Разработка способа общей сборки опор скольжения многоопорных изделий

Способ общей сборки опор скольжения буровых шарошечных долот с использованием кластерного анализа для оценки стабильности сборки по динамическим значениям триботехнических показателей. Управление работой установки с пульта персонального компьютера.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 31.08.2018
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка способа общей сборки опор скольжения многоопорных изделий

С.В. Толоконников, И.К. Рыльцев

Рассмотрен способ общей сборки опор скольжения буровых шарошечных долот с использованием кластерного анализа для оценки стабильности сборки по динамическим значениям триботехнических показателей.

Опоры скольжения буровых долот относятся к тяжелонагруженным узлам трения, основные эксплуатационные свойства которых определяются совокупностью триботехнических показателей: коэффициентом трения, скоростью (или интенсивностью) изнашивания, температурой саморазогрева и др. Данные показатели являются не только интегральными характеристиками качества собранной опоры, но и физическими параметрами, определяющими её технический ресурс. Поэтому целесообразно селекцию при общей сборке долот выполнять с использованием триботехнических критериев качества отдельных секций.

Для получения данных сравнительной оценки качества собранных по опытной технологии опор используются предлагаемая методика и установка для испытаний элементов опор отдельных секций (рис. 1), разработанная в исследовательской лаборатории ОАО «Волгабурмаш» и НТЦ «Надежность технологических, энергетических и транспортных машин» ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Рис. 1. Установка для испытания секций долот

опора скольжение шарошечный долото

Стабилизация качества общей сборки осуществляется на данной установке на этапе селекции по многопараметрическому признаку методом экспресс-анализа многопараметрического признака селекции.

Принцип работы установки основан на физическом моделировании фактических условий эксплуатации долот при работе на забое.

Собранные секции долот отрабатывают на режимах, соответствующих эксплуатации долот в условиях турбинного бурения. Нагрузка на секцию составляет 1/3 осевой стандартной нагрузки, рекомендуемой для соответствующего типоразмера долот.

В конструкцию установки (рис. 1) входят следующие основные элементы и системы:

- несущая конструкция,

- электропривод,

- гидравлическая система,

- система охлаждения,

- система сбора данных.

Технические характеристики установки представлены в таблице.

Технические характеристики установки:

№ п/п

Характеристики

Величина

1

Максимальное усилие по оси секции

до 10 тс

2

Максимальное усилие по оси шарошки

до 4 тс

3

Скорость вращения шарошки

100 … 1500 мин-1

4

Мощность электродвигателя

57 кВт

5

Максимальный момент трения

до 2кН·м

6

Вид охлаждения секции

Водяное и воздушное

7

Режим сбора данных

автоматический

8

Измеряемые параметры

- нагрузка по оси секции;

- нагрузка по оси шарошки;

- момент трения;

- частота вращения;

- средняя температура в опоре

9

Способ измерения нагрузок

тензометрический

10

Протокол обмена данными (порт)

RS 232 (COM 1)

11

Габариты

20008501900 мм

12

Масса установки

1200 кг

Кинематическая схема (рис. 2) реализуется при неподвижной лапе долота и вращающейся шарошке.

Для проведения селекции опор используется следующая схема. Лапа устанавливается неподвижно, а шарошка, закрепленная на вращателе, вращается. Нагрузка на опору осуществляется гидроцилиндром, с помощью которого можно создавать различные по величине усилия на внешний контур опоры. Установка за счет использования сменных комплектов деталей и регулируемого угла наклона ? рамы гидроцилиндра позволяет проводить селекцию различных типоразмеров долот. Вращение шарошки осуществляется с плавной регулировкой числа оборотов.

Для охлаждения секции жидкость через сверление в шпинделе вращателя поступает от специального насоса. Через это же сверление производится сток жидкости или смазки, пропускаемой через лапы в опору.

Система охлаждения обеспечивает реализацию температурного режима опоры, идентичного эксплуатационному. Она моделирует штатную систему охлаждения долот и в зависимости от конструкции последних может осуществляться за счет подачи воды или воздуха.

Рис. 2. Схема установки для селекции опор буровых долот: ДМ - датчик измерения момента; ДТ - датчик измерения температуры; ТУ - тензоусилитель; БП - блок питания; ДР - драйвер; ПО - программное обеспечение; МК - микроконтроллер; БСД - блок сбора данных; ПК - персональный компьютер; ИН - информационный носитель

Система сбора данных и управления установкой представляет собой технологический блок (см. рис. 2), включающий в себя совокупность датчиков, шлейфов, тензоусилителей, микроконтроллерный блок сбора данных, персональный компьютер, программное обеспечение и предназначена для выполнения следующих функций:

- управление работой стенда с пульта персонального компьютера (ПК);

- мониторинг режимов селекции на экране ПК;

- автоматизированный сбор информации в базу данных.

Управление работой установки предусматривает возможность ее запуска и остановки с пульта компьютера и тарировки датчиков установки.

Мониторинг режимов селекции предусматривает: введение датчиков сил, действующих на образец во время работы установки по осям шарошки и секции, датчика температуры, введение в рабочую программу компьютера функции графической визуализации на экране показаний всех датчиков в режиме реального времени и сохранения данных в отдельных файлах для возможности последующего анализа.

Датчики сил представляют собой пружинные измерительные стержни с наклеенными на их поверхности тензодатчиками. Можно использовать стандартные пружинные динамометры с соответствующими пределами измерений.

Автоматизированный сбор информации в локальную базу данных предусматривает преобразование и сохранение информации об опорах в локальной базе данных.

В процессе проведения селекции управление исполнительными устройствами установки, контроль показаний и запись регистрируемых параметров осуществляются с использованием ПК и программы «Испытания опор», разработанной в НТЦ «Надежность технологических, энергетических и транспортных машин» ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Регистрируемые параметры: нагрузка по оси секции Fнc, Н; нагрузка по оси шарошки Fнш, Н; величина крутящего момента Мкр, Н•м; частота вращения, мин-1; средняя температура в опоре T, град.

Многопараметрическая селекция на этапе общей сборки проводится на установке (см. рис. 1) в течение 2-3 сек. Массив динамических сигналов силового (крутящий момент, М) и теплового (средняя температура в опоре, Т?) параметров имеет мощность {s} = [2103], так как дискретность отсчета составляет 0,001 сек.

Кривые изменения температурных X1(T) и силовых X2(M) параметров, полученные на установке для I и II секций долота, испытываемых в течение 2 сек, представлены на рис. 3 … 6.

Рис. 3. Кривая изменений температурных параметров (секция I)

Рис. 4. Кривая изменений силовых параметров (секция I)

Рис. 5. Кривая изменений температурных параметров (секция II)

Рис. 6. Кривая изменений силовых параметров (секция II)

Ниже даны алгоритм и блок-схема алгоритма (рис. 7) обработки полученных на установке данных по динамическим значениям силовых и тепловых факторов. Алгоритм основан на определении скользящего среднего значений экспериментальных параметров.

1. Ввод исходных данных по крутящему моменту М и средней температуре в опоре Т? в виде массива динамических сигналов.

Рис. 7. Блок-схема алгоритма обработки экспериментальных данных

2. Задание параметров расчета:

а) - общий временной интервал, с;

б) - число блоков расчета;

в) - расчетный временной интервал в блоке, с;

г) - сдвиг расчетного временного интервала, с.

3. Определение временного интервала

, , … ; .

4. Вычисление математического ожидания по динамическим значениям силовых и тепловых факторов в определенном расчетном временном интервале

(1)

5. Вычисление дисперсии по динамическим значениям силовых и тепловых факторов в определенном расчетном временном интервале

(2)

6. Проверка условия (если условие соблюдается, то процесс расчета останавливают, если нет, то возвращаются к п. 2 алгоритма и проводят расчет до тех пор, пока не выполнится условие).

На рис. 8 показаны результаты кластеризации для сигналов, зарегистрированных на начальном участке кривых изменения температурных X1 и силовых X2 параметров для I и II исследуемых секций долота.

Рис. 8. Кластерный анализ X1 и X2

Для классификации опор скольжения по параметрам стабильности дисперсии функций температуры и крутящего момента применено правило выбора d*(x) = i, предложенное Патриком [1]. В соответствии с кластерным анализом (см. рис. 8) использована оболочка множества , полученная по обучающей выборке апостериорной последовательности опоры скольжения, собранной по технологии упорядоченной сборки. Для определения центра группирования статистических параметров случайных процессов [Ri] применялся метод, сочетающий свойства вероятности и детерминированного способа определения центра масс . Чтобы следующая опора скольжения принадлежала классу 1, имеющему последовательность с ненулевой вероятностью P (?i), должно выполняться неравенство

(3)

где - обучающая выборка; i - номер класса селективной группы; p(?i) - вероятность последовательности i-того класса; n - номер опоры скольжения, аттестованной на установке.

Правило выбора (3) означает, что опора с номером n + 1 относится к первому классу селективной группы. Состоятельность оценок X1 и X2 определяется сходимостью последовательности {} к центру С истинного значения группирования множества .

Для определения координат центра группирования C1 и C2 кластеров используются зависимости [2]

, (4)

где Xс и Yс - координаты центра группирования кластеров; N - число точек круглограммы, координаты которых известны; rik - длина радиус-вектора k-той точки i-той круглограммы; - полярный угол, соответствующий радиус-вектору k-той точки круглограммы.

Способ общей сборки позволяет сгруппировать секции долот по одинаковым значениям признаков селекции, что обеспечивает стабильность динамических показателей на этапе селекции секций многоопорных долот.

Разработанная технология эффективно использует технологические резервы изготовления многоопорных изделий и обеспечивает стабильность их показателей качества. Благодаря этому реализуемая методика позволяет определить переменные величины параметров качества сборки, учитывающие закономерности внутренней структуры подвижных соединений и позволяющие стабилизировать показатели качества процессов сборки опор скольжения.

Внедрение в технологический процесс селекции по признаку однородности на стенде несущественно увеличивает время сборки, которое включает 3 сек на получение и обработку исходной технологической информации с целью определения селективной группы секций долот. Примерно столько же времени (в пределах 3 … 4 сек) занимает трудоемкость вспомогательных переходов на установку и снятие сборочного узла секции долота. Таким образом, увеличение штучного времени на операцию селекции в условиях среднесерийного производства не приведет к заметному снижению производительности сборочного производства буровых долот с опорами скольжения.

К сожалению, сопутствующие селекции недостатки, связанные с незавершенным производством, сохраняются и в разработанном варианте селективной сборки. Однако такая «плата» за повышение стабильности дорогостоящей техники считается оправданной и вписывается в политику [4], проводимую на ОАО «Волгабурмаш» в последние пять лет.

Выводы

1. Разработана общая методика стабилизации динамических показателей общей сборки опор скольжения по селективному признаку, с помощью которой производится оценка технического состояния долота. Эта оценка существенно повышает достоверность прогнозируемого остаточного ресурса долот по сравнению с достоверностью прогноза при отсутствии такой оценки.

2. Упорядоченная сборка подвижных соединений многоопорных изделий позволяет использовать кластерный анализ для оценки стабильности общей сборки по динамическим значениям силовых и тепловых факторов. Такой интегральный показатель служит нормативным параметром качества сборки опор скольжения изделий, работающих в условиях длительных тяжелых нагрузок.

3. Разработка упорядоченного технологического процесса по результатам селекции общей сборки опор скольжения многоопорных изделий позволяет эксплуатировать долото до момента полной выработки его ресурса.

Библиографический список

1. Марсден Дж., Мак-Кракен М. Бифуркация рождения цикла и ее приложения / Пер. с англ. Л.М Лермана. - М.: Изд-во «Мир», 1980. 368 с.

2. Гебель И.Д. Взаимозависимость параметров средней окружности профиля и площади поперечного сечения реального тела вращения // Измерительная техника. 1973. №11. С. 25.

3. Юзепчук С.А. Технико-экономические основы сборочных процессов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. 230 с.

4. Морозов Л.В., Богомолов Р.М. Селективная компьютерная сборка буровых шарошечных долот // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2003. №6. С. 34-38.

Размещено на Allbest.ur

...

Подобные документы

  • Технология сборки редукторов цилиндрических двухступенчатых в условиях крупносерийного производства. Технологические базы для общей и узловой сборки, конструкция заготовки корпуса. План изготовления детали. Выбор средств технологического оснащения.

    курсовая работа [183,6 K], добавлен 17.10.2009

  • Назначение и принцип работы подшипников скольжения. Свойства политетрафторэтилена. Технология сборки подшипников скольжения. Определение зависимости предела прочности композита от амплитуды колебаний. Прочностные характеристики от амплитуды колебаний.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 17.05.2015

  • Классификация видов сборки. Виды работ, входящих в сборку. Расчет такта и ритма сборки, определение организационной формы сборки. Составление технологического маршрута сборки изделия и разбивка на операции. Оформление технологической документации.

    презентация [1,3 M], добавлен 05.11.2013

  • Технологические базы для общей и узловой сборки, технологический процесс сборки. Конструкция заготовки корпуса, средства технологического оснащения. Операционные размеры, проектирование технологических операций. Операционные карты процесса изготовления.

    курсовая работа [633,2 K], добавлен 13.10.2009

  • Темой курсового проекта является проектирование технологического процесса сборки и проверки редуктора. Построение технологической схемы сборки редуктора. С использованием технологической схемы сборки проводится подробный анализ процесса сборки редуктора.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 16.07.2008

  • Конструкция и принцип работы генератора. Анализ требований к качеству его сборки. Расчет показателей технологичности. Выбор и обоснование маршрута и технологической схемы сборки. Разработка планировки сборочного участка. Расчет себестоимости прибора.

    курсовая работа [110,8 K], добавлен 08.12.2014

  • Процесс обработки и сборки бортов в разных видах изделий. Способы обработки и сборки бортов верхней одежды. Разработка технологической карты, составление графической схемы обработки изделия. Направление совершенствования процесса обработки изделий.

    лабораторная работа [4,4 M], добавлен 14.04.2009

  • Выбор стали для балки Б-3. Разработка и обоснование общей схемы сборки, требования к технологическим операциям. Выбор типа сварки, используемых соединение и материалов, оборудования, режимов и оснастки. Последовательность выполнения швов и их оценка.

    курсовая работа [30,4 K], добавлен 16.08.2014

  • Технические условия на поставку деталей, узлов и панелей на сборку. Выбор основных сборочных баз. Формирование модели увязки. Расчет точности сборки. Технологический процесс внестапельной сборки стабилизатора. Организационные формы сборки и контроля.

    курсовая работа [605,2 K], добавлен 25.05.2013

  • Разработка технологического процесса сборки пневмо-гидравлического усилителя. Служебное назначение механизма. Разработка технологической схемы сборки. Синхронизация операций сборки по такту выпуска. Анализ сборочной цепи. Выбор технологических баз.

    курсовая работа [67,3 K], добавлен 19.07.2009

  • Виды машиностроительного производства, основы проектирования технологического процесса сборки. Разработка технологического маршрута сборки, материал основных деталей изделия. Приспособление и инструменты в разработанном технологическом процессе.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 24.05.2023

  • Обоснование и характеристика выбора модели изделия. Проектирование технологического процесса сборки заготовок обуви. Способ обработки видимых краев деталей верха, сборки деталей в заготовку. Проектирование технологического процесса сборки и отделки обуви.

    курсовая работа [487,0 K], добавлен 27.01.2010

  • Описание конструкции межгондольной перегородки и взаимосвязи ее с другими сборочными единицами, составляющими агрегат. Схема увязки оснастки, расчет ожидаемой точности сборки. Разработка операционного технологического процесса сборки и фиксации деталей.

    контрольная работа [77,7 K], добавлен 10.06.2010

  • Разработка корректирующих мероприятий и технических предложений сборки первого лонжерона. Требования к изделию. Выделение бизнес-процессов сборки. Анализ существующего технологического процесса сборки первого лонжерона стабилизатора самолета АН-148.

    курсовая работа [678,9 K], добавлен 22.11.2013

  • Газотурбинный двигатель энергоузла. Комплексный анализ и конструктивно-технологическая характеристика камеры сгорания из общей сборки энергоустановки ГТДЭ-117. Классификация требований, предъявляемых к изделию. Сварка плавлением стыковых соединений.

    курсовая работа [822,9 K], добавлен 19.07.2012

  • Выбор и обоснование выбора материала сварной конструкции. Определение типа производства. Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций с выбором способа сборки, сварки, оборудования для сборки и сварки, режимов сварки, сварочных материалов.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.05.2017

  • Комплексный анализ и конструктивно-технологическая характеристика отдельно взятого узла (рубашки сопла) из общей сборки жидкостного ракетного двигателя 5Д12. Технические требования на сборку, наименование и последовательность операций, оборудование.

    курсовая работа [254,3 K], добавлен 09.07.2012

  • Разработка технологических процессов сборки и сварки узлов и секции борта, полотнищ, тавровых балок и нижней палубы на стенде. Общие технические требования к точности изготовления узлов и секции. Расчет трудоемкости сборки, таблицы нормативов времени.

    курсовая работа [34,3 K], добавлен 25.11.2009

  • Составление технологического процесса сборки. Выбор технологического метода сборки на основе расчёта размерной цепи. Разработка технологического процесса изготовления детали. Вид заготовки и способ ее получения. Нормирование технологического процесса.

    курсовая работа [221,4 K], добавлен 20.08.2010

  • Разработка эскизов и выбор базовой модели. Разработка моделей конструктивно-унифицированного ряда. Обоснование способа формования и метода крепления, обработки краев деталей верха и сборки их в узлы. Составление схемы сборки заготовки верха обуви.

    курсовая работа [558,8 K], добавлен 07.03.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.