Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні

ПЗ, що інтегровані у приводи залізничного транспорту.

40. Gutіria S. S., Lincheta E. M., Guardo R. G. Robotica en la carrera de ingenieria mecanica // Trabajos de la conferencia del Ministerio de educacion superior. – Habana (Cuba) : ISAICC. -1990. -P. 23-25. Автор розробив концепцію навчання проектуванню механізмів робототехніки за системою CAD/CAM на прикладах конструкцій ПЗ.

41. Гутиря С. С., Попель О. Є. Кваліметричний синтез і дослідження глобоїдного редуктора високого технічного рівня // Тези доповідей 5-го міжнар. симпозіума українських інженерів-механіків у Львові. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД. -2001. -С. 74. Автором обгрунтовано системне проектування спеціального редуктора, параметри якого оптимізовані за кваліметричними критеріями.

АНОТАЦІЇ

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.

Ключові слова: проектування передач зачепленням, ознака якості, технічний рівень, кваліметрія, системна модель.

Гутыря С. С. Системная оценка технического уровня и управление качеством передач зацеплением при проектировании – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 02. 02 – машиноведение. – Одесский национальный политехнический университет, Одесса, 2002.

Диссертация посвящена вопросам системного проектирования и технического совершенствования силовых передач зацеплением (ПЗ), составляющих ядро современных конструкций приводов и трансмиссий различного назначения.

Эффективность применения методов оптимизации, модульно интегрируемых в состав САПР ПЗ, ограничена недостаточной информативностью и состоятельностью единичных показателей качества, а также субъективностью результатов их свертывания в интегральный критерий на основе экспертно устанавливаемого вектора приоритетов. Предложено моделировать множества показателей качества ПЗ и отношений между ними как единую информационную систему.

Разработана новая теория системного отображения множества физически-информативных признаков интенсивности служебных свойств изделия, обеспечившая решение проблемы объективной оценки технического уровня и управления качеством альтернативных проектов силовых ПЗ. Теория включает развитую аксиоматику проектной квалиметрии и универсальный метод формирования матричной либо графовой структуры квалиметрических показателей Q (Y) в едином системном базисе внутренних (структурных) и внешних (функциональных) признаков Y служебных свойств, определяемых назначением изделия. Основу метода составляет оболочечная информационная модель качества, на любом уровне декомпозиции которой комплекс свойств объекта не сводится к совокупности свойств других уровней.

Разработана адекватная предложенной структуре показателей математическая модель в виде неоднородной системы линейных уравнений, позволившая решить поставленную многокритериальную проблему путем свертывания элементов множества {Q} в единый системный показатель U (Q) технического уровня ПЗ. Доказано существование и единственность получаемого решения, разработана программа для ПЭВМ с применением алгоритма Гаусса. Предложены технологии определения маршрутов управления качеством структурных компонентов ПЗ (элементов зацепления, валов, опор, корпуса, систем смазывания и охлаждения) методом минимальных итерационных приращений системного показателя U (Q). Разработаны уравнения для расчета более сорока типовых элементов множества {Q} с применением нормирующей гиперболической шкалы, регламентирующих стандартов и результатов статистических исследований, формирующих однородную базу данных для квалиметрического моделирования разнообразных конструкций ПЗ.

Для соответствия требованиям стандартов серии ISO 9000 предложена система модульной (покомпонентной) сертификации проектов и изделий с ПЗ в целях объективной оценки технического совершенства используемых решений и достигнутого уровня качества. Разработана структура комплексного показателя экологичности ПЗ, учитывающего диссипативные потери механической энергии, количество неутилизируемых конструктивных материалов и безвозвратные потери за период жизненного цикла механизма.

Методами конечных элементов и тензометрирования выполнено исследование напряженно-деформированного состояния типовой конструкции корпуса цилиндрического зубчатого редуктора. Представительным показателем прочности подобных конструкций признан коэффициент безопасности по критерию изгибной выносливости лап основания. Разработаны инженерные методики оценивания свойств технологичности, надежности, прочности и жесткости унифицированных корпусов редукторных ПЗ, выявлены резервы для снижения их ресурсоемкости на 14…20% и повышения вероятности безотказной работы до 0, 99. Обосновано применение показателя относительной упругости системы “зацепление – вал – опоры – корпус”, позволяющего согласовать назначаемую точность изготовления элементов зацепления, приведенную жесткость конструкции и нормативный диапазон эксплуатационных нагрузок. Подтверждена эффективность применения трубчатых валов и разработан алгоритм условной оптимизации их размеров. Предложена методика оценки надежности закрытых редукторных ПЗ по критерию естественного рассеивания мощности потерь на трение. Результаты исследований указывают на высокий уровень тепловой напряженности ряда современных конструкций серийных редукторов, что резко понижает их надежность в непрерывном режиме эксплуатации при отказах систем искусственного охлаждения.

Обоснована логистическая модель циклического развития ПЗ как системных компонентов новой техники, разработана инженерная методика прогнозирования трендов признаков качества, повышающая эффективность оптимизации параметров технического задания на ранних стадиях проектирования. Обоснован принцип квалиметрического подобия ПЗ, обеспечивающий установление локальных оптимизационных решений методами функционального анализа, а также корректность сопоставления аналогов и классификацию проектов по критерию технического уровня.

Опыт практического проектирования и экспериментальные исследования подтвердили адекватность разработанных моделей и эффективность предложенных методов квалиметрического анализа – синтеза агрегатных и встроенных конструкций ПЗ высокого технического уровня.

Ключевые слова: проектирование передач зацеплением, признак качества, технический уровень, квалиметрия, системная модель.

Gutyrya S. S. System criterion of gears technical level and control of quality during design. – Manuscript.

Thesis for doctor's degree in technical sciences by speciality 05. 02. 02 – science of machines. – Odessa National Polytechnical University, Odessa, 2002.

Manuscript and 41 scientific works are defended. They include the solution of a scientific and technical problem: the objective evaluation of technical level and control of quality of the gears design alternatives.

The new theory for system mapping of the set of mechanical devices quality signs, that are quantified according to design aims, has been developed. The universal mathematical model of design object, that permits to solve a multicriterion problem of evaluation of the technical level of gears and their structural components: gearings, shafts, bearings, housings, lubricating and cooling systems, has been grounded. The new system methods of technical improvement, that use the models of matrixes or graphs in order to support the design analysis and also for adaptation and module integration into CAD/CAM structure, are stated. On examples of practical design and researches of physical models, reducer specimens and its structural components, the technologies for gear qualimetrical synthesis with high technical level and optimization of its structural components are tested.

Key words: gear designing, quality sign, technical level, qualimetrics, system model.