Системна оцінка технічного рівня і управління якістю передач зачепленням при проектуванні

модельний рік найдосконалішої із серійних конструкцій, що відповідає нижній межі області прогнозу (див. рис. 10, б).

Величину sup (mУ/TВИХ) визначають за рівнянням

sup (mУ/TВИХ) =[1 – (mУ/TВИХ) '] (lnt+c), (21)

де сталу с = 1 – lnt' і значення (mУ/TВИХ) ' встановлюють у точці  .

Підтверджено сповільнення темпів зниження ознаки   для серійних конструкцій редукторів ЗПП до рівня спрогнозованих за рівняннями (20) і (21) стаціонарних значень, що відповідають сідловим точкам у 2005... 2010рр. (рис. 11).

Фізичні процеси, що супроводжують виготовлення та функціонування елементів зачеплення, утворюють об'єктивну наукову основу для моделювання варіацій параметрів проекту ПЗ, в результаті яких відбувається якісна зміна його технічного рівня в просторах  та  . Якісні стани ПЗ не рівноцінні для можливостей технічного вдосконалення проекту, що потребує встановлення певних відношень між елементами множини  , де підмножина   включає такі стани, що забезпечують необхідний технічний рівень конструкції, а підмножина   – усі інші стани.

Дослідження якісних станів ПЗ ускладнюється не тільки значним розміром простору   (наприклад, для циліндричного евольвентного зачеплення число n>20), але й необхідністю варіювати різнорідними компонентами векторів Z, X структурних   і управляючих   параметрів проектування (як правило, k + m > 50), що призводить до практичної неосяжності результатів. Більш ефективним є дослідження у просторі  , який дозволяє, у разі цільової квантифікації кваліметричних показників, значно скоротити розмірність n, чим суттєво спростити наступні задачі системного проектування. Моделювання підмножини станів   виконано за розробленим алгоритмом, що виключає отримання неконструктивних варіантів лімітуючого ступеня ПЗ (рис. 12). На основі сучасних програмних комплексів для геометричних і міцнісних розрахунків ПЗ та редукторів конструктору пропонується два можливі напрямки синтезу: від елементів зачеплення до механізму в цілому (знизу – догори) ; від базового прототипу конструкції до обмежуючих її технічний рівень компонентів (зверху – донизу).

В результаті цільової квантифікації множини показників {Q} (зверху – донизу) забезпечують найбільш повне врахування вимог ТЗ, а при моделюванні якісних станів лімітуючих елементів зачеплення перевіряють принципову можливість їх сумісної реалізації.

Обгрунтовано принцип кваліметричної подібності проектів, що відповідає незмінності значень безрозмірних комплексів B1, …, Bn-k, утворених з n параметрів проектування, які є суттєвими для певних фізично-інформативних ознак якості ПЗ (k = n – кількість основних одиниць виміру, що їх містять розмірності параметрів). На основі теорії узагальнених змінних розроблені критеріальні рівняння кваліметричної подібності альтернативних проектів зубчастих і черв'ячних циліндричних ПЗ, що значно спрощують функціональний аналіз і управління вектором ознак якості Y (R). Геометричний образ множини проектних рішень відповідає поверхням у просторі критеріїв B1, …, Bn-k, де можна виділити декілька підмножин (квалітетів технічного рівня) і відрізняти їх за значеннями верхньої і нижньої меж. Враховуючи існуючі обмеження кінематичної і навантажувальної здатностей кваліметрично подібних ПЗ за різними критеріями, встановлено умовні межі квалітетів K1, …, K4, (рис. 13), що вказують можливі напрямки підвищення технічного рівня конструкції.

Зокрема, застосування внутрішнього зачеплення замість зовнішнього для тихохідного ступеня дає суттєвий ефект лише при u > 3, 0 і mn > 6, 0 мм, а при u<2, 5 навіть дещо знижує досягнутий технічний рівень за ознакою  . Для випадків, коли області квалітетів не мають чіткого розмежування розроблено імовірнісний метод класифікації із застосуванням формул Бейеса.

Опрацьовані методи кваліметричного моделювання використано при проектуванні спеціального редуктора тягової лебідки автомобіля КрАЗ-Е260С, для якої роботоздатність прототипу з черв'ячною циліндричною ПЗ обмежена нагріванням мастила у картері вище граничного значення температури  С за період 1…1, 5 безперервних циклів підтягування замість 3 циклів за умов ТЗ. Вихідною ціллю Ц системного проектування прийнято підвищення технічного рівня конструкції не менш, ніж на 20% при параметричних обмеженнях, що обумовлені досягнутим рівнем ознак якості прототипу. Із порівняння альтернативних рішень (рис. 14) випливає перевага глобоїдної модифікованої ПЗ за шістьма ознаками якості і відставання за двома (Sf, Sa), що відображають міцність зубців колеса при перевантаженні, а також інтенсивному зношуванні у режимах граничного тертя.

За результатами квантифікації цілі Ц до рівней, що забезпечують можливість її виміру, сформовано граф, вершини якого відображають певні етапи кваліметричного аналізу та синтезу ПЗ (рис. 15, а) :

Ц1 – оцінити навантажувальну здатність редуктора;

Ц 2 – оцінити надійність   за критерієм відсутності перегріву мастила;

Ц 3 – оцінити ресурсоємкість і компактність конструкції;

Ц 1. 1 – оцінити термічну потужність редуктора;

Ц 1. 2 – оцінити міцність елементів зачеплення;

Ц 2. 1 – підвищити параметричну надійність редуктора до значення  ;

Ц 3. 1 – забезпечити рівень ознаки  кг/НЧм;

Ц 1. 1. 1 – підвищити ККД зачеплення не менш, ніж на 15%;

Ц 1. 2. 1 – покращити ознаку розподілу навантаження у зачепленні не менш, ніж на 30%.

Діаграма відповідних показників (рис. 15, б) вказує на наявні резерви для підвищення технічного рівня конструкції за рахунок системно поєднаних показників надійності, стійкості до зчіплення і розподілу навантаження в зачепленні. Для досягнення обгрунтованих цільових значень показників q11, q20, q38 і встановлення оптимального усередені Паретової множини поєднання кінематичних, геометричних, міцносних, пружних і технологічних параметрів конструкції редуктора виконано комплекс теоретичних і експериментальних досліджень,