ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Основные принципы методики заключаются в следующем. Поверхности хорошо приработанных трущихся пар, например, узел вал-втулка, после разборки подвергают измерению спектральных характеристик виброакустической эмиссии (ВАЭ) трения, поскольку они отражают энергетическую природу эксплуатационных свойств деталей. Материал притира и условия трения (усилие прижима, площадь контакта, скорость относительного перемещения и т.п.) одинаковы для вала и для втулки. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала ВАЭ трения в различных участках их поверхностей.

Процедура производится на токарном станке с приводом плавного регулирования частоты вращения шпинделя. Сигнал ВАЭ трения в диапазоне частот 5000 - 100000 Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей (100 - 1000 Гц) системы станок - приспособление - инструмент - деталь, снимается в диапазоне от 5000 до 20000 Гц отечественными стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14, так как здесь он наибольший, а выше - специальными пьезокерамическими пластинами, так как уровень сигнала в этой области не превышает 10 - 15 дБ, при этом следует учитывать и тот факт, что в первом диапазоне при увеличении износа сигнал увеличивается в 8 -10 раз, а во втором - в 80 - 100 раз.

Специально изготовленный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания, имеющего линейную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя, имеющего регулируемый от микро-ЭВМ коэффициент усиления не менее 500, а также возрастающую АЧХ в диапазоне до 10000 Гц и линейную характеристику в остальном диапазоне частот.

Резонансные частоты (5000, 10000, 20000, 32000, 50000 и 100000 Гц.) после усилителя поступают на вход (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотами. На выходе каждого из фильтров установлены детектор и интегратор. Дополнительно усиленные и выпрямленные сигналы с каждого канала через коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь поступают на вход микро-ЭВМ, где по специальной программе производится их регистрация.

Процедура выбора условий резания, обеспечивающих получение заданного эталонного спектра ВАЭ трения производится при чистовой обработке, например, торцевом точении дисков диаметром до 150 мм, варьируя инструментальными материалами, смазочно-охлаждающими жидкостями, скоростью резания и подачей. Зоны, соответствующие различным условиям резания (их может быть до 20), определённым образом отмечаются. Сигнал ВАЭ резания в диапазоне частот 5000 - 200000 Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей (100 - 1000 Гц) системы станок - приспособление - инструмент - деталь, снимается при помощи вышеописанной аппаратуры в диапазоне от 5000 до 20000 Гц отечественными стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14, так как здесь он наибольший, а выше - специально прикрепляемыми к режущему инструменту пьезокерамическими пластинами, так как уровень сигнала в этой области не превышает 10 - 15 дБ. При этом следует учитывать и тот факт, что в первом диапазоне при увеличении износа инструмента сигнал увеличивается в 8 -10 раз, а во втором - в 80 - 100 раз.

Существенность различий спектров производится по специальной программе статистической обработки спектра. Сначала с помощью трёх проверок определяется нормальность закона распределения интенсивностей всех частот. Имеется возможность при распределении, близком к нормальному, определить значения, нарушающие нормальность, и произвести их корректировку. Выводятся гистограммы распределения. Далее вычисляется общий вектор, построенный в шестикоординатном пространстве на интенсивностях частотных полос эталонного спектра ВАЭ трения, а также общие вектора для всех условий резания. Затем вычисляются косинусы углов между эталонным и каждым из сравниваемых векторов ВАЭ при резании. Чем он ближе к единице, тем точнее конкретные условия резания обеспечивают близость к эталонному спектру ВАЭ трения.

Для определения близости средних значений общих векторов и их дисперсий к эталонному используются общепринятые статистические критерии Стьюдента и Фишера. Чем больше критерии, тем больше различие. Для дополнительной проверки используются критерии Грэббса и Романовского, позволяющие выявить значения, значительно отличающиеся от среднего. При этом условно принимается, что все общие вектора принадлежат одной выборке.

В результате получаем многоугольники (шестиугольники) оценок условий резания. На шести лучах, исходящих из одного центра, для каждых условий резания откладываются, соответственно, значения косинусов углов между векторами, критериев Грэббса, Романовского и Стьюдента для средних значений векторов, а также критериев Стьюдента и Фишера для их дисперсий. Чем меньше площадь многоугольника, тем точнее условия резания соответствуют получению спектра ВАЭ, близкого к эталонному спектру ЭДС трения.