файлов XML представлена на рис. 1. полняется в рамках общей или отдельной груп В результате создания модуля интеграции пы исполнения (Execution Group).

существенно сократится время заполнения 2. Execution Group – именованная группа ЕТБ. Наличие рассогласований между базами потоков сообщений, определенная на брокере.

тоже будет сведено к минимуму, так как из Брокер обеспечивает степень изоляции между бизнес-процесса будет убран оператор и как потоками сообщений в разных группах, обес следствие устранен «человеческий фактор». печивая исполнение в отдельных адресных Для создания модуля интеграции для рабо- пространствах, или в виде отдельных процес ты процессов синхронизации, реализованных сов. Каждая Execution Group начинается как отдельный процесс операционной системы, в виде потоков сообщений (message flow) и пред обеспечивая изолированную среду для набора назначенных для синхронизации данных ЦНСИ, развернутых потоков сообщений.

АСУ ПП и ЕТБ, необходима развернутая инте ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3. Broker – набор исполняющих процессов, кером. Он обеспечивает брокер начальными в котором размещены один или несколько по- конфигурациями и изменяет их.

токов сообщений для передачи, преобразования 5. Message Broker Archive – компонент, ко и дополнения сообщений «на лету». Приложе- торый служит для упаковки в специальный ар ния посылают сообщения брокеру, используя хив (bar файл) потоков обмена сообщениями, очереди WebSphere MQ. Брокер направляет ка- используемых схем данных и подключаемых ждое сообщение, используя правила, опреде- модулей для последующего развертывания ленные в потоке сообщения и наборов сообще- в среде MQ Broker.

ний, и преобразует эти данные в требуемую Типовая задача по интеграции на основе та структуру. кой платформы представляет описание бизнес 4. Configuration Manager – представляет со- процесса заведения актива в конечной системе бой интерфейс между средой разработки и бро- интегрированной АСУ П (рис. 2).

Рис. 2. Общая схема работы задач Рассмотрим абстрактное поведение типовой Бизнес-процесс условно можно разделить задачи на примере. Предположим, получена на два этапа:

информация о том, что нужно изменить поля 1. Обращение к базе данных системы-источ объекта. Необходимо иметь ряд значений, ко ника для получения необходимых данных об торые точно будут указывать на объект в сис интегрируемых бизнес объектах.

теме источника. В результате некоторой анали 2. На основе полученных данных вызов web тической работы выявлен стандартный интер служб Maximo, которые используются для соз- фейс для задач по интеграции бизнес-объектов дания, обновления и удаления Maximo Business их сторонних систем в Maximo, который вы Object (MBO). глядит следующим образом:

msg entry OBJ_ID903/OBJ_ID – идентификатор объекта в системе источнике TYPE30400/TYPE –- числовой идентификатор указывающий на тип объекта SITEID61/SITEID – числовой идентификатор дополняющий идентификатор объекта в системе источнике OPERI/OPER – операция производимая с объектом /entry /msg Поле OPER может принимать одно из трех цесс работы задачи пойдет по ветке, в которой значений: I – Insert (создание);

U – Update (из- происходят выборка из базы данных и вызов web менение);

D – Delete (удаление). В зависимости служб на создание группы объектов (MBO);

от переданной операции над объектом будут – если передана операция D (удаление), бу произведены различные действия: дут вызваны web-службы, которые будут уда – если передана операция I (создание), то про- лять те же объекты Maximo.

84 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Следует отметить, что операции I и U реа- Итак, определились необходимые поля лизуют одну и ту же логику. Но для обеспече- для работы задачи. В первой стадии делает ния большей гибкости системы решено не объ- ся запрос к базе данных, которая возвращает единять их в одну, так как, возможно, в буду- набор полей (на рис. 3 блок с названием щем потребуется различная логика работы этих «get_from_db»).

операций.

Рис. 3. Задача по загрузке главных путей в Message Broker Toolkit Следующий блок после запроса к базе дан- в цепочке интеграции, рабочее название Root;

ных называется «set_message_for_create_asset», из 2) задачи, которые агрегируют операции с объ него следует, что создается объект типа Asset. ектами MAXIMO, предоставляя тем самым Чтобы его создать, требуется сформировать пра- простой и гибкий интерфейс работы с ними, вильное сообщение и передать его подзадаче, ко- рабочее название Leaf;

3) задачи, реализующие торая вызовет web-службу на создание актива. процесс загрузки объекта, представляют собой Все подобные сообщения создаются при помощи последовательное формирование сообщений и Extended Structured Query Language (ESQL). вызов по этим сообщениям задач второго типа, Интеграционная платформа – это набор за- рабочее название Branch;

4) другие задачи, не дач для Message Broker, которые осуществляют попадающие ни под одно из перечисленных загрузку данных. Все эти задачи можно разде- определений, к таким можно отнести задачу по лить на 4 основные группы: 1) задачи получе- трансформации ошибки вызова web-службы ния данных о том, что необходимо совершить или маршрутизатор по типу переданного объ над объектом;

они являются начальным звеном екта, рабочее название Cell.

Инициатор запуска Запрос к БД БД источника Ответ БД Сообщение для начала выполнения Сообщение о данных Работа Сообщение WS Web Service модуля IBM MAXIMO интеграции отчет WS Web Service системы Информация источника о завершении работы Запрос к WS Файл результатов запуска Рис. 4. Работа модуля интеграции ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Схема работы модуля интеграции представ- Блок «select_path» проводит проверку получен лена на рис. 4. ного в сообщении поля «type» и, если оно соот Рассмотрим подробнее задачу, цель которой – ветствует одному из известных типов, перена получение данных: это Root-задача (рис. 5). правляет в MQ-очередь задачи по загрузки объ Речь идет о получении данных о том, что с объ- ектов этого типа.

Приведенный пример демонстрирует общие ектом нужно сделать, и приведении получен принципы работы такого рода задач. Исполь ных данных к единому интерфейсу для задач зуются в основном три задачи такого типа. Од реализации бизнес-логики (Branch-задача).

ной из них является задача, которая на входе принимает файл XML с множеством записей объектов и задача также проходит по этому массиву, распределяя сообщения по нужным задачам реализации бизнес-логики. Эти файлы формируются отдельно специально созданной программой, написанной на Java, которая дела Рис. 5. Графическая схема Root-задачи ет два запроса: один в систему, где лежат дан ные, другой в систему, где они должны лежать.


Блок «entry_point» – точка входа задачи.

На основе полученных результатов программа Для этого блока установлено свойство «Timeout создает два файла, один из них содержит запи interval (sec)» со значением 300. Задача будет си, которые нужно добавить в систему (записи запускаться каждые 300 секунд с момента, как с операцией I), а другой файл записи объектов, была развернута на сервере.

которые необходимо удалить из системы (опе В блоке «get_from_db» выполняется SQL – рация D).

запрос к базе данных системы-источника, а так Задачи бизнес-логики – это Branch-задачи.

же происходит преобразование полученного Процессы, происходящие в них, можно разде результата в XML-сообщения, передаваемые лить на две группы: 1) запросы к базе данных дальше. Из базы данных системы-источника с использованием той информации, которая бы выбираются только актуальные данные – те, ла получена с помощью root-задач;

2) последо которые были внесены за последние 300 секунд вательное формирование сообщения из резуль (с момента предыдущей работы задачи). Пре татов запросов к базе данных для асинхронно образованные XML-сообщения по одному по го/синхронного вызова задач, агрегирующих падают в блок «select_path_by_type», который операции с объектами MAXIMO (рис. 6).

представляет собой самостоятельную задачу.

Рис. 6. Графическая схема Branch-задачи Основная цель в этих задачах – формирова- цесса. Выбор метода загрузки, асинхронный ние сообщения для вызова задач, работающих или синхронный, зависит в основном от специ с MBO. Набор таких вызовов представляет реа- фики загрузки данных об объекте. Например, лизацию бизнес-логики интеграционного про- если создается актив и в дальнейшем необхо 86 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ димо использовать информацию о созданном Разработанный модуль интеграции позво объекте (для записи атрибутов актива необхо- ляет исключить повторный ввод данных, обес димо знать assetnum (уникальный идентифика- печить повышение безошибочности данных, тор в ЕТБ) созданного объекта), то сформиро- исключить риск потери адекватности баз дан ванное сообщение передается в блок синхрон- ных реальному положению дел. По масштабам ного вызова. Асинхронные вызовы использу- применения модуль интеграции носит локаль ются в тех случаях, когда нет необходимости ный характер, работает на отдельном выделен в ожидании результата операции. То же, что ном сервере и производит одностороннюю и при синхронном вызове, но в данном случае синхронизацию ЕТБ со смежными системами, создастся новый процесс. Это приводит к умень- тем самым упрощает интеграционные процес шению времени загрузки объектов в родитель- сы на предприятиях с изменчивой инфра ской задаче путем распараллеливания загрузки структурой.

данных на несколько процессов.

Задачи, агрегирующие операции с объектами БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК интегрированной АСУ П являются Leaf-задача 1. Michael McClellan. Introduction to manufacturing exe ми. Это задачи, которые работают непосредст- cution systems/ MES conference & exposition / Michael венно с MBO и реализуют логику, позволяю- McClellan-Baltimore, Maryland. june 4–6, 2001.

щую скрыть технические и логические сложно- 2. Киселев, А. Г. Интегрированная система управле сти работы с этими объектами. Каждая Leaf-за- ния для промышленного предприятия (ERP): учеб. посо бие / А. Г. Киселев. – Новосибирск, 2004. – 219 с.

дача имеет свой собственный интерфейс – фор 3. Круглов, А. К. Комплексная автоматизация доку мальное описание структуры принимаемого на ментооборота на предприятии / А. К. Круглов, Н. В. Прой вход сообщения. Согласно этому интерфейсу дакова, Ю. П. Сердобинцев // Известия ВолгГТУ : межвуз.

происходит формирование сообщения в Branch- сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – (Серия задачах. Все задачи имеют схожую архитектуру, «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

вып. 4). – С. 83–87.

в которую входят: начальный блок, являющийся 4. COMPUTEL System Management [Электронный ре точкой входа для задачи, слушатель MQ-очере сурс] // Режим доступа : http://www.computel.ru/decision/ ди;

блок, играющий роль маршрутизатора по business/int/ типу операции;

подзадачи, реализующие соот- 5. Концепция «Root Branch Leaf» [Электронный ре ветствующие операции. сурс]. – Режим доступа : http://interprocom.ru/articles/maximo УДК 621.9. Н. Г. Зайцева, А. С. Сергеев, А. Л. Плотников РАСЧЕТ ПАРАМЕТРА ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Предлагается способ автоматизированного расчета среднеарифметического отклонения профиля по верхности при лезвийной обработке деталей на фрезерных станках с ЧПУ на основе разработанной матема тической модели. Приведены экспериментальные данные, подтверждающие эффективность применения по лученной математической модели по сравнению с существующим прототипом.

Ключевые слова: сборный многолезвийный инструмент, сменные многогранные пластины (СМП), тер мо-ЭДС, параметр шероховатости.

There is an automated roughness parameter definition method with machining by the assembled multiblade tool of flat parts on the CNC lathes and milling machines on the basis of mathematical models is proposed. The experi mental data supporting the efficacy of the resulting mathematical model compared with existing prototype are pre sented.

Keywords: assembled multiblade tool, replaceable multisided plates (RMSP), thermoEMF, roughness parameter.

Наиболее близким способом определения ся способ, описанный в работе [1]. Недостатком параметра шероховатости Ra при обработке этого способа является его ограниченное при плоских поверхностей в условиях получистово- менение по маркам обрабатываемых сталей го и чистового торцового фрезерования являет- (в частности, предназначен для обработки ста ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ли ШХ15). Кроме того, он не учитывает влия- тальные значения степенных показателей, ние марки инструментального материала на па- полученные в ходе регрессионного анализа.

раметр шероховатости Ra [2]. Авторами введен новый параметр – коэффи Для оперативной оценки режущих свойств циент, учитывающий вид обработки CRa (при в математической зависимости расчета пара- чистовой обработке CRa = 73,5;

при получисто метра шероховатости Ra при фрезерной обра- вой СRa = 2,75).

ботке авторами предложено использовать опе- Предварительно осуществляют пробный про ративный сигнал термоЭДС E, учитывающий ход, измеряют термоЭДС каждой режущей физико-механические свойства контактируе- кромки, далее вычисляют среднеарифметиче мых пар инструмент–деталь. Сигнал термо- ское значение термоЭДС сборного многолез ЭДС получен в одинаковых условиях кратко- вийного твердосплавного инструмента. Пара временного пробного прохода, по всем соче- метр шероховатости Ra определяют с использо таниям контактных пар, среди группы углеро- ванием вычисленного среднеарифметического дистых, конструкционных и низколегирован- значения термоЭДС, рабочих параметров про ных сталей при обработке их твердосплавным цесса резания (V, Sz, t) и геометрических пара инструментом. Для определения параметра метров сборного многолезвийного твердо шероховатости Ra при фрезерной обработке сплавного инструмента и обрабатываемой де используются не справочные, а эксперимен- тали (z, B, D) по формуле:

К 1 2 B z arccos D E К2 t К3 SК Ra С (1) 1, Ra V К где E – среднеарифметическое значение термо- фициент, определяющий степень влияния ско ЭДС, мВ;

V – скорость резания, м/мин;

S – по- рости резания V на параметр шероховатости Ra дача на зуб сборного многолезвийного твердо- (при получистовой обработке К5 = 0,284, при сплавного инструмента, мм/зуб;

t – глубина чистовой – К5 = 0,997).

резания, мм;

z – количество режущих кромок Экспериментальная проверка предлагаемо сборного многолезвийного твердосплавного го способа проводилась при обработке конст инструмента;

B – ширина фрезерования, мм;

рукционных углеродистых и низколегирован D – диаметр сборного многолезвийного твердо- ных сталей: сталь 45 по ГОСТ 1050-88 и ШХ сплавного инструмента, мм. К1 – коэффициент, по ГОСТ 801-78 тремя наборами торцевых фрез определяющий степень влияния количества ре- диаметром Dф = 100 мм, с количеством режу жущих кромок z сборного многолезвийного щих кромок z1 = 2, z2 = 4, z3 = 8 соответственно.

твердосплавного инструмента, приходящихся на В качестве инструментального материала при ширину фрезерования B при заданном диаметре менялись твердосплавные сменные неперета фрезы D, на параметр шероховатости Ra (при чиваемые пятигранные пластины по ГОСТ получистовой обработке К1 = 1, при чистовой – 19065-80 марок Т15К6, Т5К10 и ТТ7К12.

К1 = 0,833);

К2 – коэффициент, определяющий В таблице в качестве примера приведены степень влияния среднеарифметического значе- результаты экспериментальной проверки рас ния термоЭДС E на параметр шероховатости Ra чета параметра шероховатости Ra по источнику (при получистовой обработке К2 = 0,732, при [1] и предлагаемой авторами формуле (1) для чистовой – К2 = 0,727);

К3 – коэффициент, опре- стали ШХ15. При исследовании параметров про деляющий степень влияния глубины резания t на цесса резания задавались следующие диапазо параметр шероховатости Ra (при получистовой ны: подачи S = 0,08–0,5 мм/зуб, глубины реза обработке К3 = 0,51, при чистовой – К3 = 0,264);

ния t = 0,08–0,5 мм, скорости резания V = 18– К4 – коэффициент, определяющий степень влия- 44 м/мин, радиуса скругления r = 0,5–2,0 мм, ния подачи на зуб сборного многолезвийного переднего угла = 5–20°. В соответствии с ГОСТ твердосплавного инструмента S на параметр 19065-80 геометрические параметры сменных шероховатости Ra (при получистовой обработке пластин: радиус скругления r = 1 мм и перед К4 = 0,5, при чистовой – К4 = 0,313);


К5 – коэф- ний угол = 5°.

88 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Подача на зуб Шероховатость расчетная Шерохова Скорость Глубина сборного тость процент по процент резания резания t, многолезвийно- по источ измеренная относительной формуле относительной V, м/мин мм го инструмента нику [1] Ra, мкм ошибки (1) ошибки S, мм/зуб Количество режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента z = Режущий инструмент: ТТ7К12;

Величина термоЭДС E = 10,1 мВ 0,08 6,525 0,810 87,59 5,896 9, 20 1, 0,12 8,213 1,607 80,44 7,221 12, 0,08 5,913 0,345 94,16 4,843 18, 40 1, 0,12 6,583 0,685 89,59 5,931 9, Режущий инструмент: Т15К6;

Величина термоЭДС E = 13,3 мВ 0,08 8,254 0,810 90,19 7,212 12, 20 1, 0,12 8,943 1,607 82,03 8,833 1, 0,08 8,172 0,345 95,78 5,923 27, 40 1, 0,12 8,382 0,685 91,83 7,255 13, Количество режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента z = Режущий инструмент: ТТ7К12;

Величина термоЭДС E = 10,1 мВ 0,08 5,946 0,810 86,38 3,851 35, 20 1, 0,12 6,735 1,607 76,14 4,716 29, 0,08 5,179 0,345 93,33 3,163 38, 40 1, 0,12 5,739 0,685 88,06 3,873 32, Режущий инструмент: Т15К6;

Величина термоЭДС E = 13,3 мВ 0,08 5,254 0,810 84,59 4,710 10, 20 1, 0,12 6,825 1,607 76,46 5,769 15, 0,08 4,983 0,345 93,07 3,869 22, 40 1, 0,12 5,287 0,685 87,04 4,738 10, Количество режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента z = Режущий инструмент: ТТ7К12;

Величина термоЭДС E = 10,1 мВ 0,08 3,692 0,810 78,07 2,828 23, 20 1, 0,12 4,183 1,607 61,59 3,464 17, 0,08 2,973 0,345 88,39 2,323 21, 40 1, 0,12 3,632 0,685 81,14 2,845 21, Режущий инструмент: Т15К6;

Величина термоЭДС E = 13,3 мВ 0,08 4,892 0,810 83,45 3,459 29, 20 1, 0,12 5,275 1,607 69,54 4,237 19, 0,08 4,087 0,345 91,55 2,841 30, 40 1, 0,12 4,729 0,685 85,51 3,480 26, Из таблицы видно, что максимальная отно- Выводы сительная погрешность определения параметра 1. Применение предлагаемого способа по Ra по источнику [1] достигает 95,78 %, а по зволяет повысить точность определения пара предлагаемому способу (формула (1)) – 37,10 %, метра шероховатости Ra при получистовом и при этом обработка производилась строго в со- чистовом торцовом фрезеровании сборным ответствии с технологическими параметрами многолезвийным твердосплавным инструмен обработки, указанными в [1]. Средняя относи- том и расширяет диапазон его использования тельная погрешность определения параметра Ra по классу обрабатываемых сталей.

по источнику [1] достигает 84,83 %, а по пред- 2. На основе уточненных математических мо лагаемой формуле (1) – 20,41 %. делей расчета параметра шероховатости Ra разра ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ботаны алгоритм и программа для ЭВМ [3] с це- 2. Развитие науки о резании металлов: учебник / В. Ф. Боб ров [и др.];

под. ред. Н. Н. Зорева. – М.: Машиностроение, лью использования их в системе САПР ТП или 1967. – 416 с.

в структуре системы ЧПУ фрезерных станков.

3. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2012617650 от 24 августа 2012 г. РФ, МПК (нет). Рас БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК чет величины среднего арифметического отклонения про филя обработанной поверхности при получистовом и чис 1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1 / товом торцовом фрезеровании конструкционных углеро под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещеря дистых и низколегированных сталей / А. Л. Плотников, кова, А. Г. Суслова. – 5-е изд., исправл. – М.: Машино строение-1, 2003. – 912 с. А. С. Сергеев, Н. Г. Зайцева;

ВолгГТУ. – 2012.

УДК 62-589. Е. Г. Крылов, А. М. Макаров, С. С. Распертова ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ТОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрена методика проектирования механизмов точных перемещений в рабочих органах автоматизиро ванного оборудования. Представлены проектный и проверочные расчеты, на основе которых разработано про граммное обеспечение для решения задачи автоматизированного проектирования шариковинтовой передачи.

Ключевые слова: механизм точных перемещений, шариковинтовая передача, автоматизированное про ектирование.

The article describes the method of designing mechanisms of precise movements in the working bodies of automated equipment. Presented the designing and checking calculations on which the software for solving ball screw gear CAD is developed.

Keywords: mechanism of precise movements, ball screw gear, computer aided design.

В условиях современного развития техники особое значение приобретают вопросы точно сти [1, 2]. Одним из главных факторов, опреде ляющих точность обработки на станках с ЧПУ, является работа привода подачи, который вы полняет две функции: осуществляет движение формообразования исполнительного органа в со ответствии с управляющей программой и пре образует вращательное движение вала электро двигателя в поступательное движение меха- Рис. 1. Схема шариковинтовой передачи низма точных перемещений [3, 4].

Конечным звеном привода подачи является – низкий коэффициент трения;

тяговое устройство, в качестве которого для – стабильная работа в широком диапазоне прямолинейных перемещений в большинстве температур.

станков с ЧПУ и точных станков (шлифоваль- В процессе эксплуатации ШВП выходит из ных, координатно-расточных) применяют ша- строя в результате усталости поверхностных риковинтовую передачу (ШВП). Передача со- слоев шариков, гайки и винта, потери устойчи стоит из винта 1, гайки 2, комплекта шариков 3 вости винта, износа элементов, что в итоге при и устройства 4 для возврата тел качения (рис. 1). водит к снижению точности перемещений ис Канал, соединяющий первый и последний (или полнительного органа станка. Для повышения промежуточный) витки гайки, обеспечивает воз- долговечности ШВП необходимо при ее проек можность непрерывной циркуляции тел качения. тировании использовать системный подход, Преимуществами ШВП являются: включающий выбор критериев стабильной ра – высокая точность и равномерность посту- боты и их проверку по результатам расчетов.

пательного движения с сохранением стабильно- Как правило, исходными данными для про сти этих параметров в процессе эксплуатации;

ектного расчета передачи являются длина вин – высокий КПД;

та, способ установки винта на опорах (конст 90 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ рукция опор) и осевая нагрузка на передачу. С0 = P zp m sin cos, Н, Осевые нагрузки задаются для различных опе где P – предельно допустимая статическая на раций, выполняемых на станке, а также для грузка на один шарик;

m – число витков в одной разных элементов цикла обработки (быстрого и замкнутой рабочей цепочке;

zp – расчетное чис рабочих ходов исполнительного органа). По ре ло шариков в одном витке резьбы;

– угол зультатам проектного расчета определяются подъема винтовой линии на среднем диаметре значения таких параметров ШВП, как диаметр резьбы;

– угол контакта шарика с винтом шариков, шаг резьбы винта, средний диаметр и гайкой.

резьбы винта, число шариков в рабочей части Проверочный расчет ШВП на долговеч резьбы, КПД. В качестве критериев для ста ность (по выносливости рабочих поверхно бильной работы ШВП примем обеспечение стей) сводится к вычислению коэффициента требуемой прочности, устойчивости, жестко долговечности Kд исходя из расчетного срока сти, грузоподъемности и долговечности.

службы передачи:

После определения геометрических пара метров элементов ШВП проверяют на проч- nmax nmin K д 0,28 3 ( ) Ci, ность ходовые винты по приведенному напря жению с учетом работы винта на сжатие (рас тяжение) и кручение по формуле: где nmax (nmin) – максимальная и минимальная частота вращения винта, об/мин;

Ci – условное M F число циклов нагружения за один оборот винта.

3 p, МПа, Wp С целью сокращения времени на проекти S рование ШВП и исключения возникновения ошибок в выполнении проектного и провероч где F – осевая нагрузка на передачу;

S – пло ных расчетов разработано программное обес щадь поперечного сечения по внутреннему печение в среде Delphi.

диаметру;

М – момент, скручивающий винт;

На рис. 2 показано главное окно програм Wp – момент сопротивления по внутреннему ди мы. В качестве начальных данных используют аметру;

[p] – допускаемое напряжение мате ся значения осевой нагрузки F, длины винта l риала винта на растяжение.

и коэффициента, учитывающего способ уста Проверочный расчет ШВП на устойчивость новки винта на опорах. После окончания за проводят по критической осевой нагрузке Fmax полнения полей ввода следует нажать кнопку (наибольшему тяговому усилию) по формуле:

«НАЧАТЬ» – и программа выполняет все необ 2 EI ходимые вычисления. Результат помещен на Fmax, Н, ( l )2 панель, расположенную ниже.

При нажатии кнопки «Сменить материал»

где Е – модуль упругости материала винта;

I – происходит смена материалов винта и гайки, момент инерции сечения винта;

– коэффици содержащихся в базе данных программы, ент, зависящий от характера закрепления концов и расчеты выполняются заново. При нажатии винта;

l –расстояние между опорами передачи.

кнопки «Ввести другие значения» поля ввода Проверочный расчет ШВП на жесткость обнуляются.

выполняют из условия обеспечения жесткости По результатам работы программы можно привода, которая связана с жесткостью шари оценить выбранную схему профиля резьбы ковинтового механизма jм, винта jв и его опор jо ШВП с нанесенными на ней основными гео зависимостью метрическими параметрами, расчетные значе 1111 ния этих параметров и результат выполнения, Н/мкм.

проверок по критериям обеспечения стабиль j jм jв jо ной работы передачи.

Далее ШВП проверяют на грузоподъем- Программа может быть использована как ность С0. Это предельно допустимая осевая на- подсистема в рамках АСТПП и в учебных це грузка на винт, в результате действия которой лях для выполнения курсового и дипломного возникает общая остаточная деформация тел ка- проектирования по направлению 220700 «Ав чения, гайки и винта в наиболее нагруженной зо- томатизация технологических процессов и про не контакта, равная 0,0001 диаметра тела качения изводств».

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 2. Главное окно программы с результатами расчета БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12 / ВолгГТУ. – Волго град, 2010. – (Серия «Прогрессивные технологии в маши 1. Неизвестных, А. Г. Анализ точности обработки де- ностроении» ;

вып. 6). – C. 91–95.

талей на станках с ЧПУ / А. Г. Неизвестных, Е. Г. Крылов // 3. Крылов, Е. Г. Программное управление станками и Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – комплексами: учеб. пособ. / Е. Г. Крылов, А. Г. Неизвест Волгоград, 2008. – (Серия «Прогрессивные технологии ных, А. Л. Плотников;

ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – 160 с.

в машиностроении» ;

вып. 4). – C. 89–91. 4. Крылов, Е. Г. Расчет управляющих программ и про 2. Плотников, А. Л. Проблема выбора рациональных ектирование механизмов и узлов станков с программным усилий зажима заготовок на токарных станках с ЧПУ / управлением: учеб. пособ. / Е. Г. Крылов, А. Л. Плотни А. Л. Плотников, Е. Г. Крылов, Е. Н. Смирнова // Известия ков;

ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – 95 с.

92 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.798. А. М. Макаров, Ю. П. Сердобинцев, Е. Г. Крылов, В. К. Власов АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РАСФАСОВКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Волгоградский государственный технический университет E-mail: app@vstu.ru Рассмотрен процесс расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры. Предложена методика рас чета основных параметров устройств для захвата, раскрытия, наполнения и закрытия гибких контейнеров при расфасовке. Разработан алгоритм, и написана программа расчета этих параметров для тары различного типа и размера при наполнении сыпучим материалом различной насыпной плотности. Программа может быть использована при проектировании, конструировании и изготовлении захватных устройств и автомати ческих линий для расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры.

Ключевые слова: расфасовка, сыпучий материал, рычажно-шарнирные захватные устройства, автомати ческая линия, гибкий контейнер, программа расчета.

The packaging processes of bulk materials in flexible containers are examined. The method of calculation of key parameters devices for capturing, opening, filling and closing of flexible containers are proposed. Algorithm are developed and the program are written for the calculation of these parameters for different types and size of packaging when it filled of bulk materials with different bulk density. It can be used in the design, engineering and manufacturing grippers and automated production lines for packaging granular materials in flexible containers.

Keywords: packaging, bulk material, lever-hinged gripping devices, automatic line, flexible container, calculation program.

Автоматическая линия (АЛ) расфасовки сы пучих материалов – сложный технический объ ект, представляющий собой совокупность не скольких модулей. При проектировании АЛ не обходимо учитывать ряд факторов, основными из которых являются размеры и форма тары, а также физические свойства самих сыпучих ма териалов. При расчете основных параметров автоматической линии для расфасовки сыпучих материалов в гибкие контейнеры (ГК), предло женной в [1] и построенной на базе рычажно шарнирных устройств для автоматического за хвата, раскрытия и удержания мешков [2, 3], ре комендуется начинать с определения линейных размеров упаковочной тары. Это может быть одним из основных условий для выбора пара метров бункера для хранения тары, транспор тера, загрузочного патрубка, размеров и ком поновки всего оборудования. Также немало важным фактором являются свойства сыпучего материала, который необходимо фасовать.

Расчет основных элементов захватных уст ройств для тары следует начинать с определения формы горловины гибкого контейнера, приот крытого с помощью пневматических захватов [2].

При этом определение рационального рассто яния между крайними боковыми пальцами за хватного устройства (а этот параметр является ключевым при проектировании захватных уст ройств для контейнеров различного размера) яв ляется достаточно трудоемким процессом, тре бующим решения систем уравнений для различ ных начальных условий и выбора из результатов Рис. 1. Блок-схема алгоритма расчета основных решения рациональных значений. параметров РШЗУ ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Расчет усилий, необходимых для удержания Результатом работы программы является гибкого контейнера при наполнении сыпучим определение наилучшего расстояния a между материалом, может быть выполнен по форму- центрами вакуумных захватов, при котором ве лам, представленным в [4]. личина расстояния между крайними пальцами Для автоматизации достаточно сложных вы- РШЗУ l будет максимальна, вывод уравнения числений по определению основных геометри- и графика кривой провисания гибкого контей ческих и конструктивных параметров автома- нера (то есть определение постоянных интег тической линии и рычажно-шарнирного за- рирования и неопределенного множителя ), хватного устройства, расчету и графическому по- определение величины l и расчет на основе это строению кривой провисания ГК, расчету рас- го основных параметров РШЗУ и автоматиче стояния между крайними боковыми пальцами ЗУ ской линии.

и т. д. был разработан алгоритм и составлена про- На основе алгоритма, представленного на грамма, выполняющая все вышеизложенные опе- рис. 1, с помощью пакета программ Borland рации после ввода в нее трех необходимых пара- Delphi 7.0 компании Borland Software Corpo метров: длины L и ширины B гибкого контейнера ration была разработана программа «Расчет ос (выбирается по ГОСТ [5]), а также насыпной новных параметров захватных устройств для плотности расфасовываемого материала, кото мягкой тары различного размера» на языке рая выбирается как среднее значение для кон программирования Delphi [6], зарегистрирован кретного материала из предложенного списка. На ная в государственном реестре программ для рис. 1 приведена блок-схема главного модуля ал ЭВМ Федерального института промышленной горитма расчета. Рас-шифровка основных неиз собственности РФ (№ 2012611863). Рабочее ок вестных, используемых в алгоритме, представле но программы приведено на рис. 2.

на в таблице и в тек-сте статьи.

Рис. 2. Рабочее окно программы «Расчет основных параметров захватных устройств для мягкой тары различного размера»

Для расчета основных параметров автома- ки «Расчет» производится поиск неизвестных тической линии и РШЗУ необходимо ввести постоянных уравнения кривой провисания гор длину и ширину гибкого контейнера, а также ловины гибкого контейнера, на основе которых выбрать тип сыпучего материала из предло- рассчитывается рациональное расстояние меж женного списка. В случае, если точность вы- ду крайними вакуумными захватами, крайними числений не соответствует требуемой, ее мож- боковыми пальцами РШЗУ и другие основные но задать самостоятельно. После нажатия кноп- параметры захватного устройства и автомати 94 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ческой линии (например, размеры звеньев пе- сания), а также рекомендуемые значения ос редаточного механизма, пневмоцилиндров новных параметров автоматической линии привода, диаметр загрузочного патрубка, уси- и рычажно-шарнирного захватного устройства.

лия, необходимые для удержания контейнера В таблице представлены результаты расчета, при наполнении и т. д.). После расчета на экран полученные с помощью данной программы для выводится уравнение кривой провисания гор- гибкого контейнера из полипропиленовой ни ловины приоткрытого гибкого контейнера ти [5] размерами L=95см и B=56 см. В качестве (и при желании строится график кривой прови- сыпучего материала выбран сахар [7].

Результаты расчета программы «Расчет основных параметров захватных устройств для мягкой тары различного размера»

Рекомендуемое значение Параметр (в мм) Расстояние между центрами крайних вакуумных захватов a Диаметр вакуумных захватов Dпр или Dвак Уравнение кривой провисания горловины гибкого контейнера вида y C ch x-C 2 x- y 327ch C1 Максимально допустимое расстояние между крайними пальцами l Длина звеньев z Длина мини-цилиндров с втянутыми штоками zр Ширина звеньев b Диаметр пальцев d Длина хода поршня пневмоцилиндра привода H Длина хода поршней мини-цилиндров h Максимально допустимый диаметр загрузочного патрубка Dпат Расстояние от ленты транспортера до пальцев РШЗУ L Усилия, необходимые для удержания гибкого контейнера 80T210* на загрузочном патрубке T (*в Н) 2. Рабинович, Л. А. Автоматизация подачи мешков из Тестирование программы для тары различ ткани на рабочие позиции фасовочного оборудования / ного размера подтверждает работоспособность Л. А. Рабинович, Е. С. Брискин, А. М. Макаров // Сборка данного алгоритма. в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 11. – Разработанный алгоритм и программный С. 35–39.

3. Пат. 2421383 РФ, МПК В 65 В 67/12. Устройство комплекс позволяют рассчитывать основные для автоматического захвата, раскрытия и удержания параметры рычажно-шарнирных захватных мешков / Л. А. Рабинович, А. М. Макаров;

заявитель и па устройств для мягкой тары различного типа тентообладатель Волгоградский государственный техни и размера и геометрические размеры основных ческий университет. – № 2010122140/21;

заявл.

31.05.2010;

опубл. 20.06.2011.

элементов автоматической линии расфасовки 4. Макаров, А. М. Расчет рычажных устройств на уси различных сыпучих материалов в мягкую тару лия захвата нежесткой тары / А. М. Макаров // Известия и могут найти применение при проектирова- ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, нии, конструировании и изготовлении захват- 2011. – (Серия «Прогрессивные технологии в машино строении»). – С. 83–85.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |
 





 
© 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.