ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

В основе алгоритма работы устройства прогнозирования износа трущихся пар - сравнение текущей формы спектра виброакустической эмиссии трения с эталонной. Поверхности хорошо приработанных трущихся пар, например, вала-втулки, после разборки подвергают измерению спектральных характеристик ВАЭ трения на станке с приводом плавного регулирования частоты вращения шпинделя. Материал притира и условия трения одинаковы для вала и втулки. Сигнал ВАЭ трения в диапазоне частот 5000-100000Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей системы станок-приспособление-инструмент-деталь, снимается в диапазоне 5000-20000Гц стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14, выше - пьезокерамическими пластинами. В первом диапазоне при увеличении износа сигнал возрастает в 8-10, во втором - в 80-100 раз.

Специальный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания с линейной АЧХ при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя с регулируемым от микро ЭВМ коэффициентом усиления не менее 500, возрастающей АЧХ в диапазоне до 10000Гц и линейной характеристикой в остальном диапазоне частот. Резонансные частоты (5000, 10000, 20000, 32000, 50000 и 100000Гц) после усилителя поступают на вход 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 и регистрируются. Запись сигнала ВАЭ трения в разных участках поверхностей повторяется 10-12 раз.

Для вала и для втулки (в том числе и для изношенных деталей) вычисляются исходные общие вектора спектра ВАЭ трения (признак первого уровня), построенные в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше его частотных полос, как на координатных осях, и эталонный угол между этими векторами (признак второго уровня). Разница между исходным и предельным углами - мера, с которой сравнивается величина изменения угла между векторами спектра ВАЭ, заранее полученного для вала, и, непрерывно вычисляемым в процессе обработки, - для втулки (или наоборот). Мера близости формы спектров определяется одним из критериев:

·Расстоянием Бхаттачария (В-расстояние).

·d-мерой (d-расстояние), основанной на определении усредненного минимального расстояния от средних векторов признаков двух спектров до оптимальной разделяющей гиперповерхности с использованием Байесовских решающих правил.

·Евклидовым расстоянием (Е-расстояние), выражающим среднеквадратическую величину отклонения углов наклона векторовспектров ВАЭ резания трущейся пары от эталонной.

·Вариационным расстоянием Колмогорова (К-расстояние).

·Расстоянием Махаланобиса (М-расстояние), выражающим отношение расстояния между математическими ожиданиями векторов двух различных спектров к дисперсии величины проекции векторов каждого спектра на направляющий вектор разделяющей гиперплоскости.

·Обобщенным расстоянием Себастьяна (С-расстояние) - методом максимизации расстояния между совокупностями признаков, разделяющих объекты разных спектров, при неизменности расстояния между признаками, объединяющими объекты одного спектра.

·Кластерным методом Тоу и Хейдорна (ТХ-расстояние), основанным на минимизации математического ожидания расстояния между объектами одного спектра, чем значительно понижается размерность пространства признаков.

Было проведено четыре серии испытаний при продольном точении металлов твердосплавным инструментом: Сталь40Х - твердый сплав Т5К10, Сталь ОХ18Н10Т - твердый сплав Т5К10, Сталь ОХ18Н10Т - твердый сплав ВК8, Титановый сплав ВТ14 - твердый сплав ВК8. Вывод: алгоритм прогнозирования ШОП должен базироваться на признаках второго уровня, а оптимальная мера близости спектров - Евклидово расстояние (Е - расстояние).