Введение к работе
Актуальность темы. Современные тенденции проектирования сложных многороторных электромеханических систем связаны с решением двух основных задач, а именно обеспечение надежности функционирования их в заданных условиях эксплуатации и повышения ресурса их работы. Решение указанных задач осуществляется за счет использование оригинальных конструкторско-технологических методов постростія структуры системы, соответствующих технологических процессов изготовления ее элементов и их сборки с использованием перспективных технологий и материалов. В настоящее время существует достаточно большое количество методов, способов и методик технической диагностики, которые позволяют решать задачи контроля текущего технического состояния различных видов промышленных изделий и устанавливать моменты зарождения и развития дефектов в их элементах.
В используемой на предприятиях практике технического контроля существенное значение приобретает диагностика качества функционирования электромеханических систем, которая базируется на основе разработашшх диагностических моделей и на основании диагностических критериев, выбираемых для оценки технического состояния системы.
В настоящее время существует небольшое количество работ, которые
посвящены изучению причті развития неравномерности износа поверхностен
контакта элементов вращения электромеханических систем. В работе Блохина
И.Ю. Результаты периодических испытаний редукторов Ц2-350, Ц2-500
(Тезисы доклада Международной научно-практической конференции по
проблеме обеспечения надежности и качества зубчатых передач "Зубчатые
передачи - 96", БГТУ, С-Пб, 17-20 шоня, 1996, с. 17-18.) приведены
результаты экспериментальных исследований неравномерности износа зубьев
зубчатого колеса. Показано, что разница замеров диаметра окружности
выступов зубчатого колеса в процессе работы изделия изменяется в 5 раз. В
связи с этим весьма актуальной в настоящее время возникает проблема
исследования раскрытия физическом природы причті возникновения
неравномерности износа поверхностей контакта элементов
электромеханических систем и установления взаимосвязей возмущающих факторов, которая позволяет существенно влиять на характеристики неравномерности износа.
Существенный недостаток всех используемых методов и способов
диагностирования технического состояния контролируемой системы и
дефектоскопического анализа ее элементов состоит в том, что осуществляется
диагноспфование уже появивппіхся дефектов, а не диагностіфование условий
их возникновения. Большое количество* .методов
и способов диагностирования технического состояния многороторных электромеханических систем основывается на изучении в них колебательных процессов. Поэтому разработка нового метода диагностирования технического состояния электромеханических систем, позволяющего оценивать влияние технологических погрешностей изготовления и сборки элементов системы, влияние неуравновешенности вращающихся масс системы на неравномерность износа, является в настоящее время является своевременной и актуальной.
Цель работы Основной целью представляемой к защите диссертационной работы является выявление физической природы и раскрытие причин возникновения возмущающих факторов и условий формирования неравномерности износа поверхностей контакта элементов вращенш многороторных электромеханических систем на начальном этапе « эксплуатации, а также разработка нового метода диагностированш технического состояния в процессе проектирования и приемо-сдаточныз испытаний многороторной электромеханической системы.
Для достижения поставленной иели необходимо решить следующш задачи:
1.Теоретическое исследование физической природы возмущающи: воздействий в элементах электромеханических систем приборов. Раскрыта основных причин, вызывающих неравномерность износа поверхностей контакт элементов вращения систем.
2.Теоретическое исследование возможностей снижения уровн виброактивности многороторных механических и электромеханических систеї на основе проведения крупномасштабного машинного эксперимент! учитывающего объемно-пространственную структуру контролируемог изделия, соотношение частот вращения роторов, передаточных чисел зубчаты и ременных передач, амплитудных значений гармоник и фазовых сдвигов межа ними для работы отдельного привода и совместной работы нескольки приводов.
3.Проведение математического моделирования динамических процессе вибрации с предварительным выбором диагностических критериев до определения контролируемого технического состояния электромеханическс системы благоприятно влияющего на равномерность износа поверхности контакта элементов вращения.
4.Разработка условий исключения возникновения совместной амплитудной частотной модуляции суммарного возмущающего воздействия, являющего' основной причиной возникновения неравномерности износа поверхности контакта элементов вращения системы и локальных дефектов, и, как следстві внезапных отказов изделия в процессе его эксплуатации.
5.Разработка методологических рекомендацій для обеспечения наибольшей равномерности износа поверхностей контакта элементов вращения электромеханических систем на основе проведения крупномасштабного машинного зксперішента по экспериментальным характеристикам контролируемого изделия и последующей коррекции эксплуатационных характеристик системы за счет конструкторско-технологических решений по доводке изделия в условиях іфоизводства.
Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что в ходе выполнения исследования впервые показано, что основной причиной неравномерности износа поверхностей контакта элементов вращения электромеханических систем является наличие одновременной амплитудной и частотной модуляции суммарного воздействия, которое обусловлено в основном такими возмущающими факторами, как неуравновешенность вращающихся масс роторов системы и технологическими погрешностями изготовления и сборки деталей системы. Предложен новый метод диагностирования технического состояния электромехашгческой системы, позволяющий управлять развитием динамического процесса системы за счет конструкторско-технологических решений при доводке изделия в процессе производства - фиксирования определенным образом положения неуравновешенных масс элементов вращения системы.
Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в том, что:
построение и реализация крупномасштабного машинного эксперимента позволяет оценить влияние конструктивных и технологических параметров элементов электромеханических систем на виброактивность системы и ожидаемый характер форм износа контактирующих поверхностей ее элементов;
проведение математического моделирования технического состояния системы дает возможность выявить оптимальное техническое состояние системы, с точки зрения неравномерности износа элементов вращения, и, следовательно, добиться существенного увеличения ресурса работы изделия;
раскрываются условия формирования внезапных отказов при наличии концентрации воздействий во времени на отдельных участках контактирующих поверхностей элементов вращения системы.
Результаты исследования могут быть использованы в различных областях приборостроения и машиностроения.
Апробация работы. Основные положения и результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции по проблеме обеспечения надежности и
качества зубчатых передач "Зубчатые передачи - 98" "Gear transmission" ( Санкт-Петербург, БІТУ, 1998 г.), на первой научной сессии аспирантов (12 - 1 апреля 1998 г., СПб, СПГУАП, 1998 г.), на второй научной сессии асгафангов (1 - 16 апреля 1999 г., СПб, СПГУАП, 1999 г.), на третьей научной сесси аспирантов (10-15 апреля 2000 г., СПб, СПГУАП, 2000 г.), на Всероссийскс научно-технической конференции "Перспективные материалы, технологи! конструкции - 99", Красноярск, НИИ СУВПТ, на Международной научн< технической конференции "Диагностика, информатика, метрология, экологи безопасность - 97", СПб, БГТУ, 1999, на 4-ой Всероссийской научні практической конференции с международным участием "Новое в экологии безопасности жизнедеятельности", (16 - 18 июня), ГТУ, СПб, 1999.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 1 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введени пяти глав, заключения, списка использованных источников из 117 найменовані и 6 приложений на /.?.. страницах. Общий объем диссертации составляет # страниц, включая Ш. страниц машинописного текста, -% рисунков на страницах и ... таблиц.