Гутиря Сергій Семенович. Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні

brief description

Гутиря Сергій Семенович. Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні : Дис... д-ра наук: 05.02.02 - 2002.

Гутиря С.С. Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 машинознавство. Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2002.
Захищаються рукопис і 41 наукова праця, в яких викладено розв’язання науково-технічної проблеми об’єктивної оцінки технічного рівня і управління якістю проектних варіантів силових передач зачепленням. Розроблено нову теорію системного відображення множини фізично-інформативних ознак якості виробів машинобудування, що квантифіковані у відповідності з цілями проектування. Обгрунтовано універсальну математичну модель, що дозволяє вирішити проблему багатокритеріальної оцінки технічного рівня передач зачепленням та їх структурних компонентів: елементів зачеплення, валів, опор, корпусів, систем мащення і охолодження. Викладено нові системні методи технічного удосконалення на основі матричних або графових моделей, що забезпечують можливість інженерних розрахунків, а також адаптацію і модульну інтеграцію до складу САПР. На прикладах практичного проектування та дослідження фізичних моделей і зразків серійних редукторів опрацьовано технології кваліметричного синтезу передач зачепленням високого технічного рівня і оптимізації їх компонентів.

Для створення конкурентоспроможних конструкцій приводів і трансмісій на основі передач зачепленням (ПЗ), що мають широке і стійке застосування в машинобудуванні, визначальним є етап системного проектування і встановлення напрямків підвищення технічного рівня виробів. Існуючі методи регламентації номенклатури показників якості, встановлення їх значень і пріоритетності для споживача не забезпечують універсальність застосовування, об’єктивність оцінок і досягнення необхідних цілей, внаслідок відсутності теоретично обгрунтованих методів чисельного відображення багаторівневої фізичної структури формування якості об’єктів сучасної і нової техніки.
Вирішено актуальну для машинознавства і приводобудування науково-технічну проблему: розроблено теорію оцінювання технічної досконалості і управління якістю альтернативних проектів ПЗ на основі системного відображення множини фізично-інформативних кваліметричних показників {Q}. Теорія включає такі складові:

розвинену аксіоматику проектної кваліметрії, що забезпечує формалізацію абстрактного процесу відображення технічного рівня різноманітних виробів машинобудування в структурах САПР і адекватність імітаційних моделей;
універсальний метод формування оболонкової структури множини {Q} в єдиному системному базисі внутрішніх (структурних) і зовнішніх (функціональних) службових властивостей агрегатних і вбудованих конструкцій ПЗ різного призначення.

Запропоновано кваліметричну багаторівневу модель у вигляді неоднорідної системи лінійних алгебраїчних рівнянь, що дозволяє без залучення експертної інформації вирішити проблему багатокритеріальної оцінки технічного рівня проектів ПЗ методом згортання елементів множини {Q} в один, еквівалентний за аксіоматичними умовами, критеріальний показникU(Q). Доведено існування і єдиність розв’язку, встановлені умови, що обмежують технологічну похибку моделі значеннями, меншими за 0,5%.
Опрацьовано методологію і алгоритми управління якістю при проектуванні структурних компонентів ПЗ (елементів зачеплення, валів, опор, корпусу, систем мащення і охолодження) на основі топологічних моделей шляхом встановлення найбільш ефективних напрямів технічного удосконалювання методом мінімальних ітераційних приростів показникаU(Q).
Досліджено типові граничні стани ПЗ та їх структурних компонентів, що обмежують технічний рівень привода, забезпечено необхідну повноту і достатність кваліметричних показників у відповідності до графа цілей проектування. Розроблено рівняння для розрахунків більш ніж сорока елементів множини, які забезпечують фізичну інформативність, вимірюваність, керованість і адаптацію технологій системного проектування аналогічних механізмів.
У відповідності до міжнародних і національних стандартів ДСТУ ISO 9000-1-95, 9001-95, 9004-1-95, ДСТУ 3250-95, що передбачають модульну сертифікацію складних технічних виробів і обов’язкову екологічну експертизу проектів, розроблено:

основи покомпонентної сертифікації конструкцій ПЗ з метою запобігання виробництву і надходженню до країни продукції машинобудування із використанням проектних рішень низького технічного рівня;
кваліметричний показник екологічності ПЗ, який враховує усереднені за період експлуатації дисипативні втрати енергії в зачепленні, кількість конструктивних матеріалів, що не утилізуються, та безповоротні втрати матеріалів за період життєвого циклу аналогічних виробів.

Виконано топологічне моделювання кваліметрії корпусних деталей ПЗ, яке забезпечує графічну ідентифікацію різнорідних зв’язків між компонентами моделі і можливість статистичних оцінок відношень суміжності вершин показників. Розроблено методику кваліметричного аналізу технологічності корпусних деталей редукторів підйомно-транспортного обладнання, досліджено параметричну надійність корпусів редукторів ЗПП і запропоновано конструктивні рішення, що забезпечують імовірність безвідмовної роботиp(t)>0,99.
Досліджено методом скінченних елементів і тензометруванням напруженодеформований стан на поверхнях корпусу циліндричного зубчастого редуктора, обгрунтовано адекватні кваліметричні ознаки міцності і жорсткості подібних конструкцій. Запропоновано аналітичну розрахункову модель на основі просторової рамної системи, що дозволяє оптимізувати розміщення ребер жорсткості за критерієм мінімального вигину рами-фланця у площині осей валів.
Досліджено і регламентовано кваліметричні показники жорсткості валів типових конструкцій на основі комплекса розрахункових моделей пружньої системи зачеплення-вал-опори”. Підтверджено ефективність використання порожнистих валів і опрацьовано алгоритм умовної оптимізації їх розмірів. Досліджено балансові показники жорсткості компонентів ПЗ типової структури, запропоновано безрозмірний показник пружності системи, що дозволяє гарантувати щільність контакту в зачепленні шляхом узгодження точності виготовлення передачі, жорсткості її компонентів і нормативного діапазону експлуатаційних навантажень.
Досліджено параметричну надійність відкритої системи зачеплення мастило корпус” за критерієм природного розсіювання потужності втрат через тертя, виявлено високі рівні теплової напруженості сучасних серійних моделей редукторів. Опрацьовано методику управління технічним рівнем конструкцій ПЗ шляхом інтенсифікації режиму повітряного охолодження, обгрунтовано параметри модернізації редукторів 1.Чг і кранових приводів ПК-6,3, що забезпечують технічну основу конкурентноспроможності виробів.
На основі логістичної моделі технічної еволюції ПЗ розроблено методику прогнозування значень актуальних для оновлення аналогічних механізмів ознак якості, встановлено цільові значення показника питомої маси, а також безрозмірного показника вартості редукторів ЗПП, що підвищують ефективність кваліметричного аналізу параметрів ТЗ на ранніх стадіях етапу проектування.
Опрацьовано методологію і алгоритми кваліметричного синтеза елементів зачеплення, що надають можливість поєднання двох напрямів проектування: від елементів зачеплення до механізму в цілому; від базового прототипу до обмежуючих технічний рівень конструкції ПЗ структурних компонентів. Основу алгоритмів моделювання граничних станів елементів зачеплення утворюють міжнародні і національні стандарти (ISO 6336, ДСТУ 3815-98, ГОСТ 21354-87, BS 436 та ін.), які комплексно відображають суттєві для проектування ПЗ взаємозв’язки міх параметрами конструкції і обгрунтованими ознаками якості.
Сформульовано і обгрунтовано принцип кваліметричної подібності ПЗ, що забезпечує об’єктивність оцінювання і класифікації за технічним рівнем виробів-аналогів, а також можливість оптимізації проектних рішень методами функціонального аналізу. Запропоновані критеріальні комплекси дозволяють визначити раціональні діапазони варіювання керуючими параметрами синтезу і автоматизувати розпізнавання квалітетів технічного рівня конструкцій ПЗ в структурах САПР.
Результати системного проектування конструкцій ПЗ та експериментальні дослідження, виконані в лабораторних і промислових умовах, підтвердили високу ефективність запропонованих методів і технологій кваліметричного аналіза-синтеза аналогічних механізмів, що дозволяє рекомендувати розроблену теорію відображення і управління технічним рівнем проектних рішень для застосування до широкого класу виробів машинобудування: передач зачепленням, виконавчих механізмів, трансмісій та ін. типових компонентів сучасної і нової техніки.