Аннотация

Изложена концепция представления информационных моделей технологических блоков, обеспечивающих необходимые показатели качества деталей пищевых машин с учетом условий эксплуатации, в том числе безопасности и ресурсосбережения, в виде виртуальных выпуклых многогранников

Ключевые слова

Технологический блок, информационная модель, показатели качества

ВВЕДЕНИЕ

В производстве пищевых машин, наряду с обеспечением основных показателей качества, определенных стандартом ISO 8402-94, (назначения, надежности, технологичности, безопасности, сохраняемости), необходимо обеспечить специфические показатели функциональных поверхностей рабочих органов, которые предопределяют безопасность человека - потребителя пищевых продуктов (рис. 1). Например, необходимо исключить химическое взаимодействие с пищевыми продуктами и окружающей средой, в том числе коррозию, выкрашивание функциональных поверхностей рабочих органов и др. Рис. 1. Схема взаимосвязей условий эксплуатации машины (механизма, кинематической пары, трибосопряжения), параметров качества поверхностного слоя, методов изготовления Научный подход в решении этой проблемы заключается в предварительном определении, систематизации и идентификации показателей качества функциональных поверхностей (трибохарактеристик) для конкретных условий эксплуатации, их взаимосвязей, создании логики построения информационной модели технологического блока (ТБ)1 [1, 2]. Несмотря на большой накопленный опыт в изготовлении, восстановлении (ремонте) специфических деталей (элементов) и кинематических пар машин, до настоящего времени не определены и не систематизированы объективные закономерности, методы, средства, которые позволили бы на научной основе сформировать технологические блоки для получения (формирования) поверхностного слоя элементов деталей машин с учётом условий их эксплуатации, триботехнических характеристик для обеспечения равновесного состояния производственной системы (машины). Для решения этой задачи целесообразно использовать концепцию модульного принципа, разработанного Б.М. Базровым [2]. Ее сущность заключается в построении различных технических систем с разнообразными характеристиками путем компоновки их из типовых модулей. Такой принцип может быть реализован на базе модульного построения объекта восстановления или ремонта, состоящего из элементов, участвующих в разных конструкциях машин и аппаратов. В основу модульной технологии положен принцип обработки сочетания поверхностей, совместно выполняющих те или иные функции детали. ______________ 1 Технологический блок - это совокупность методов обработки поверхностей, оборудования, оснастки, техно-логических материалов, режимов метрологического обеспечения, позволяющая обеспечить качество функциональных поверхностей рабочих органов машин [2]. Все поверхности деталей можно разделить на исполнительные и связывающие. Первые в свою очередь подразделяются на базирующие и рабочие поверхности. Деталь выполняет свои функции не отдельными поверхностями, а сочетанием поверхностей. В связи с этим вводится понятие «модуль поверхностей», под которым понимается комплект или сочетание поверхностей, объединенных совместным выполнением законченных функций детали. Первым классификационным признаком является назначение модуля поверхности, в результате чего все модули поверхностей делят на 3 класса: модули базирующих поверхностей, модули рабочих поверхностей (исполнительные поверхности) и модули связывающих поверхностей Дальнейшую классификацию осуществляют по конструктивным и геометрическим признакам, когда каждый класс модулей поверхностей делится на подклассы модулей по однотипности сочетающихся поверхностей и далее на группы и подгруппы. Как следует из приведенной классификации, номенклатура модулей сравнительно ограничена. С помощью этой номенклатуры можно сформировать любую деталь как объект изготовления (восстановления) из отдельных модулей или любую деталь расчленить на модули поверхностей согласно классификации. Традиционно ТБ формируется субъективно, а сам процесс формирования не автоматизирован. Задачей на-учного поиска является создание емкой инфор-мационной модели, содержащей исходные и определяющие сведения для автоматизированного формирования ТБ, решающего задачи обеспечения качества изготовления (восстановления) деталей пищевых машин. Схема технологического обеспечения качества деталей пищевых машин показана на рис. 2: - идентифицируются и группируются модули рабочих поверхностей (блок 1); - в пределах каждой полученной группы производится идентификация (кодирование) заданных характеристик, определяемых конструкцией и условиями эксплуатации, в виде комплексного параметра С (блок 2); - индексируются (кодируются) виды отказов (блок 3); - выбирается один или несколько ранее закодированных способов изготовления (восстановления): оборудование, приспособления, инструменты, средства контроля и т.п. (блоки 4 и 5); - совокупность индекс-кодов по блокам 1-5 дает индекс-коды вариантов технологических ремонтных блоков для изготовления (восстановления) конкретного модуля поверхностей элементов (блок 6); - определяются технологические и экономические критерии (блок 7). Носителями каждого индекс-кода по блокам 1-5 являются грани виртуально поворотных вокруг трех осей координат многогранных элементов в составе виртуальных выпуклых многогранников (икосаэдра, додекаэдра, куба, и др.) (рис.3). Перебор и формирование оптимальной совокупности индекс-кодов в пределах выпуклого многогранника производится в соответствии с установленным логик-алгоритмом при помощи компьютера (блоки 8 и 9). Таким образом, построение ТБ включает следующие основные этапы: - классификацию изготавливаемых (восстанавливаемых) деталей по модулям поверхностей; - анализ модулей поверхностей на технологичность; - формирование информационных моделей ТБ; - проектирование (компоновка элементов) специального технологического оборудования ТБ. Рис. 2. Схема предлагаемой концепции технологического обеспечения качества деталей пищевых машин С учетом изложенного, методика определения оптимального сочетания ТБ при изготовлении (восстановлении) деталей может включать в себя следующие этапы: 1. В соответствии с исходными данными (условия эксплуатации, уровень долговечности и др.) формируется матрица параметров качества [3]: B = {ai}, где i = 1… n; аi - определенный параметр качества; n - число определяющих параметров качества. Рис. 3. Модель технологического блока в виде виртуальных выпуклых многогранников (а - икосаэдр, б - додекаэдр, в - куб) Указанная матрица В является формализацией некоего фазового пространства объекта, а параметры качества - параметрами состояния объекта. При этом необходимо установить некоторый критерий эксплуатации D, который и будет определять выходные свойства объекта в зависимости от параметров качества (т.е. D = D { аi }). 2. На основании п. 1 выбирают конечное число возможных реальных методов, способных обеспечить заданный критерий D. В упомянутом фазовом пространстве каждому реальному методу соответствует какое-либо геометрическое тело, например: куб, параллелепипед и др. Таким образом, для каждого метода получаем соответствующее тело - геометрическое представление матрицы воздействия Ki i-го метода. 3. Проводят дискретизацию фазового пространства, что равнозначно делению матрицы K на части с определенным шагом. 4. По каждому расчетному методу воздействия решают обобщенную задачу: L (Kj) = Bj , где L - обобщенная функциональная зависимость параметров воздействия и параметров качества, представленная в виде математических моделей воздействия каких-либо факторов на параметры качества; j = 1…n (n - число дискретных точек в зависимости от шага). 5. По каждому расчетному объекту (так как Bj характеризует модель объекта, сформированного Kj-м воздействием) проводится решение обобщенной задачи: N (Bj: Kj) = Dj i , где N - обобщенная функциональная зависимость параметров качества и критерия эксплуатации, представленная в виде математических моделей эксплуатационных воздействий. Здесь определяющими аргументами служат параметры модели Bj объекта и параметры модели Ki эксплуатационного воздействия. Результатом решения является расчетный критерий эксплуатации Dj. Разработка и реализация предлагаемой системы формирования ТБ позволяет создать научные основы технологического обеспечения качества изготовления (восстановления) деталей пищевых машин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган Б.И., Черныш А.П. Информационная модель технологических ремонтных блоков // Ремонт, восстановление, модернизация - 2007. - № 5. - С. 43-47.
2. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. - М.: Машиностроение. - 2001. - 368 с.
3. Усов С.В., Карнеев С.В., Панасюк М.Ю. Сочетание финишных технологических методов, обеспечивающих необходимые параметры качества поверхностного слоя и надежности деталей машин // Вестник машиностроения. - 1991. - № 10. - С.50-53.