ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА МАШИН И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Коган Б.И. (ГОУ ВПО КузГТУ, г.Кемерово, РФ)
Майтаков А.Л. (ГОУ ВПО КемТИПП, г.Кемерово, РФ)
The concept of presenting information models of technological blocks providing the necessary quality indexes of food production machines and apparatuses has been considered in this article with the account of the maintenance conditions including safety and resource saving as virtual convex polyhedrons.
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.
Научный подход в решении этой проблемы заключается в предварительном определении, систематизации и идентификации показателей качества функциональных поверхностей (трибохарактеристик) для конкретных условий эксплуатации, их взаимосвязей, в значительной мере установленных в научной школе профессора А.Г.Суслова [1], создании логики построения информационной модели ТБ* [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 машин с учетом условий их эксплуатации, триботехнических характеристик для обеспечения равновесного состояния производственной системы (машины) и ресурсосбережения.
Для решения этой задачи целесообразно использовать концепцию модульного принципа, разработанного Б.М.Базровым [3]. Её 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.
Условия
эксплуатации изделия, подлежащего
изготовлению
 |
методы упрочнения рабочих и сопрягаемых поверхностей методы создания параметров качества элементов методы финишной обработки элементов
 |
Рисунок 1- Схема взаимосвязей условий эксплуатации машины (механизма, кинематической пары, трибосопряжения), параметров качества поверхностного слоя, методов изготовления
По Б.М.Базрову элементы деталей машин можно рассматривать по служебному принципу, как объективно существующие модули поверхностей (МП) – 26 наименований, базирующие (МБП) – 14-ти наименований и связующие (МПС) – 6-ти наименований. Модули рабочие – это поверхности и сочетание поверхностей, образующих, например, поверхность зуба зубчатого колеса, плоские и цилиндрические контактирующие поверхности, ёмкости и др. Примером их эксплуатационных показателей могут являться износостойкость, усталостная прочность, контактная жесткость, прочность посадок, коэффициент трения, коррозионная стойкость.
Схема технологического обеспечения качества машины (ТОКМ) показана на рис.2.
Рисунок 2- Схема предлагаемой концепции ТОКМ
Носителями каждого индекс-кода на рис.2 являются грани виртуально поворотных вокруг трех координатных осей выпуклых конгруэнтных** многогранных элементов в составе выпуклого виртуального многогранника (икосаэдра, додекаэдра, куба) – рис.3.
Рисунок 3- Модель ТБ в виде виртуальных выпуклых многогранников (а - икосаэдр, б -додекаэдр, в - куб)
Перебор и формирование оптимальной совокупности индекс-кодов в пределах выпуклого многогранника могут быть произведены с помощью специального логик-алгоритма.
С учетом изложенного методика определения оптимального сочетания ТБ при изготовлении (восстановлении) детали может включать в себя следующие этапы [4]:
1. В соответствии с исходными данными (условия эксплуатации, уровень долговечности и др.) формируется матрица параметров качества:
B = {ai}, где i = 1… n,
где аi - определенный параметр качества; n - число определяющих параметров качества.
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 }).
Принципиальная новизна предлагаемой концепции состоит:
1 – в представлении ТБ логически определенными совокупностями их структурных элементов в виде виртуальных выпуклых многогранников (икосаэдров, додекаэдров, кубов), состоящих из виртуально поворотных вокруг трех координатных осей конгруэнтных выпуклых многогранников, грани которых являются носителями кодов условий эксплуатации, совокупностей трибохарактеристик, технологических возможностей способов обработки, структурных составляющих технологических блоков;
2 – в учете трибохарактеристик при идентификации функциональных поверхностей через комплексный показатель, характеризующий их равновесное состояние;
3 – в создании логики целевого синтеза или выбора структуры ТБ с помощью персонального компьютера.
Разработка и реализация предлагаемой системы формирования ТБ позволит создать научные основы технологического обеспечения качества машин и аппаратов в разных отраслях.
Литература
1.Суслов А.Г., Дальский А.М. Научные основы технологии машиностроения. М. Машиностроение, 2002, 684 с.
2. Коган Б.И., Черныш А.П. Информационная модель технологических ремонтных блоков.// Ремонт, восстановление, модернизация, 2007, №5, С.43-47
3. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001, 368 с.
4. Усов С.В., Карнеев С.В., Панасюк М.Ю. Сочетание финишных технологических методов, обеспечивающих необходимые параметры качества поверхностного слоя и надёжности деталей машин. // Вестник машиностроения, 1991, №10, С.50-53
*-Технологический блок (ТБ) – это совокупность методов обработки поверхностей, оборудования, оснастки, технологических материалов, режимов, метрологического обеспечения, позволяющая обеспечить качество функциональных поверхностей рабочих органов машин [2].
** - конгруэнтные многогранники – соразмерные, способные занимать место друг друга при движении вдоль или вокруг координатных осей