WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 


Pages:   || 2 | 3 |

«Запорожский национальный технический университет Открытое акционерное общество Мотор Сич Богуслаев А. В., Олейник Ал. А., Олейник Ан. А., Павленко Д. В., Субботин С. А. ПРОГРЕССИВНЫЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Запорожский национальный технический университет

Открытое акционерное общество "Мотор Сич"

Богуслаев А. В., Олейник Ал. А., Олейник Ан. А.,

Павленко Д. В., Субботин С. А .

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ И

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ

ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Монография Под редакцией Д.В. Павленко, С.А. Субботина Запорожье ББК 32.813:32.973:34.6 П78 УДК 004.93:621.9:65.011.56:681.518 Рекомендовано к печати научно-техническим советом Запорожского национального технического университета (Протокол № 10 от 08.12.2008 г.)

Рецензенты:

Долматов А. И. – доктор технических наук, профессор, декан факультета авиационных двигателей, заведующий кафедрой технологии производства авиационных двигателей Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт";

Гоменюк С. И. – доктор технических наук, профессор, декан математического факультета Запорожского национального университета;

Кучеренко Е. И – доктор технических наук, профессор кафедры искусственного интеллекта Харьковского национального университета радиоэлектроники .

П78 Прогрессивные технологии моделирования, оптимизации и интеллектуальной автоматизации этапов жизненного цикла авиационных двигателей: Монография / А. В. Богуслаев, Ал. А. Олейник, Ан. А. Олейник, Д. В. Павленко, С. А. Субботин;

Под ред. Д. В. Павленко, С. А. Субботина. – Запорожье: ОАО "Мотор Сич", 2009. – 468 с .

ISBN 966–2906–19–3 Книга содержит систематизированное изложение результатов междисциплинарных научных исследований в области авиадвигателестроения, информационных технологий, математического моделирования и искусственного интеллекта .

Описаны прогрессивные технологии информационной поддержки продукции наукоемкого машиностроения на протяжении всего её жизненного цикла. Приведены примеры решения практических задач на основе исследованных методов. Издание предназначено для научных сотрудников, аспирантов, практических специалистов в области машиностроения и компьютерных наук, а также студентов технических специальностей высших учебных заведений .

ББК 32.813:32.973:34.6 © ОАО "Мотор Сич", 2009 ISBN 966–2906–19–3 © Богуслаев А. В., Олейник Ал. А., Олейник Ан. А., Павленко Д. В., Субботин С. А., 2009 СОДЕРЖАНИЕ Введение

Раздел 1 Жизненный цикл газотурбинного двигателя (ГТД)...............12

1.1 Информационная модель жизненного цикла ГТД

1.2 Информационная модель прочностной надежности деталей ГТД........15

1.3 Литература к разделу 1

Раздел 2 Этап управления авиамоторостроительным производством

2.1 Методологии, информационные модели и программные средства автоматизации управления авиамоторостроительным предприятием

2.1.1 Предприятие как объект управления и автоматизации

2.1.2 Функциональная структура корпоративной системы управления предприятием

2.1.3 Методологии корпоративного управления

2.1.4 Сравнительный анализ и выбор системы для автоматизации управления авиамоторостроительной корпорацией

2.1.5 Корпоративная система SAP R/3





2.1.6 Методология внедрения корпоративной системы управления...........34 2.1.7 Информационная модель внедрения корпоративной системы управления на авиамоторостроительным предприятии

2.2 Технологии и средства информационной поддержки продукции на протяжении всего жизненного цикла

2.2.1 CALS-технологии. PLM-системы

2.2.2 Управление данными об изделии

2.2.3 Автоматизация проектирования и производства ГТД .

CAD/CAM/CAE-системы

2.2.4 Компьютерная автоматизация испытаний

2.2.5 Системы диагностики и контроля технического состояния ГТД.......50

2.3 Литература к разделу 2

Раздел 3 Этап проектирования ГТД

3.1 Исследование геометрических параметров пазов диска компрессора типа "ласточкин хвост" и определение их оптимального сочетания

3.1.1 Методика проведения экспериментов

3.1.2 Результаты статистического анализа

3.1.3 Нейросетевые модели коэффициентов концентрации напряжений

3.2 Статистический анализ факторов, определяющих характеристики выносливости дисков компрессоров ГТД

3.2.1 Исследование факторов, влияющих на выносливость дисков............68 3.2.2 Определение значимых факторов

3.2.3 Модель предела выносливости межпазовых выступов диска............73

3.3 Применение теории подобия и размерностей для оценки несущей способности дисков компрессора ГТД

3.4 Использование метода конечных элементов для оптимизации конструкции мелкоразмерных элементов деталей ГТД

3.5 Литература к разделу 3

Раздел 4 Этап изготовления и эксплуатации ГТД

4.1 Оценка влияния режимов высокоскоростного фрезерования на параметры качества нежестких деталей

4.1.1 Исследование влияния режимов резания на характеристики сигнала

4.1.2 Метод преобразования полученного в процессе фрезерования сигнала

4.1.3 Результаты исследования зависимости режимов резания от параметров вибрации

4.2 Оптимизация режимов высокоскоростного фрезерования деталей ГТД из титановых сплавов методом линейного программирования....107

4.3 Прогнозирование коэффициента упрочнения поверхностного слоя деталей ГТД

4.3.1 Факторы, влияющие на упрочнение поверхностного слоя.................118 4.3.2 Модель коэффициента упрочнения

4.4 Формирование характеристик поверхностного слоя деталей из сплава ЭК79-ИД при деформационном упрочнении

4.4.1 Методика проведения исследований

4.4.2 Результаты исследований и их анализ

4.5 Оптимизация режимов испытаний ГТД с использованием нейросетевых моделей

4.5.1 Методика определения проходных сечений сопловых аппаратов.....134 4.5.2 Статистическая обработка экспериментальных данных

4.5.3 Построение нейросетевых моделей взаимосвязи основных параметров ГТД

4.5.4 Синтез нейро-нечётких сетей, моделирующих взаимосвязи основных параметров ГТД

4.6 Литература к разделу 4

Раздел 5 Этап диагностики и ремонта ГТД

5.1 Экспертная оценка состояния лопаток турбины ГТД методами анализа иерархий и нечётких множеств

5.2 Отбор геометрических параметров и синтез модели частотной характеристики лопаток компрессора

5.2.1 Измерение параметров лопаток

5.2.2 Отбор информативных признаков и построение модели частотной характеристики лопаток компрессора

5.3 Литература к разделу 5

Раздел 6 Интеллектуальные информационные технологии и математическое обеспечение автоматизации принятия решений для оценки и прогнозирования состояния деталей ГТД

6.1 Синтез распознающих моделей

6.1.1 Априорная информация об обучающей выборке

6.1.2 Редукция количества нечётких термов

6.1.3 Объединение смежных термов по признакам

6.1.4 Метод дообучения нейро-нечётких сетей

6.1.5 Выделение нечётких термов на основе интервалов значений признаков, пересекающихся для разных классов

6.1.6 Синтез трехслойных распознающих нейро-нечётких моделей..........175 6.1.7 Метод синтеза классифицирующих нейро-нечётких сетей с учетом значимости термов признаков

6.1.8 Синтез четырехслойных распознающих нейро-нечётких моделей с учетом информативности признаков

6.1.9 Идентификация нечётких, нейро-нечётких и нейросетевых моделей по прецедентам для решения задач диагностики..................184 6.1.10 Синтез нейро-нечётких сетей с группировкой признаков.................192 6.1.11 Методы синтеза нейросетевых и нейро-нечётких распознающих моделей с линеаризацией, факторной группировкой и сверткой признаков

6.2 Синтез иерархических логически прозрачных нейро-нечётких сетей

6.2.1 Метод синтеза иерархических логически прозрачных нейро-нечётких сетей

6.2.2 Модель иерархической логически прозрачной нейро-нечёткой сети

6.2.3 Модификации иерархической логически прозрачной нейро-нечёткой сети

6.3 Синтез нейро-нечётких аппроксиматоров

6.3.1 Объединение нечётких термов в кластеры

6.3.2 Нейро-нечёткая кластер-регрессионная аппроксимация

6.3.3 Метод нейро-нечёткой классификации по обобщенной оси..............223 6.3.4 Нейро-нечёткая кластер-регрессионная аппроксимация по обобщенной оси

6.4 Медоды построения моделей принятия диагностических решений в нейро-нечётком базисе на основе прямоугольного разбиения пространства признаков

6.4.1 Метод синтеза нейро-нечётких моделей с формированием чёткого разбиения признакового пространства

6.4.2 Метод построения диагностических моделей в нейро-нечётком базисе с автоматическим выбором числа интервалов

6.4.3 Построение нейро-нечётких диагностических экспертных систем с учетом экспертных знаний и прецедентов

6.4.4 Метод построения моделей принятия решений в нейро-нечётком базисе на основе фрактального разбиения пространства признаков

6.5 Комплекс характеристик и критериев сравнения обучающих выборок для решения задач неразрушающегоконтроля качества и прогнозирования ресурса изделий

6.5.1 Постановка задачи и анализ литературы

6.5.2 Критерии сравнения и характеристики обучающей выборки.............270 6.5.3 Эксперименты и результаты

6.6 Литература к разделу 6

Раздел 7. Прогрессивные технологии интеллектуальной оптимизации этапов жизненного цикла ГТД

7.1 Оптимизационные задачи в жизненном циклеГТД

7.1.1 Обобщенная постановка задачи оптимизации

7.1.2 Задачи принятия оптимальных решений

7.1.3 Анализ методов оптимизации

7.2 Эволюционные методы поиска оптимальных решений

7.2.1 Обобщенный метод эволюционного поиска

7.2.2 Эволюционный метод с сокращением размера популяции................298 7.2.3 Исследование и анализ эволюционных методов для оптимального выбора параметров поиска

7.3 Отбор информативных признаков на основе эволюционной оптимизации

7.3.1 Задача отбора информативных признаков

7.3.2 Эволюционные методы поиска информативной комбинации признаков

7.4 Эволюционные методы синтеза диагностических моделей

7.4.1 Постановка задачи построения диагностических моделей.................342 7.4.2 Структурно-параметрическая идентификация нейросетевых моделей на основе эволюционного подхода

7.4.3 Упрощение построенных нейромоделей

7.5 Предварительная обработка данных на основе методов коллективного интеллекта

7.5.1 Отбор информативных признаков на основе мультиагентного подхода с непрямой связью между агентами

7.5.2 Кластерный анализ, основанный на мультиагентном подходе с непрямой связью между агентами

7.5.3 Преобразование и объединение нечётких правил

7.5.4 Мультиагентный метод отбора информативных признаков на основе моделирования агентов с прямой связью между ними......373 7.5.5 Мультиагентный метод с прямой связью между агентами для кластерного анализа

7.6 Построение нейро-нечётких моделей на основе мультиагентного подхода

7.6.1 Параметрический синтез нейро-нечётких сетей, основанный на мультиагентном подходе с прямой связью между агентами..............381 7.6.2 Структурно-параметрический синтез нейро-нечётких сетей..............385

7.7 Литература к разделу 7

Заключение

Приложение А. Исходные данные и результаты моделирования........405 ВВЕДЕНИЕ Общепризнанным атрибутом высокоразвитого государства в наше время является способность создания и производства изделий авиационной техники .

Закон Украины "О государственной поддержке авиастроительной промышленности в Украине" (Ведомости Верховной Рады Украины, 2001, № 50, ст. 261) признает авиастроение приоритетной областью экономики Украины и относит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию новой авиационной техники к категории критических технологий .

В условиях постоянно возрастающей глобальной конкуренции для украинских предприятий авиадвигателестроения, производящих дорогостоящую наукоемкую продукцию и являющихся базой инновационного и экономического развития государства, становятся весьма актуальными удержание и расширение позиций на мировом рынке, что обуславливает необходимость повышения долговечности и надежност продукции, снижение затрат на ее производство и обслуживание, увеличение контролеспособности изделий, процессов их производства и эксплуатаци .

Газотурбинные двигатели (ГТД) – весьма распространенный тип силовой установки, применяемый на транспорте и в энергетике. Современный авиационный ГТД является наукоемким высокотехнологичным продуктом, аналогов которому по уровню напряжений и тепловому состоянию деталей нет среди других изделий машиностроения .

Особенностями авиационного двигателестроения являются: средние по величине габаритные размеры выпускаемых изделий; высокая точность деталей и изделий в целом; сложность формы и тонкостенность деталей; широкое применение труднообрабатываемых и дорогих материалов; большое разнообразие используемых процессов переработки, обработки и соединения материалов и полуфабрикатов; тщательная разработка технической документации и жесткий контроль качества; сравнительно частая смена объектов производства .

Для конструкции ГТД характерно широкое применение легких алюминиевых и магниевых сплавов, высокопрочных легированных сталей, жаростойких хромоникелевых и титановых сплавов, композитных материалов .

Характер авиационного двигателестроения во многом определяет применение современных способов получения заготовок, способов обработки поверхностей, изготовление деталей малыми сериями .

Современные авиационные двигатели должны соответствовать высоким требованиям по надежности, ресурсу, минимальной массе и экономичности .

Производство новых ГТД требует постоянного совершенствования технологических процессов, разработки и внедрения новых методов и средств обработки, обеспечивающих постоянно растущие требования по качеству и эксплуатационной надежности. Технология изготовления деталей, узлов и двигателя в целом в значительной степени определяет ресурс изделия, трудоемкость и себестоимость .

Однако не менее важными являются этапы эксплуатации и ремонта авиадвигателей, которые должны обеспечить поддержание высокого уровня надежности и работоспособности изделия при интенсивной эксплуатации в неблагоприятных условиях, а также продлевать ресурс изделия. Эксплуатация ГТД при критических частотах вращения гибких роторов, при высокой температурной нагруженности отдельных элементов конструкции и значительных градиентах температур в различных зонах изделия предъявляет повышенные требования к качеству выполнения деталей и сборочных единиц .

Разработка передовых научно-обоснованных подходов к обеспечению надежности и долговечности авиационных двигателей нового поколения, на этапе их проектировании, производства, эксплуатации и ремонта является залогом обеспечения их конкурентоспособности на мировом рынке .

Концепция государственной промышленной политики (утвержденная Указом Президента Украины № 102/2003 от 12.02.2003) определяет как один из основных принципов государственной промышленной политики стратегию "лидерных технологий", предусматривающую использование собственных научно-технических достижений для создания новых видов продукции и технологий, которые необходимо применять в оборонной и аэрокосмической промышленности, индустрии информационных технологий, а также акцентирует внимание на инновационном машиностроении, перспективных специальных технологиях и технологической модернизации оборонных производств (в том числе CALS-технологии, технологии новых материалов и их обработки, информационные технологии), деятельности в сфере информатизации (системы управления, системы автоматизированного проектирования;

системы поддержки принятия решений, искусственный интеллект) .

Эффективным средством повышения конкурентоспособности продукции отечественного авиадвигателестроения является междисциплинарное объединение прогрессивных информационных технологий, методов математического моделирования и вычислительного интеллекта для разработки методов и моделей оценивания и прогнозирование состояния деталей авиадвигателей, оптимизации параметров технологических процессов их проектирования, изготовления, эксплуатации и утилизации .

Целью исследования являлось создание новых и усовершенствование существующих методов, моделей, технологий и программных средств для моделирования, оптимизации и интеллектуальной автоматизации процессов изготовления и эксплуатаци деталей авиадвигателей .

Целесообразность исследования подтверждается Государственной программой развития промышленности Украины на 2003–2011 годы (утвержденной Постановлением Кабинета Министров Украины № 1174 от 28.07.2003), обуславливающей широкое внедрение новых технологий с улучшенными технико-экономическими показателями, комплексной автоматизацией и информатизацией производственных процессов; создание информационных систем комплексной автоматизации, компьютерных средств высокой производительности; информационных технологий контроля и управления промышленными объектами; использование технологий специального назначения (агрегатов и систем нового поколения для комплектования самолетов; средств диагностики авиационной техники), Постановлением Кабинета министров Украины № 1896 от 10.12.2003, предусматривающим «... разработку методологии интеллектуального анализа данных...

на основе применения современных методов нечеткой логики, искусственного интеллекта и извлечения знаний из баз данных», а также Государственными научнотехническими программами (утвержденными Постановлением Кабинета Министров Украины № 1716 от 24.12.2001):

“Новые конструкционные материалы” (предусматривает разработку перспективных сплавов для потребностей авиакосмической техники, машиностроения, разработку новых композиционных материалов для двигателестроения и авиакосмической техники);

“Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии машиностроения” (содержит разработку технологий производства высокоточных заготовок и массовых деталей машиностроения, разработку технологий продления ресурса и повышения эффективности работы объектов машиностроения, методы и средства их диагностики);

“Новые отечественные интеллектуальные компьютерные средства” (предусматривает разработку конкурентоспособных моделей нейрокомпьютеров, проблемно-ориентированных систем и программно-аппаратных средств цифровой обработки сигналов);

“Системный анализ, методы и средства управления процессами разной природы; методы оптимизации, программное обеспечение и информационные технологии в сложных системах” (содержит разработку методологических, алгоритмических и программных средств системного анализа процессов разной природы) .

Исследования, описанные в книге, проведены в рамках госбюджетных научно-исследовательских работ Запорожского национального технического университета (ЗНТУ):

«Научно-методические основы и математическое обеспечение для автоматизации и моделирования процессов управления и поддержки принятия решений на основе процедур распознавания и эволюционной оптимизации в нейросетевом и нечеткологическом базисах» (№ гос. регистрации 0106U008621);

"Разработка технологических основ обеспечения качества обработки нежестких деталей при высокоскоростном резании" (№ гос. регистрации 0106U000366);

"Разработка технологии формирования наноструктуры поверхностного слоя деталей авиационных двигателей для обеспечения их надежности и ресурса" (№ гос. регистрации 0107U007567);

а также хоздоговорных работ ЗНТУ, ОАО "Мотор Сич" и ЗМКБ "Прогресс" имени академика А. Г. Ивченко:

"Изыскание, систематизация, выбор и исследование прогрессивных технологий изготовления основных деталей газотурбинных двигателей нового поколения";

"Исследование и разработка интегральной технологии изготовления блингов компрессора высокого давления турбореактивного винтовентиляторного двигателя Д-27";

"Разработка и исследование методов повышения несущей способности рабочих лопаток газотурбинных двигателей нового поколения на основе нанотехнологий";

"Разработка и исследование комплексной формообразующей технологии изготовления центробежного колеса компрессора вспомогательной силовой установки АИ-450МС";

"Исследование механических характеристик материала лопаток центробежного колеса при рабочей температуре" .

В книге подробно рассмотрены вопросы разработки и внедрения прогрессивных технологий автоматизации и информационного сопровождения основных этапов жизненного цикла авиадвигателей: автоматизации управления моторостроительным производством, проектирования, изготовления, эксплуатации, ремонта и утилизации деталей авиадвигателей .

Предлагаемый комплексный подход к использованию математических моделей и информационных технологий на всех этапах жизненного цикла авиационных двигателей по отдельности и ко всему жизненному циклу целиком, позволяет существенно повысить контролеспособность, надежность и информативность авиационных двигателей как объектов управления, производства, эксплуатации и ремонта .

Монография может быть использована научными сотрудниками, аспирантами, практическими специалистами в области машиностроения и компьютерных наук, а также студентами технических специальностей высших учебных заведений .

РАЗДЕЛ 1

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ

ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ГТД)

Современное авиадвигателестроение является одной из наукоемких отраслей машиностроения, которое в своем эволюционном развитии прошло ряд последовательных этапов. Характерной особенностью каждого из этапов является его соответствие определенной парадигме качества, под которой в широком смысле понимают как модель постановки и исследования проблемы, принятой в качестве образца и доминирующей на протяжении определенного периода .

На данном этапе мировая экономика переходит к новому информационному способу производства, в основе которого категория «качество» – информация о свойствах объекта .

Основными служебными свойствами такого наукоемкого объекта, как авиационный двигатель, являются: конструкционная прочность, ресурс, живучесть, безопасность, которые предопределяются совокупностью взаимосвязанных процессов последовательного изменения его состояния от начала разработки – проектирования и до окончания его эксплуатации – утилизации, т.е. жизненным циклом изделия (ЖЦИ). Поэтому на каждом из этапов ЖЦИ решают соответствующие задачи, связанные с обеспечением показателей качества на достаточно высоком уровне .

Создание авиационного двигателя начинают с проведения маркетинга рынка, экономических исследований, положительные результаты которых затем предопределяют последующий этап проектирования. Проектирование включает в себя также ряд последовательных подэтапов – от разработки технического задания до разработки рабочей документации .

На современном этапе основными направлениями развития авиационных двигателей являются повышение уровня их служебных характеристик и экономичности, что обеспечивается уже на этапе проектирования .

Перспективным методом обеспечения высокого уровня указанных характеристик авиационного двигателя является ресурсное проектирование .

Основная концепция данного метода состоит в проектировании на полный назначенный ресурс с одновременным обеспечением высокого уровня безотказности. Разработке и развитию методов ресурсного проектирования деталей авиационного двигателя посвящен целый ряд работ [1, 2, 4 – 6] .

Однако при разработке методов ресурсного проектирования не в полной мере учитывалось то, что категория «качество» – это информация о свойствах объекта, которая предопределяет применение новых информационных технологий при решении задач на этом этапе .

Известные модели прочностной надежности деталей авиационного двигателя [1, 2, 4 – 6] для обеспечения высокого уровня их безотказности не в полной мере охватывали все факторы, а также их взаимодействие, которые в комплексе определяют их ресурс и надежность. Поэтому является актуальной разработка информационных моделей влияния основных этапов ЖЦИ на его показатели качества и прочностной надежности детали при ресурсном проектировании .

1.1 Информационная модель жизненного цикла ГТД

Информационную модель взаимодействия этапов жизненного цикла авиационного двигателя и их влияние на показатели его качества можно представить в виде двух геометрических спиралей, эквидистантно расположенных относительно друг друга, где внешняя спираль отражает взаимодействия основных этапов ЖЦИ, а внутренняя – охватывает показатели качества (рис. 1.1) [3] .

Внешняя геометрическая спираль начинается с маркетинга рынка, экономических исследований и последующих этапов: проектирования; технологической подготовки производства; производства; контроля; испытаний; поставки заказчику, – это первый виток ЖЦИ. Каждый из перечисленных этапов вносит свой непосредственный вклад в информационное поле показателей качества авиационного двигателя: конструкционную прочность, ресурс, живучесть и безопасность .

При этом формируется высокий уровень показателей качества. Информационное поле показателей качества расположено во внутреннем контуре первого витка геометрической спирали показателей качества .

Второй виток внешней геометрической спирали взаимодействия основных этапов ЖЦИ включает: эксплуатацию, техническое обслуживание, восстановительный ремонт, хранение и утилизацию. Характер взаимодействия этапов ЖЦИ на этом витке спирали представлен на схеме (см. рис. 1) .

Информационное поле показателей качества авиационного двигателя на втором витке внутренней спирали также находится во внутреннем контуре этого витка, и зависит от этапов ЖЦИ на втором витке внутренней геометрической спирали .

Информационное поле показателей качества на втором витке по площади меньше информационного поля показателей качества первого витка, что свидетельствует о снижении уровня показателей качества в процессе длительной эксплуатации авиационного двигателя .

Последующий виток информационной геометрической спирали прогресса показателей качества авиационного двигателя начинается также с маркетинга рынка, но после утилизации и т. д .

Рисунок 1.1 – Информационная модель жизненного цикла ГТД

1.2 Информационная модель прочностной надежности деталей ГТД Нагрузки, воздействующие на основные детали, зависят от режимов работы авиационного двигателя и имеют сложный, переменный во времени характер, который определяется его полетным циклом .

Обобщенный полетный цикл современного авиационного двигателя [3] представлен на рис. 1.2 .

Рисунок 1.2 – Обобщенный полетный цикл авиационного двигателя

Длительность стационарных режимов достигает до 70 % от общей наработки авиационного двигателя .

Напряжения в деталях в современных высокооборотных двигателях достигают до 1300…...1350 МПа .

Неравномерность нагрева лопаток турбины приводит к возникновению температурных напряжений, которые составляют до 30% от суммарных напряжений .

Переходные режимы работы авиационного двигателя также характеризуются значительной долей температурных напряжений, вследствие различных скоростей охлаждения и нагрева различных частей массивных дисков турбины .

Таким образом, основные детали авиационного двигателя в процессе работы испытывают сложное, трехмерное напряженное состояние, которое изменяется в процессе работы двигателя .

Основным комплексом повреждающих и взаимовлияющих друг на друга факторов, определяющих ресурс основных деталей авиационного двигателя, следует считать:

– кратковременную и длительную прочность;

– малоцикловую изотермическую и термомеханическую усталость;

– многоцикловую усталость от вибрационных воздействий на деталь;

– коррозионный и эрозионный износ, являющийся очагом зарождения трещин усталости .

Из указанный факторов преобладающими для авиационных двигателей являются длительная прочность и малоцикловая усталость деталей .

При ресурсном проектировании расчетные исследования температурного состояния (ТС) и напряженно-деформированного состояния (НДС) деталей являются обязательными .

Модель прочностной надежности детали авиационного двигателя можно представить как взаимодействие моделей: температурного состояния, нагружения, материала, влияния технологии, чаное сочетание которых предопределяют модели НДС, разрушения и долговечности (рис. 1.3) [3] .

Модели НДС, разрушения и долговечности позволяют расчетным путем определить информационное поле показателей прочностной надежности детали, которое включает: установление и продление ресурса; прогнозирование остаточного ресурса; живучесть и безопасность .

Комплекс указанных взаимообусловливающих информационных показателей позволяет осуществлять проектирование деталей и авиационного двигателя в целом на заданный ресурс и безопасность .

Опыт проектирования новых авиационных двигателей в ГП ЗМКБ «Прогресс» и ОАО «Мотор Сич» показывает, что применяемые расчетные методы и методики достоверно прогнозируют ресурсы деталей с учетом влияния материалов, конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов в соответствии с представленной информационной моделью прочностной надежности (см. рис. 1.3) .

Таким образом, компьютерное моделирование вместо стендовых испытаний, основанное на предложенной модели прочностной надежности детали, еще на этапе ресурсного проектирования позволяет в разы сократить временные и материальные затраты, а также объемы опытной доводки при создании новых авиационных двигателей [3] .

Рисунок 1.3 – Структурная схема информационной модели прочностной надежности детали авиационного двигателя Дальнейшие исследования должны быть направлены на уточнение предложенных информационных моделей и получения количественных критериев для оценки влияния каждого из этапов ЖЦИ на комплекс показателей качества авиационного двигателя .

Предложенные информационные модели жизненного цикла и прочностной надежности авиационного двигателя позволяют разрабатывать интегрированные технологии обеспечения показателей качества на каждом из этапов ЖЦИ, начиная с этапа ресурсного проектирования [3] .

1.3 Литература к разделу 1

1. Биргер И. А. Основы ресурсного проектирования / И. А. Биргер // Механика и научно-технический прогресс. В 4-х т. – Т.4. Приложение механики к задачам технологии. – М.: Наука, 1988. – С.174 – 180 .

2. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. – М.: Машиностроение, 1990. – 448 с .

3. Качан А. Я. Информационные модели жизненного цикла и прочностной надежности авиационного двигателя / А. Я. Качан, А. В. Богуслаев, С. Б. Беликов, Ю. Н. Внуков // Вестник двигателестроения. – 2007. – № 2. – С .

39 – 43 .

4. Ресурсное проектирование авиационных ГТД. Руководство для конструкторов. – Вып.1. Общие принципы ресурсного проектирования и модели долговечности материалов и деталей авиационных ГТД. – М.: ЦИАМ, 1989. – 208 с .

5. Ресурсное проектирование авиационных ГТД. Руководство для конструкторов. – Вып.3. Модели расчета напряженно-деформированного состояния и долговечности элементов авиационных ГТД. – М.: ЦИАМ, 1991. – 372 с .

6. Темис Ю. М. Автоматизация проектирования деталей роторов на основе расчета напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов / Ю. М. Темис, М. В. Соборнов // Проблемы прочности. – 1982. – №8. – С. 28 – 30 .

РАЗДЕЛ 2

ЭТАП УПРАВЛЕНИЯ

АВИАМОТОРОСТРОИТЕЛЬНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Управление производством ставит своей целью проектирование, улучшение и исследование интегрированных производственных систем, состоящих из людей, денежных средств, знаний, информации, оборудования, энергии, материалов и процессов. Управление производством основано на принципах и методах инженерного анализа. Приложения математики, физики и общественных наук используются вместе с методами инженерного анализа и проектирования с целью прогнозирования, определения и оценки результатов деятельности систем при этом стремятся минимизировать затраты времени, денег, материалов, энергии и прочих ресурсов .

Одним из наиболее актуальных направлений управления производством являются информационные технологии, охватывающие широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники .

В последнее время под информационными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, информационные технологии имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. Информационные технологии на современном этапе являются необходимым условием достижения предприятием конкурентного преимущества, особенно если предприятие специализируется на производстве такой высокотехнологичной продукции, какой являются газотурбинные авиационные двигатели и наземные энергетические установки .

Успех предприятия складывается в основном из трех составляющих:

1. Качественное проектирование и конструкторско-технологическая подготовка производства для освоения серийного выпуска новых изделий в кратчайшие сроки .

2. Эффективная организация и управление производством с целью достижения конкурентоспособной себестоимости продукции при заданном высоком уровне качества продукции и ритмичности производства .

3. Выполнение сервисного послепродажного обслуживания изделий на современном уровне, обеспечивающем максимальное удовлетворение заказчика и позволяющем предприятию получать ощутимую прибыль .

Основная задача информационных технологий на предприятии – максимально эффективное сопровождение процессов проектирования, производства и других процессов, протекающих на предприятии, создание информационного базиса для принятия менеджментом решений способствующих выходу предприятия на передовые рубежи в отрасли .

2.1 Методологии, информационные модели и программные средства автоматизации управления авиамоторостроительным предприятием 2.1.1 Предприятие как объект управления и автоматизации Предприятие – это организация, осуществляющая самостоятельную, инициативную, системную деятельность по выпуску продукции, предоставлению услуг и торговли с целью получения прибыли .

Современное авиамоторостроительное предприятие представляет собой сложную многокомпонентную систему, содержащую большое число связей и потоков информации, энергии, материальных ресурсов. При этом, как правило, такое предприятие является корпорацией – крупным объединением более мелких предприятий .

Управление – это изменение состояния объекта, системы или процесса, ведущее к достижению поставленной цели .

Управление предприятием – это комплекс административнохозяйственных мероприятий, направленных на достижение общих целей .

Функции управления можно подразделить на: планирование действий, мотивацию участников работы, контроль за реализацией планов .

Функционирование предприятий в рыночных условиях требует автоматизации управленческих и технологических процессов, оперативной реакции на изменение рынка и принятия решений в условиях ограниченного объема информации. Решение проблем выживания и успешного развития предприятия предполагает широкое использование математического моделирования, компьютерной техники и информационных технологий [51] .

Автоматизации в управлении предприятием подлежат, как правило, планирование и контроль. Эти две функции управления определяют основные требования к корпоративным системам управления предприятием (КСУП). Такая система должна обладать следующими возможностями: удовлетворять всем информационным нуждам предприятия; являться инструментом управления всей деятельности предприятия: осуществлять оптимизацию производственных процессов; реализовать возможность управления качеством продукции; легко настраиваться и модифицироваться; включать открытые стандарты; использовать современную технику и новые информационные технологии [51] .

В КСУП полностью интегрируются всех аспекты деятельности предприятия: финансы, производство, сбыт, транспорт, ремонт и обслуживание, менеджмент проектов, управление персоналом и т.д .

При обработке информации в КСУП производятся следующие действия:

поступление информации из всех источников на предприятии; сбор этой информации в базе данных; обработка информации; анализ информации; представление информации на различных уровнях управления .

Однако КСУП не ограничивается только накоплением и предоставлением информации. Специализированные алгоритмы, реализуемые отдельными модулями программного обеспечения, позволяют системе наилучшим образом размещать производственные заказы, следить за загрузкой мощностей, за эффективностью использования производственных ресурсов, контролировать наличие и пополнение требуемого запаса комплектующих, готовой продукции и т.д .

Таким образом, КСУП представляет собой инструмент нового поколения, связывающий все стороны деятельности предприятия, напрямую проникающий в управление его деятельности. Только наличие на предприятии стандартного программного обеспечения гарантирует успешное ведение бизнеса, способствует рационализации производства, позволяет с высокой степенью точности планировать и управлять производственными процессами .

Процесс управления предприятием в КСУП реализуется на основе метода информационного управления [51] .

Шаг 1. Первичный учет, сбор и регистрация информации .

Шаг 2. Получение исходных данных для анализа .

Шаг 3. Анализ достигнутых результатов .

Шаг 4. Формулировка проблемы .

Шаг 5. Исследование проблемы .

Шаг 6. Разработка альтернатив .

Шаг 7. Выбор альтернативы .

Шаг 8. Организация выполнения решения .

Шаг 9. Контроль выполнения решения. Переход к шагу 1 .

2.1.2 Функциональная структура корпоративной системы управления предприятием Функциональная структура КСУП – совокупность функциональных подсистем, комплексов задач и процедур обработки информации, реализующих функции управления. В КСУП выделяются самостоятельные подсистемы (контуры) функционального и организационного уровня управления [18, 29, 30, 53] .

1. Стратегический анализ и управление – это высший уровень управления, обеспечивает централизацию управления всего предприятия, ориентирован на высшее звено управления. Основные комплексы задач: финансовый менеджмент, в том числе финансовое планирование и бюджетирование, составление финансового плана, определение статей затрат и поступлений денежных средств;

анализ финансового плана и другие; анализ финансовой и хозяйственной деятельности, создание аналитической информации для принятия стратегических и тактических решений, анализ динамики и структуры технико-экономических показателей, подготовка внешней финансовой отчетности и другие; маркетинг – анализ рынка товаров, информация о конкурентах, клиентах; моделирование ценовой политики фирмы, организация рекламы, анализ эффективности каналов товародвижения и форм реализации товаров и услуг и другие; управление проектами – календарные планы-графики работ, оценка потребности в ресурсах для выполнения плана; учет и анализ хода выполнения планов по исполнителям и структурным подразделениям; контроль сроков выполнения планов и другие;

управление документооборотом – система управления документами и организации документооборота, контроль исполнительской дисциплины, управление деловыми процессами, групповая работа с электронными документами и другие .

2. Управление персоналом включает комплексы задач: организационный менеджмент в части моделирования организационной структуры управления и штатного расписания, определение функциональных (должностных) обязанностей подразделений и отдельных исполнителей; создание нормативносправочной информации для управления предприятием, персоналом (классификаторы и справочная информация по кадрам, графики работ); планирование затрат по персоналу, расчет потребности в трудовых ресурсах, расчет фонда оплаты труда, схемы тарифов и должностных окладов, премий, льгот, штрафных санкций; набор персонала, в том числе ведение вакансий, профессиональное тестирование, рекрутинг и отбор кандидатов; ведение базы данных кадрового состава, формирование приказов, статистический анализ и учет движения кадров и другие; табельный учет рабочего времени, учет основной и дополнительной заработной платы, расчет налогов по заработной плате, формирование выходных расчетно-платежных документов и форм статистической отчетности, формирование бухгалтерских проводок для учета зарплаты .

3. Логистика – управление материальными потоками (заготовка материалов и комплектующих изделий), управление производством, управление сбытом готовой продукции. Все компоненты логистики тесно интегрированы с финансовой бухгалтерией и функционируют на единой информационной базе .

Основные комплексы задач логистики: управление продажами (сбыт) готовой продукции через оптовую, мелкооптовую и розничную торговлю; управление материальными потоками, включая материально-техническое обеспечение производственной деятельности предприятия и управление запасами;

4. Управление производством включает комплексы задач: техническая подготовка производства (ТПП), в том числе конструкторская и технологическая подготовка производства, создание нормативно-справочной базы (номенклатура, конструкторский состав изделий, справочники технологического оборудования и оснастки, пооперационно-трудовые нормативы); техникоэкономическое планирование (ТЭП), обеспечивает ведение нормативносправочной базы для формирования портфеля заказов, номенклатурного плана производства, сбалансированного по ресурсам; производственной программы структурных подразделений, расчет плановой себестоимости продукции и нормативных затрат; учет затрат на производство (контроллинг), обеспечивает управление прямыми и косвенными затратами в производстве, учет выпуска готовой продукции, учет незавершенного производства, расчет фактических затрат на выпуск готовой продукции, формирование сметы сводных затрат на производство по видам продукции, местам возникновения затрат, по периодам учета и т. п.; оперативное управление производством .

Комплекс заданий обеспечивает планирование и учет запуска-выпуска продукции в соответствии с производственной программой, диспетчеризацию материальных потоков для производственного процесса, оперативный учет выпуска готовой продукции и незавершенного производства .

5. Бухгалтерский учет информационно связан с управленческим учетом затрат в производстве, финансовым менеджментом, складским учетом. Бухгалтерский учет хозяйственных операций в финансовой бухгалтерии осуществляется на основе бухгалтерских проводок, формируемых на основании первичных учетных документов. Создание документов и их отражения в бухгалтерском учете разделены во времени и пространстве. Основные участки бухгалтерского учета: ведение главной книги (интегрированного учетного регистра бухгалтерских проводок), вспомогательных учетных регистров;

учет денежных средств (касса, расчетный, валютный счета, расчеты с подотчетными лицами); бухгалтерский учет основных средств; бухгалтерский учет товарно-материальных ценностей (материалы, товары, готовая продукция);

бухгалтерский учет зарплаты; бухгалтерский учет расчетов с дебиторами и кредиторами (поставщиками и получателями); консолидация финансовой бухгалтерии на уровне бизнес-единиц предприятия .

6. Системы интеллектуального анализа данный и поддержки принятия решений ориентированы на реализацию сложных бизнес-процессов, требующих аналитической обработки информации, формирование новых знаний. Анализ информации имеет определенную целевую ориентацию, например финансовый анализ предприятия, аудит бухгалтерского учета. Отличительными особенностями этого класса систем являются: создание хранилищ данных (data warehouse – предметно-ориентированные, привязанные ко времени и неизменяемые собрания данных для поддержки процесса принятия управляющих решений) большой емкости путем интеграции разнородных источников; использование методов и средств аналитической обработки данных (On-Line Analytical Processing – OLAP-технологий); интеллектуальный анализ данных, обеспечивающий формирование новых знаний (Data Mining) .

2.1.3 Методологии корпоративного управления

Методология MRP (Material Requirements Planning) была разработана с целью предотвращения проблем, связанных с запаздыванием поступления комплектующих, необходимостью сокращения запасов материалов на складах, поступивших ранее намеченного срока, невозможностью определить, к какой партии принадлежит данный составляющий элемент в уже собранном готовом продукте из-за возникновения дополнительных осложнений с учетом и отслеживанием состояния материалов в процессе производства вследствие нарушения баланса поставок комплектующих [18, 29, 30, 51, 53] .

Реализация системы, работающей по этой методологии представляет собой компьютерную программу, позволяющую оптимально регулировать поставки комплектующих в производственный процесс, контролируя запасы на складе и саму технологию производства .

Процесс планирования включает в себя функции автоматического создания проектов заказов на закупку и / или внутреннее производство необходимых материалов-комплектующих .

В результате работы MRP-программы создается план заказов на каждый отдельный материал на весь срок планирования, обеспечение выполнения которого необходимо для поддержки программы производства. План заказов определяет, какое количество каждого материала должно быть заказано в каждый рассматриваемый период времени в течение срока планирования. План заказов является руководством для дальнейшей работы с поставщиками и, в частности, определяет производственную программу для внутреннего производства комплектующих, при наличии такового .

Изменения к плану заказов являются модификациями к ранее спланированным заказам. Ряд заказов могут быть отменены, изменены или задержаны, а также перенесены на другой период .

Также MRP-система формирует некоторые второстепенные результаты, в виде отчетов, целью которых является обратить внимание на "узкие места" в течение планируемого периода, то есть те промежутки времени, когда требуется дополнительный контроль за текущими заказами, а также для того, чтобы вовремя известить о возможных системных ошибках, возникших при работе программы .

Основными преимуществами использования MRP-системы в производстве являются:

гарантия наличия требуемых комплектующих и уменьшение временных задержек в их доставке, и, следовательно, увеличение выпуска готовых изделий без увеличения числа рабочих мест и нагрузок на производственное оборудование;

уменьшение производственного брака в процессе сборки готовой продукции возникающего из-за использования неправильных комплектующих;

упорядочивание производства, ввиду контроля статуса каждого материала, позволяющего однозначно отслеживать весь его конвейерный путь, начиная от создания заказа на данный материал, до его положения в уже собранном готовом изделии. Также благодаря этому достигается полная достоверность и эффективность производственного учета .

Методология MRPII (Manufactory Resource Planning) была создана для эффективного планирования всех ресурсов производственного предприятия, в том числе финансовых и кадровых. Стандарт MRP II является одним из наиболее распространенных методов управления производством и дистрибуции в мире. Он содержит описание 16 групп функций системы: планирование продаж и производства, управление спросом, составление плана производства, планирование материальных потребностей, спецификации продуктов, управление складом, плановые поставки, управление на уровне производственного цеха, планирование производственных мощностей, контроль входа/выхода, материально техническое снабжение, планирование ресурсов распределения, планирование и контроль производственных операций, управление финансами, моделирование, оценка результатов деятельности) [18, 29, 30, 51, 53] .

Задачей информационных систем класса MRP II является оптимальное формирование потока материалов (сырья), полуфабрикатов (в том числе находящихся в производстве) и готовых изделий .

Результаты использования КСУП стандарта MRP II:

получение оперативной информации о текущих результатах деятельности предприятия, как в целом, так и с полной детализацией по отдельным заказам, видам ресурсов, выполнению планов;

долгосрочное, оперативное и детальное планирование деятельности предприятия с возможностью корректировки плановых данных на основе оперативной информации;

оптимизация производственных и материальных потоков;

реальное сокращение материальных ресурсов на складах;

планирование и контроль за всем циклом производства с возможностью влияния на него в целях достижения оптимальной эффективности в использовании производственных мощностей, всех видов ресурсов и удовлетворения потребностей заказчиков;

автоматизация работ договорного отдела с полным контролем за платежами, отгрузкой продукции и сроками выполнения договорных обязательств;

финансовое отражение деятельности предприятия в целом;

значительное сокращение непроизводственных затрат;

защита инвестиций, произведенных в информационные технологии;

возможность поэтапного внедрения системы, с учетом инвестиционной политики конкретного предприятия .

Методология ERP (Enterprise Requirements Planning) – управление ресурсами (материальными, финансовыми, трудовыми) в рамках единой корпорации. Эта методология полностью базируется на MRPII и отличается еще большим масштабом предприятий, которые становятся корпорациями. Современная система управления предприятием ERP должна включать: управление цепочкой поставок, усовершенствованное планирование и составление расписаний, модуль автоматизации продаж, модуль конфигурирования системы, окончательное планирование ресурсов, бизнес-интеллект, OLAP-технологии. В структуру информационной ERP-системы также входят: модуль электронной коммерции и управление данными об изделии [18, 29, 30, 51, 53] .

Цель ERP-системы – согласованное функционирование всех компонентов системы, оптимизация по времени выполнения и потребляемым ресурсам .

В концепцию ERP входят следующие основные методологии. MRPII; JIT (Just-In-Time – точно вовремя: уменьшение производственного цикла; минимизация запасов и брака; выпуск продукции в случае ее спроса); планирование ресурсов в зависимости от потребностей клиента – интегрирование покупателя и подразделений, завязанных на покупателе с основными плановыми и производственными подразделениями; интеграция собственных информационных систем с приложениями клиента и поставщика; планирование заказов покупателей .

Развитые ERP-системы имеют устоявшуюся структуру базовых компонентов системы управления предприятием:

1. Бухгалтерский учет и финансы (Главная книга, финансовый анализ, бюджет и контроль управления, кредиторы, поставщики и счета к оплате, дебиторы, потребители и счета к получению, активы) .

2. Управление материалами (управление закупками, складской учет, управление продажами, анализ продаж и прогнозирование) .

3. Производственный менеджмент (конструкторская и технологическая подготовка производства, нормативное хозяйство, оперативное управление производством, учет производственных затрат, контроллинг, контроль и управление качеством, спецификация производственных заданий) .

4. Обеспечение производства (управление основными фондами, ремонт и техническое обслуживание оборудования, диспетчеризация производственного процесса, составление план-графиков, управление производственными заданиями, повышение квалификации персонала, бюджетное планирование, учет рекламаций) .

5. Управление перевозками, удаленными складами .

6. Управление персоналом .

7. Зарплата .

8. Моделирование бизнес-процессов .

9. Системы поддержки принятия решений .

2.1.4 Сравнительный анализ и выбор системы для автоматизации управления авиамоторостроительной корпорацией В настоящее время на рынке программного обеспечения представлен широкий арсенал программных средств, автоматизирующих как отдельные составляющие, так и весь процесс корпоративного управления предприятием [4, 5, 8, 10, 12, 14, 15, 18, 20, 26, 28-35, 44, 46-48, 51-53, 56]. Поэтому представляется целесообразным провести анализ программного обеспечения КСУП .

По степени интеграции функций управления выделим четыре класса КСУП. Такая классификация (табл. 2.1) позволит оценить эффективность применения систем по критериям цены и качества управления .

Таблица 2.1 – Классификация КСУП

–  –  –

Все КСУП можно разделить на два более крупных класса [51]:

1. Финансово-управленческие системы включают подклассы локальных и малых КСУП. Такие системы предназначены для ведения учета по одному или нескольким направлениям (бухгалтерия, сбыт, склады, учет кадров и т.д.). Системами этого типа может воспользоваться практически любое предприятие, которому необходимо управление финансовыми потоками и автоматизация учетных функций. Системы данного типа по многим критериям универсальны, хотя зачастую разработчиками предлагаются решения отраслевых проблем, например, особые способы начисления налогов или управление персоналом с учетом специфики регионов. Универсальность приводит к тому, что цикл внедрения таких систем невелик, иногда можно воспользоваться "коробочным" вариантом, купив программу и самостоятельно установив ее на персональном компьютере .

2. Производственные системы включают подклассы средних и крупных КСУП. Эти системы, в первую очередь, предназначены для управления и планирования производственного процесса. Учетные функции, хотя и глубоко проработаны, выполняют вспомогательную роль и порой невозможно выделить модуль бухгалтерского учета, так как информация в бухгалтерию поступает автоматически из других модулей. Производственные системы значительно более сложны в установке (цикл внедрения может занимать от 6-9 месяцев до полутора лет и более). Это обусловлено тем, что система покрывает потребности всего производственного предприятия, что требует значительных совместных усилий сотрудников предприятия и поставщика программного обеспечения. Производственные системы часто ориентированы на одну или несколько отраслей и/или типов производства: серийное сборочное (электроника, машиностроение), малосерийное и опытное (авиация, тяжелое машиностроение), дискретное (металлургия, химия, упаковка), непрерывное (нефте - и газодобыча). Эффект от внедрения производственных систем чувствуется на верхних эшелонах управления предприятием, когда видна вся взаимосвязанная картина работы, включающая планирование, закупки, производство, запасы, продажи, финансовые потоки и многие другие аспекты .

Для малых предприятий, торговых фирм и компаний, предоставляющих услуги по соотношению цена/качество наиболее подойдут финансовоуправленческие системы, так как основные решаемые ими задачи – это бухгалтерский учет, управление складами продукции, управление кадрами. Финансово-управленческие системы также могут быть использованы на небольших производственных предприятиях, если процесс производства не сложен .

Для малых и средних производственных предприятий, с небольшим количеством юридических лиц и взаимосвязей, наиболее эффективны будут средние интегрированные системы или простые конфигурации интегрированных систем. Для таких предприятий основным критерием является именно управление производством, хотя учетные задачи остаются важными .

Для крупных холдинговых структур, финансово-промышленных групп, управляющих компаний, для которых первостепенное значение имеет управление сложными финансовыми потоками, трансферными ценами, консолидация информации, во многих случаях скорее подойдут крупные интегрированные системы. Эти системы также обладают хорошими возможностями для решения проблем управления производством и могут удовлетворить весь комплекс требований крупного холдинга .

Для автоматизации гигантских предприятий в мировой практике часто используются крупные, средние и даже мелкие интегрированные системы к комплексе, когда на уровне управления всей структурой работает крупная КСУП, а производственные компании пользуются пакетами среднего класса .

Создание электронных интерфейсов упрощает взаимодействие между системами и позволяет избежать двойного ввода данных .

Для сравнения КСУП применительно к задаче автоматизации управления авиамоторостроительной корпорации ОАО "Мотор Сич" предлагается использовать следующие критерии [51]:

зона внедрения – характеризует область мира, где используется КСУП;

локализация и поддержка в Украине – наличие конфигураций и типовых решений для украинских предприятий, наличие фирм-консультантов в Украине;

области автоматизации – наличие в КСУП компонентов и функций, автоматизирующих основные виды задач корпоративного управления;

решения для крупных предприятий – характеризует возможность использования системы для комплексной автоматизации больших предприятий;

интегрируемость с системами автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП) – характеризует наличие в КСУП специальных средств для объединения с САПР и АСУТП;

реализуемые методологии КСУП – характеризует наивысший уровень методологии, реализованной в КСУП;

стоимость – характеризует уровень стоимости КСУП .

Сравнительная характеристика основных программ, автоматизирующих управление предприятием, представлена в табл. 2.2. Знаком "+" в табл. 2.2 обозначено наличие возможностей в полном объеме, "–" – отсутствие возможностей, "±" – наличие возможностей в ограниченном объеме .

Проанализируем данные табл. 2.2 в контексте задачи автоматизации управления авиамоторостроительным предприятием на примере Запорожского ОАО "Мотор Сич" .

Поскольку авиамоторостроительные предприятия, как правило, производят продукцию для заказчиков из разных стран и используют комплектующие, поставляемые поставщиками из разных стран, для КСУП необходимо иметь зону внедрения "мир", что позволит взаимодействовать как с отечественными, так и с зарубежными поставщиками и заказчиками .

Локализация и поддержка в Украине крайне важна для украинских предприятий, поскольку предполагает наличие в системе настроек на украинское законодательство, возможность учета в гривне и наличие украиноязычного интерфейса (опционально) .

Для авиамоторостроительного предприятия крайне важно иметь в составе КСУП средства, автоматизирующие бухучет, складское хозяйство, планирование ресурсов, управление кадрами и анализ данных. Однако, как видно из таблицы, средства анализа данных, хотя и присутствуют в некоторых КСУП, полностью не обеспечиваются ни одной системой .

Современное авиамоторостроительное предприятие является крупным объединением различных производственных и непроизводственных подразделений, поэтому наличие в КСУП решений для крупных предприятий является необходимым .

Таблица 2.2 – Сравнительная характеристика КСУП Критерии

–  –  –

Процесс производства авиадвигателей является чрезвычайно сложным и насыщенным информационными потоками, весьма важное место в которых занимает инженерно-конструкторская документация и данные контроля технологических процессов. Поэтому наличие средств интеграции КСУП с САПР и АСУТП представляется крайне желательным .

Среди методологий КСУП для авиамоторостроительных предприятий минимально достаточной является ERP, поскольку она обеспечивает решение не только задач планирования, но и более комплексное управление ресурсами .

Стоимость КСУП, хотя и является весьма значимым показателем, тем не менее, для современного авиамоторостроительного предприятия имеет меньший приоритет, чем функциональность КСУП .

Таким образом, среди КСУП, представленных в табл. 2.2, для автоматизации управления авиамоторостроительным предприятием наиболее рационально использовать систему SAP R/3 [2, 3, 25, 37, 44, 45, 51]. Именно эта система выбрана для внедрения на ОАО "Мотор Сич". Вместе с тем, система R/3 может быть интегрирована с более привычными и адаптированными для украинского рынка системами бухгалтерского учета типа "1С: Предприятие" [1, 22] .

2.1.5 Корпоративная система SAP R/3

КСУП SAP R/3 – интегрированный комплекс стандартных международных деловых приложений производственно-хозяйственного назначения (финансовый учет, управление, логистика, человеческие ресурсы), автоматизирующих работу всех основных служб предприятия в распределенной клиентсерверной среде [2, 3, 25, 37, 44, 45, 51] .

Система характеризуется следующими качествами:

интеграция всех производственных сфер, позволяющая соединить производство, сбыт, учет в единый комплекс;

сквозной учет от операций в области материально-технического снабжения, сбыта, бухучета до калькуляции затрат;

универсальность системы, учитывающей характерные черты производственных процессов, общих для разных видов деятельности;

полная локализация на русский язык;

модульный принцип построения, допускающий использование, как отдельных компонент системы, так и их комбинации, определяемой производственно-экономическими задачами;

наличие процедурной модели внедрения, обеспечивающей высокую степень настройки, что позволяет учесть специфические особенности любого подразделения предприятия;

встроенные инструментальные средства разработки программ, позволяющие создавать собственные высокопроизводительные приложения в масштабе всего предприятия, независящие от стандартных;

наличие встроенного языка программирования ABAP/4 для создания собственных приложений для узких производственных задач, решение которых не предусмотрено в системе;

структурирование через разделение функций базового программного обеспечения и прикладных модулей, значительно упрощающее администрирование системы;

удобный графический интерфейс пользователя, отвечающий всем современным эргономическим требованиям и дополненный такими преимуществами, как формирование экрана в зависимости от специфики предприятия и оптимизированный доступ к информации;

открытость в коммуникации на базе использования открытых системных сред и совместимость с многочисленными платформами ведущих фирм производителей, что обеспечивает интеграцию данных из внешних систем, открытость;

поддержка трехступенчатой концепции "клиент-сервер", предполагающей совместное функционирование сервера базы данных, сервера приложений и рабочих станций, связанных по локальной или глобальной сети, что обеспечивает высокую производительность и отказоустойчивость системы .

Система R/3, объединяя на предприятии производство, сбыт, бухгалтерский учет и учет затрат в единое целое, способствует рационализации производства, предоставляет возможность оперативного получения производственно-экономических данных и позволяет точно планировать и управлять производственными процессами .

КСУП R/3 является конфигурируемой, т.е. любое предприятие, купившее систему, будет работать не со стандартной системой, а с индивидуальной версией, настроенной под параметры конкретного предприятия. Показателем технического уровня системы, в определенной степени, может служить способ ее настройки. Чем шире возможности конфигурирования и настройки системы без ее переписывания, тем выше ее технический уровень. Концепция внедрения системы предполагает приведение предприятия под стандарты R/3 (реинжиниринг), с незначительной настройкой. В связи с этим внедрение системы представляет собой довольно длительный процесс .

Структура КСУП R/3 с точки зрения конечного пользователя включает следующие модули .

1. Базисная система – связующее звено между аппаратной и системной частью R/3, а также ее приложениями. Она позволяет прикладным модулям одинаково работать на различных типах серверов и рабочих станций под управлением различных операционных систем (ОС) и систем управления базами данных (СУБД). Базисная система обеспечивает: управление и контроль запуска R/3-приложений, управление запуском процессов на уровне ОС, управление доступом к внешней базе данных, графический интерфейс конечного пользователя, управление ресурсами системы (распределением оперативной и дисковой памяти, внешними устройствами), инструментальные средства разработки приложений .

2. Модуль FI (Финансовая бухгалтерия) включает Главную Книгу, на основе которой составляется баланс и отчет о прибылях и убытках, и вспомогательные:

Книгу Дебиторов и Книгу Кредиторов, обеспечивающие оптимальное ведение и контроль клиентов и поставщиков, при этом каждая проводка во вспомогательной бухгалтерии ведет к изменению сальдо на счете Главной Книги .

3. Модуль CO (Контроллинг) обеспечивает эффективный контроллинг затрат по местам возникновения благодаря полной согласованности друг с другом внешней и внутренней систем учета и отчетности. При этом используются разнообразные методы перерасчета затрат (раскладка по процентам, статистические показатели, проведенные работы, перерасчет по периодам и т.д.) .

4. Модуль MM (Управление материальными потоками) предоставляет в распоряжение закупщика для преобразования запроса в заказ комплексную цепочку эффективных закупочных операций от создания запроса и контроля над предложением до заключения долгосрочных договоров. При этом по каждой закупочной операции система автоматически сравнивает цены, услуги и качество работы подходящих поставщиков и сразу же подбирает наиболее выгодного из них, что позволяет экономить время и затраты при осуществлении закупок .

5. Модуль SD (Сбыт) предлагает удобную систему регистрации заказов на основе надежной базы основных данных о клиентах и контактах, доступ к которой в любое время имеют уполномоченные лица. При этом по каждой позиции заказа автоматически проверяется лимит кредита клиента и, в случае необходимости, заказ блокируется .

6. Модуль AM (Учет основных средств) предоставляет возможность оперативного наблюдения за калькуляционным и любым иным движением стоимости основных средств согласно торговому и налоговому законодательству во время всего цикла функционирования имущества. При этом может использоваться любой вид списания. Организационно-экономическое планирование оптимизируется путем свободного моделирования оценки стоимости на основе использования современной системы управления инвестициями. Счет, используемый в моделировании, позволяет заранее просмотреть изменения при включении реализованных и запланированных инвестиций .

7. Модуль PP (Планирование и управление производством) включает в себя целый спектр производственных методов – от единичного производства или изготовления вариантов до массового производства. Он базируется на понятиях рабочего места, спецификации и технологической карты, что составляет основу системы планирования .

8. Модуль PS (Планирование и управление проектами) объединяет все стороны работы по отдельному проекту, предоставляя задействованным в проекте подразделениям необходимую для них информацию. В любое время имеется доступ к актуальным данным о ходе выполнения проекта, что обеспечивает постоянный контроль за его прибыльностью .

9. Модуль HR (Управление персоналом) обеспечивает оптимальную поддержку всех связанных с персоналом задач предприятия и его административных отделов. Для ведения данных по сотрудникам предоставлены оптимально настроенные функции быстрого или индивидуального ввода и неограниченная возможность поддержки истории изменений в комплексе с системой защиты и сохранности данных .

10. Модуль PM/SM (Техническое обслуживание и ремонт оборудования) поддерживает все виды работ, связанные планированием и обработкой мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту оборудования .

11. Модуль WF (Информационный поток) – инструмент для автоматического контроля и осуществления междузадачных процессов. Он позволяет координировать людей, шаги работ и данные, которые должны быть обработаны. Модуль обеспечивает повышение скорости, прозрачной и качества работы, а также снижение затрат на управление бизнес-процессами .

12. Модуль QM (Управление качеством) интегрирован в систему R/3 в последовательной логистической цепочке (получение коммерческого заказа, приобретение материалов и комплектующих, производство продукции, обслуживание клиента) и обрабатывает задачи планирования, контроля и управления качеством .

13. Модули IS (Отраслевые решения) – обеспечивают автоматизацию специфических задач для конкретных отраслей промышленности .

Из широкого набора модулей SAP R/3 конкретное предприятие может выбрать модули, отвечающие его требованиям, адаптировать их функциональные возможности к собственным потребностям и постоянно согласовывать с хозяйственными процессами своего предприятия .

Структура КСУП SAP R/3 позволяет пользователю постепенно расширять функциональный набор систем. Однако максимальную пользу может принести только применение всех модулей, обеспечивающих прямой обмен данными между всеми сферами и участками предприятия, так как любая хозяйственная транзакция (совокупность логически связанных операций, к примеру, реализации готовой продукции) в системе не ограничивается одной бизнес-функцией и изменение информации в какой-либо одной структурной единице вызывает соответствующие трансформации в остальных .

2.1.6 Методология внедрения корпоративной системы управления

Внедрение КСУП является достаточно сложным процессом, который занимает продолжительное время и тесно связан с перестройкой всей системы управления – оптимизацией организационной структуры, процессов и функций, описывающих взаимодействие звеньев этой структуры, а также изменением информации персонала .

Методология разработки и внедрения КСУП заключается в реализации следующих этапов [51] .

1. Проведение экспресс-обследования предприятия с целью выяснения потребностей заказчика в функциональности КСУП, состояния технической базы, материальных и временных ресурсов проекта внедрения системы и определения конфигурации требуемых программных и технических средств .

2. Формирование правовой базы для реализации проекта .

3. Формирование организационной структуры проекта и рабочей группы по внедрению .

4. Подготовка специалистов рабочей группы по внедрению в области теоретических знаний и практических навыков работы с системой с учетом специфики данного предприятия .

5. Проведение обследования предприятия с целью определения информационных потоков предприятия, разработка модели финансовоэкономической и производственной деятельности предприятия, получение информации для проведения настроек системы. Разработка схемы интеграции систем, функционирующих на предприятии, на базе системы. Разработка и согласование с заказчиком технического задания на настройку системы .

6. Создание технической инфраструктуры проекта: построение на предприятии информационно-вычислительного комплекса для развертывания системы с учетом территориальной распределенности подразделений предприятия. Данный этап, реализуется параллельно со вторым и последующими этапами .

7. Инсталляция и конфигурирование: настройка организационной структуры предприятия, основных данных и хозяйственных операций для работы внедряемых на предприятии модулей системы, настройка системы стандартных отчетов, полномочий, управления архивом .

8. Разработка инструкций по рабочим местам для конечных пользователей системы .

9. Ввод в систему начальных данных: определение даты запуска функционального модуля, сбор и ввод в систему данных по сальдо бухгалтерских счетов, состоянию складских запасов, справочников материалов, данных о поставщиках и потребителях, конструкторской и технологической документации на изделия и т.д .

10. Проведение совместно со специалистами заказчика предварительных испытаний с оформлением протокола, удостоверяющего работоспособность отдельных модулей и системы в целом .

11. Передача системы в опытную эксплуатацию заказчику. В ходе опытной эксплуатации, проводимой на технических средствах и реальных данных заказчика, выполняется проверка реализации переноса данных, подготовки продуктивной среды, пользовательской документации, подготовки пользователей и организации системного администрирования .

12. Продуктивная эксплуатация системы .

2.1.7 Информационная модель внедрения корпоративной системы управления на авиамоторостроительным предприятии ОАО “Мотор Сич”, будучи одним из крупнейших в мире и единственным в Украине производителем авиационных двигателей для самолётов и вертолётов различного назначения, является территориально-распределенной корпорацией, включающей Запорожский моторостроительный завод, Запорожский машиностроительный завод им. В. И. Омельченко, Запорожский завод товаров народного потребления, Снежнянский машиностроительный завод, Волочиский машиностроительный завод, авиакомпанию “Мотор Сич” .

Компания является одним из мировых лидеров авиадвигателестроения и производит 43 типа надёжных и экономичных двигателей от маленьких пусковых до мощных силовых установок крупнейших в мире самолётов “Руслан” и “Мрия”, вертолётов Ми-26. Многие из них длительное время эксплуатируются на авиационных магистралях 96 стран мира. Помимо производства авиационных двигателей и установок наземного применения предприятие в течение длительного времени изготавливает гражданскую продукцию и товары народного потребления, постоянно обновляя и увеличивая ассортимент .

В структуре ОАО “Мотор Сич” имеются: УГТ – управление главного технолога (занимается улучшением качества и надёжности выпускаемых изделий, экономией основных и вспомогательных материалов), УГК – управление главного конструктора (осуществляет единую политику предприятия в области конструкторских разработок, создает новые и модернизирует существующие конструкции изделий, подготавливает предприятие к производству новой продукции), УГМ – управление главного металлурга (занимается вопросами качественного литья, которое является одним из залогов надёжности двигателей), инструментальное производство, УГМех – управление главного механика (занимается созданием комплекса нестандартного оборудования для испытания узлов и агрегатов, модернизацией оборудования, внедрением в производство новых технологических процессов), ОНТИ – отдел научнотехнической информации (обеспечивает другие подразделения компании современной информацией), отдел надёжности (занимается выявлением причин дефектов и разрабатывает меры по их устранению и предупреждению), ЭРО

– эксплуатационно-ремонтный отдел (выполняет работы по устранению различных недостатков, выявленных на двигателях в процессе эксплуатации, содержит бюро экспортной научно-технической документации), Центр качества (обеспечивает решение задач метрологии, стандартизации, контроля качества), УП – управление персоналом (занимается учетом и подготовкой кадров), НПУ – научно-производственное управление (выполняет научноисследовательские работы, разработку конструкторской документации, изготовление установочной партии и серийное производство изделий) .

В настоящее время свои перспективы в мире технологий ОАО "Мотор Сич" тесным образом связывает с эффективным использованием возможностей комплекса информационных технологий [5, 14-17, 27]. Решением основных задач, относящихся к внедрению и управлению компьютерной техникой предприятия, занимается Управление вычислительной техники, информатики и связи (УВТИС) .

На рис. 2.1 представлена информационная модель внедрения КСУП R/3 на ОАО "Мотор Сич" .

Рисунок 2.1 – Информационная модель внедрения КСУП R/3

УВТИС является многофункциональным подразделением, имеющим несколько отделов, множество бюро, участков и служб. Все они связаны с решением общезаводских задач накопления, тиражирования информации, создания и эксплуатации локальных вычислительных сетей, обеспечения новейших технологий для служб, занимающихся разработкой и проектированием новых изделий, создания замкнутого цикла документооборота на предприятии – от документа в электронном виде до электронного архива моделей и чертежей .

Задачами УВТИС являются:

внедрение и развитие систем автоматизации технологических процессов;

управление и обеспечение деятельности служб, которые используют вычислительную технику для разработки, внедрение систем автоматизации управления производством, проектирования и электронного документооборота;

внедрение и развитие компьютерных информационных технологий;

организация информационных каналов передачи данных и обеспечение разделенного доступа пользователей к информации в реальном масштабе времени;

создание и развитие корпоративных сетей и систем;

администрирование сетей, систем и баз данных;

мониторинг мирового уровня развития компьютерных информационных технологий;

координация деятельности структурных единиц и структурных подразделений предприятия в вопросах организационных систем производства .

УВТИС разрабатывает, использует и сопровождает АСУ “Эксплуатация”, “Надёжность”, “Качество”, Интегрированную автоматизированную систему контроля доступа ОАО “Мотор Сич”, эксплуатирует и внедряет системы автоматизации планирования производственных ресурсов (R/3), PDM-системы (Search), CAD-системы (Solid Edge, SolidWorks, AutoCAD, КОМПАС, EUCLID), системы стендовых испытаний двигателей, автоматизированного управления плавкой .

2.2 Технологии и средства информационной поддержки продукции на протяжении всего жизненного цикла Создание каждого из предыдущих пяти поколений авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) сопровождалось решением определенной группы проблем, позволивших сделать качественный скачок в уровне основных выходных параметров. Определяющей проблемой, которую решают при разработке двигателей нового поколения, стала проблема управления катастрофически возросшим объемом информации, количеством информационных потоков и сложностью их обработки в процессе всего жизненного цикла (ЖЦ) создаваемого изделия. Параллельные информационные технологии в единой для всего ЖЦ среде являются одним из главных принципов методологии создания авиационных ГТД нового поколения .

2.2.1 CALS-технологии. PLM-системы

В последние годы необходимым условием устойчивого положения предприятий на внутреннем и внешнем рынках является интегрированное применение информационных технологий поддержки всех этапов жизненного цикла продукции. Это обеспечивает сокращение производственного цикла, уменьшение затрат и повышение качества продукции .

На сегодняшний день авиадвигателестроение представляет собой единую интегрированную систему высокотехнологичного производства и современной технологии проектирования .

Сформировавшаяся за последние годы современная конкурентная среда двигателестроения предъявляет следующие требования к системам управления предприятием: способность быстрого запуска новых изделий для оперативного заполнения возникающих рыночных ниш; способность оперативного введения конструкторских изменений с учетом требований конкретного заказчика и/или условий эксплуатации .

Для обеспечения конкурентоспособности предприятия-разработчика как на внутреннем, так и на мировом рынке необходимо обеспечить не только высокое качество продукции, но и не менее высокое качество конструкторской документации .

Этого можно добиться только путем перехода на безбумажную технологию (в обозримом будущем) и освоением CALS-технологий .

CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support – непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) – современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия, обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными .

CALS-технологии объединяют все работы предприятия, начиная с маркетинга, прежде всего, с разработки и подготовки производства, КСУП, и кончая послепродажным обслуживанием производимой продукции [6, 7, 9, 14, 17, 38, 39, 40, 41, 49, 55] .

В соответствии с этой концепцией CALS-технологий можно выделить следующие крупные задачи, являющиеся важными для предприятия, которые решаются при помощи информационных технологий: автоматизация управления производством на основе КСУП [51], управление данными об изделии (PDM/PLM) и автоматизация проектирования и инженерного анализа конструкций и процессов (CAD/CAM/CAE) [11, 13, 14, 16, 17, 21, 27, 34, 36, 38, 42-44, 50, 54], информационное сопровождение эксплуатации и послепродажного сервисного обслуживания, интегрированная логистическая поддержка продукции .

PLM (Product Lifeсycle Management – Сопровождение изделия в течение всего ЖЦ) – это контроль всех данных, необходимых для проектирования, производства, продажи и послепродажного обслуживания производимых продуктов. PLM интегрирует такие средства, как CAD, CAM и PDM с методами, людьми и процессами на всех стадиях ЖЦ изделия .

Компании SAP, Dassault Systems и EDS, поставляющие программное обеспечение для обработки больших объемов данных, в настоящее время пытаются разработать продукты, способные охватить весь диапазон деятельности предприятия. В системе SAP используется система мониторинга авиадвигателей для технического обслуживания и ремонта, разработанная компанией Domain Dynamics Ltd. из г. Ридинг (Англия) .

Пакет PLM-решений, базирующийся на программных продуктах фирмы Dassault Systems, включает систему высокого уровня САПР CATIA и подсистемы ENOVIA и SmarTeam, реализующие технологию PDM .

На рис. 2.2 представлена модель внедрения и интеграции CALSтехнологий на ОАО "Мотор Сич" .

В соответствии с основными этапами ЖЦ изделия основные и вспомагательные средства автоматизации осуществляют формирование электронных документов, отражающих результаты соответствующих этапов .

В качестве результирующих документов могут выступать не только отчеты, но также цифровые модели деталей и изделий, экспериментальные наблюдения, заявки на материалы и сырье и пр .

2.2.2 Управление данными об изделии

PDM-система (Product Data Management – система управления данными об изделии) – организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.) .

PDM-системы являются неотъемлемой частью PLM-систем .

В PDM-системах обобщены такие технологии, как: управление инженерными данными (engineering data management), управление документами;

управление информацией об изделии (product information management), управление техническими данными (technical data management), управление технической информацией (technical information management), управление изображениями и манипулирование информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие .

Рисунок 2.2 – Модель внедрения и интеграции CALS-технологий на ОАО "Мотор Сич" Базовые функциональные возможности PDM-систем охватывают следующие основные направления: управление хранением данных и документами, управление потоками работ и процессами, управление структурой продукта, автоматизация генерации выборок и отчетов, механизм авторизации .

С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание больших массивов данных и инженерно-технической информации, необходимых на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержка эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий .

PDM-системы интегрируют информацию любых форматов и типов, предоставляя её пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства). PDM-системы работают не только с текстовыми документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и др., причём доступ к таким данным осуществляется непосредственно из PDM-системы .

С помощью PDM-систем можно создавать отчеты о конфигурации выпускаемых систем, маршрутах прохождения изделий, частях или деталях, а также составлять списки материалов. Все эти документы при необходимости могут отображаться на экране монитора производственной или конструкторской системы из одной и той же БД .

Одной из целей PDM-систем и является обеспечение возможности групповой работы над проектом, то есть, просмотра в реальном времени и совместного использования фрагментов общих информационных ресурсов предприятия .

2.2.3 Автоматизация проектирования и производства ГТД .

CAD/CAM/CAE-системы CAD (Computer-Aided Design) или САПР (Система автоматизированного проектирования) – программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и (или) технологической документации и (или) трехмерных моделей. Современные САПР обычно используются совместно с системами CAE, данные из CAD-систем передаются в CAM [11, 13, 14, 16, 17, 21, 27, 34, 36, 38, 42, 43, 44, 50, 54] .

Обычно САПР охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» – он включает в себя как CAD, так и CAM, и CAE .

Среди ниаболее широко применяемых САПР в области машиностроения можно выделить: SALOME, Autodesk, AutoCAD, Cadmech, CATIA, SolidWorks, Pro/Engineer, SolidEdge, ADEM, InfrasoftCAD, TechnologyCS, T-FLEX, КОМПАС, САПР «Сударушка» .

CAE (англ. Computer-aided engineering) – общее название для программ или программных пакетов, предназначенных для инженерных расчётов, анализа и моделирования физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений. CAEсистемы помогают оценить, как поведет себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств. Современные CAEсистемы применяются совместно с CAD-системами (зачастую интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы) CAM [11, 13, 14, 16, 17, 21, 27, 34, 36, 38, 42, 43, 44, 50, 54] .

Наиболее распространённые CAE-системы: T-FLEX, ANSYS, MSC.Nastran, ABAQUS, NEiNastran, SAMCEF, OpenFOAM, SALOME .

CAM (англ. Computer-aided manufacturing) – подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ .

Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами .

Русским аналогом термина является АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства. Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с ЧПУ (2- осевые лазерные станки), (3- и 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ; токарные станки, обрабатывающие центры; автоматы продольного точения и токарно-фрезерной обработки; ювелирная и объемная гравировка) .

Благодаря высокому уровню компьютерных технологий, компьютерное конструирование новых материалов и технологий их обработки стало реальностью, что активно используется и в авиадвигателестроении. В настоящее время появилась возможность предсказания свойств материалов, оценки эффективности технологических процессов и снижения затрат на экспериментальные исследования с использованием компьютерных технологий .

Основными направлениями развития CAD/CAM/CAE систем является совершенствование математического аппарата, совершенствование интерфейсов пользователя и интеграция в информационную среду предприятия .

Универсальность систем является необходимым условием их распространения и коммерческого успеха. Но только системы, ориентированные на сетевые технологии, позволяют беспрепятственно осуществлять обмен данными между всеми структурными подразделениями предприятия .

Основой эффективного проектирования является удобная среда совместного использования инженерных данных. Согласованное и интегрированное функционирование процессов логистики, процессов управления инженерными данными и процессов проектирования должно привести к синергетическому эффекту. Результат достигается благодаря использованию накопленных знаний и параллельного инжиниринга при проектировании, применению цифровых моделей при запуске в производство новых изделий/модификаций, а также использованию при планировании закупок и производстве выверенных и эталонированных нормативных данных .

Рассмотрим некоторые CAD/CAM/CAE системы, применяемые на машиностроительных предприятиях и, в частности, на ОАО "Мотор Сич" .

В системе CATIA V5 в процессе проектирования создается многопараметрическая управляемая база данных модели-шаблона. В нее входят все геометрические параметры, теоретические расчеты, рекомендации, стандарты, базы данных деталей и комплектующих и т.д .

Система позволяет значительно упростить процесс согласования между проектировщиками и производственниками. Если объектами проектирования являются сложные детали или узлы, то проект может быть разделен между несколькими разработчиками (параллельная работа с проектом) .

В то время, как дизайнер работает над обликом изделия, конструкторы и технологи выбирают способы изготовления отдельных узлов и изделия в целом .

На стадии формирования концепции все предварительно спроектированные элементы объединяют, чтобы воспроизвести готовый виртуальный опытный образец, или, как его нередко называют, электронный макет изделия (Digital Mock-Up – DMU). Электронный макет изделия позволяет приблизительно оценить стоимость изделия, опираясь на знание характеристик материалов, стоимость отдельных деталей и т.д. Составляются чертежи, схемы и список материалов. Затем координаты отдельных точек DMU передаются в электронную модель опытного образца .

С помощью "облака точек" в CATIA V5 существует возможность задания поверхностей и формирования твердотельных моделей. Изменения быстро включаются в цифровой макет изделия, при этом поддерживаются параллельные процессы .

Система SmarTeam позволяет в реальном масштабе времени задать способ механической обработки и определить необходимый набор инструментов. Другие отделы предприятия на основании информации SmarTeam могут начинать предварительную работу, заказывая детали, материалы и т.д. В дальнейшем с привлечением методов трехмерного конструирования разрабатываются окончательные детальные и сборочные чертежи .

В системе CATIA V5 имеются мощные модули, предназначенные для формирования программ многокоординатных фрезерных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) .

Особенностью авиационного производства является большая номенклатура деталей, имеющих сложнофасонные поверхности, отличающиеся большим диапазоном изменения вектора нормали и кривизны поверхности. Лопатки - это одна из характерных групп таких деталей в производстве авиационных двигателей .

Специалистами ОАО "Мотор Сич" разработана и внедрена комплексная автоматизированная система проектирования и изготовления лопаток (САПР/АСТПП "Лопатка"), в основе которой лежит метод комплексной автоматизации производства на базе единой объемной математической модели .

Объемная математическая модель детали построена на языке аналитической и дифференциальной геометрии. Именно такая один раз созданная, хранящаяся в единой базе данных и используемая всеми службами на всех этапах технологической подготовки производства математическая модель является альтернативой проекционному чертежу в автоматизированном производстве .

Суть метода заключается в том, что координатноточечное представление информации о поверхности пера лопаток заменяется (в памяти ЭВМ и чертеже) представлением коэффициентами объемных сплайн-функций, а в автоматизированное производство одновременно с чертежами лопатки поступает объемная, размерная компьютерная модель. При этом в цепочке "модель + чертеж" первичной является модель, а чертеж выполнен на основании и в полном соответствии с этой моделью. Для описания поверхностей пера лопаток в системе используется метод оптимального отображения в пространство В-сплайнов. Единая объемная модель для всех лопаток позволяет хранить только коэффициенты и параметры отображения сплайн-аппроксимации, что резко сокращает объемы баз данных .

База данных системы "Лопатка" содержит объемные математические модели поверхностей 412 лопаток различных авиационных двигателей .

Разработанное специалистами предприятия математическое обеспечение системы обеспечивает создание трехмерных компьютерных моделей лопаток и формообразующей технологической оснастки; автоматизированное оформление чертежей оснастки; разработку управляющих программ для изготовления оснастки на станках с ЧПУ; хранение компьютерных моделей и чертежей в электронном архиве и др .

Одной из характерных групп деталей, имеющих сложнофасонные поверхности, являются лопаточные моноколеса. Изготовление этих деталей возможно только на пятикоординатных станках с ЧПУ .

Алгоритмы расчета траектории фрезы при битангенциальной обработке таких сложнофасонных поверхностей реализованы в модуле пятикоординатной обработки программного обеспечения комплексной автоматизированной системы "Лопатка". Модуль пятикоординатной обработки используется для фрезерования лопаточных моноколес .

За последние годы на предприятии при помощи этого программного обеспечения изготовлено более 15 типов моноколес из различных сплавов алюминия и стали, имеющих как развертывающиеся, так и неразвертывающиеся поверхности лопаток .

Управляющие программы обеспечили высокую точность, чистоту и производительность чистового фрезерования боковой поверхностью фрезы поверхности лопатки по всей высоте. Имеющееся на предприятии математическое обеспечение можно также использовать для получения управляющих программ фрезерования моноколес на высокоточных обрабатывающих центрах фирмы Лихти (Швейцария) .

Конструктор оснастки, получив заказ на проектирование, перекачивает математическую модель лопатки в подсистему "Оснастка". В подсистеме "Оснастка" проектируются: ковочные и калибровочные штампы для точной штамповки; оснастка для холодного вальцевания; модельные и стержневые пресс-формы для литья по выплавляемым моделям; мастер-модели, ложементы, копиры и т.п. Применение метода аналитических эталонов в технологической подготовке производства лопаток позволяет в несколько раз сократить трудоемкость и сроки создания формообразующей оснастки, а также повысить точность заготовок .

На ОАО "Мотор Сич" работает и постоянно обновляется компьютерная информационно-поисковая система (ИПС) "Инструмент" для поиска и подбора ранее запроектированных шифров режущего и мерительного инструмента. Основными направлениями развития системы являются расширение номенклатуры инструмента, интеграция с системой автоматизированного проектирования технологических процессов TechCard и внесение в базы данных системы сведений о вновь запроектированном инструменте. В настоящее время объем базы данных ИПС "Инструмент" составляет 157000 шифров. Система имеет модульную структуру и предназначена для технологических бюро цехов, серийно изготавливающих детали ГТД с зубчатыми венцами; КБ, занимающихся проектированием зубчатых передач; КБ зуборезного инструмента .

В структуре технологической подготовки производства система "Зубообработка" выполняет следующие функции: проектирование зуборезного инструмента; подбор зуборезного инструмента; анализ пригодности инструмента для обработки зубчатых венцов деталей ГТД; создание электронных эталонов для контроля зуборезного инструмента; создание электронных эталонов для контроля профилей зубчатых венцов деталей ГТД; ведение баз данных деталей ГТД с зубчатыми венцами; ведение баз данных зуборезного инструмента, связанных ссылками с базами данных деталей ГТД .

Основой для проектирования, анализа пригодности, подбора и изготовления инструмента является пространственная параметрическая компьютерная модель инструмента. Поддержка баз данных позволяет активно использовать ранее спроектированный инструмент для обработки новых изделий .

Подбор инструмента осуществляется в два этапа. На первом выполняется поиск инструмента по заданному набору параметров, а далее выполняется анализ его пригодности при помощи специализированных по видам инструмента алгоритмам, выполняющим расчет профиля зуба и впадины детали, обработанной подобранным инструментом .

С момента внедрения, система применяется в подготовке производства всех типов авиационных двигателей, производство которых осваивается предприятием .

Для создания системы "Зубообработка" используется система библиотек CAS. CADE (Computer-aided Software for Computer-aided Design Engineering)

– среда программирования, разработанная фирмой MATRA DATAVISION на базе MS Visual C++, представляющая собой набор компонентов для разработки специальных технических и профессиональных приложений, в том числе и в такой области, как САПР .

Разработка автоматизированной системы "Зубообработка" производится в комплексе с разработкой новых технологий изготовления и контроля зубообрабатывающего инструмента. Например подсистема "Долбяки" ориентирована на поддержку разрабатываемой технологии электроэрозионного изготовления неэвольвентных долбяков из быстрорежущих сталей .

Мощные средства пространственного моделирования CAS. CADE сделали возможным создание полноценной специализированной САПР в условиях серийного завода, а поддержка стандарта ISO 10303 (STEP) AP214 CC2 обеспечивает интеграцию специализированной САПР в информационную среду современного предприятия, использующего принципы CALSтехнологии для производства изделий .

С целью сокращения затрат и сроков технологической подготовки производства на ОАО "Мотор Сич" используется система автоматизированного проектирования технологических процессов TechCard. Система позволяет: проектировать техпроцессы обработки деталей в диалоговом режиме с использованием формул и таблиц; оперативно настраивать вид и состав комплекта технологической документации для различных видов производств; создавать и сопровождать технологические таблицы и формулы для дальнейшего их применения при проектировании технологических процессов; осуществлять поддержку нескольких видов производств. Выбор операций, оборудования, переходов, оснастки осуществляется из базы данных.

Система TechCard имеет в своем составе экспертную систему TechExp, позволяющую автоматизировать:

расчет режимов резания, нормирование операций, расчет заготовки и т.д .

Для автоматизации подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ используется система "DEKKa-2D". Система обладает следующими основными качествами: отсутствие этапа кодирования (траектория движения инструмента составляется на экране компьютера непосредственно инженером-технологом на основании операционной карты); возможность полного контроля управляющих программ, что позволит снизить до минимума брак, связанный с ошибками расчета; возможность быстрого перевода управляющей программы с одного оборудования на другое; автоматическая корректировка управляющей программы при изменении геометрии детали или технологии ее производства .

При проектировании сложных узлов и деталей ГТД на предприятии ОАО "Мотор Сич" используется система UNIGRAPHICS. На сегодняшний день UNIGRAPHICS является одной из самых мощных систем CAD/CAM/ CAE с трехмерным моделированием. Использование этой современной системы вместе с PDM обеспечивает поддержание всего ЖЦ изделия, начиная от концептуального дизайна и проектирования, подготовки производства, выполнения инженерного анализа до управления всем проектом изготовления изделия, технической поддержки и консалтинга .

В системе UNIGRAPHICS производится разработка наиболее сложных узлов и деталей, входящих в состав ГТД. Это корпуса сложной пространственной формы, диски центробежных компрессоров, лопатки и другие детали сложной конфигурации. В системе UNIGRAPHICS осуществляется также сборка сложных узлов и общая сборка макета двигателя (либо всего двигателя в целом). Более простые задачи легко решаются с помощью "средних" САПР, таких как SolidEdge и AutoCAD. Около 60% общемашиностроительных деталей проектируются с использованием этих систем .

Для твердотельного трехмерного моделирования может быть использован пакет Solid Works 2001. Наличие твердотельных моделей ускоряет процесс изготовления оснастки, позволяет в некоторых случаях, не разрабатывая математических моделей, использовать твердотельные модели для работы с LOM-технологией и разработки программ ЧПУ .

При технологической подготовке производства используется комплекс автоматизированного проектирования "ИНТЕРМЕХ". Данный комплекс позволяет автоматизировать проектирование технологических процессов обработки деталей для различных видов производств, оформлять операционные эскизы и любые графические изображения, выводимые в технологический документ, производить автоматизированный подбор оснастки и оборудования, а также автоматизировать процесс выпуска технологической документации .

АСУ ТП (Автоматизированная система управления технологическим процессом) – комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Обычно имеет связь с КСУП. Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. Термин автоматизированный в отличие от термина автоматический подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций .

Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства связанные в единый комплекс. Как правило, АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети .

На ОАО "Мотор Сич" широко используются такие средства АСУ ТП, как управляющие программы для станков с ЧПУ, специальное программное обеспечение для управления производственным комплексом в рамках эксплуатируемой КСУП R/3 .

2.2.4 Компьютерная автоматизация испытаний

Испытания – завершающий и ответственный этап в технологической цепочке производства двигателя. На ОАО "Мотор Сич" производятся испытание и наладка всех типов авиадвигателей, выпускаемых предприятием .

Для испытаний внедрена и успешно работает автоматизированная система стендовых испытаний авиационных двигателей [14]. Каждый тип двигателя имеет свою программу испытаний, по которой измерения проводятся по различному набору и количеству параметров. Получаемая в процессе испытаний информация используется для сертификации двигателя, при конструктивных доработках, в процессе ремонта и регламентного обслуживания двигателя. Этой системой измеряется свыше 400 параметров. Все они отображаются на экране компьютера. Управление двигателем осуществляется с пульта оператора, а результаты измерений записываются в базу данных .

Автоматизированные системы испытаний разрабатываются на ОАО УМПО. Проводится регулировка и проверяется работоспособность двигателя на всех режимах, поэтому получение объективной и достоверной оценки параметров, их математическая обработка в ходе испытаний является важной задачей .

Автоматизированная информационно-измерительная система (АИИС) испытаний двигателей АСИ-84 собственной разработки ОАО УМПО предназначена для измерения, сбора, обработки и выдачи информации о значениях параметров, контролируемых при стендовых испытаниях двигателя АЛ-31Ф на установившихся и переходных режимах [14] .

Внедрена АИИС испытаний камеры сгорания двигателя АЛ-31Ф, которая информирует экспериментаторов о значениях газодинамических параметров процесса горения и выполняет расчет температурного поля в камере сгорания .

Это необходимо для оценки качества организации процесса горения, что обеспечивает повышение экономичности и долговечности двигателя в целом .

Совместно с уфимским ОКБ "Молния" разработана АИИС-Д436Т1 на платформе операционной системы QNX. Контроль основных параметров двигателя и бортовой системы регулирования, выполнение расчетов осуществляются исключительно с помощью компьютеров. Вся информация о проведенных испытаниях хранится в базе данных параметров .

Разработана АИИС-96 для проведения испытаний модификации АЛ31Ф

- двигателя с поворотным соплом АЛ-31ФП. Эта система кроме традиционного измерения и обработки параметров двигателя на установившихся и переходных режимах выполняет управление поворотным устройством реактивного сопла, измеряет и обрабатывает все сигналы вибрации двигателя, фиксирует состояние запорной аппаратуры и значения параметров стендовых технологических систем в режиме реального времени .

Разработка своих компьютерных систем испытаний позволяет объединению поддерживать высокий уровень технологии испытаний авиационных двигателей [14] .

2.2.5 Системы диагностики и контроля технического состояния ГТД

Современные авиационные двигатели являются наиболее дорогостоящими, энергоемкими и высоконагруженными элементами самолета, которые для обеспечения высоких экономических показателей работают в условиях повышенных тепловых и силовых нагрузок, что требует особого внимания к обеспечению надежности двигателя в полете .

В эксплуатационной практике наибольшее развитие находят системы, предусматривающие использование бортовых средств контроля и накопления информации о техническом состоянии двигателя, которые позволяют проводить оценку исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиск неисправности до съемного узла [14, 19, 23, 24] .

Высокий уровень развития методов и средств контроля, обеспечивающий возможность не только оценки работоспособности или исправности элементов на момент контроля, но и более глубокого анализа их технического состояния и прогнозирования его изменения в предстоящем периоде эксплуатации, позволяет использовать в практике эксплуатации третий вид предельного состояния – предотказное состояние и стратегию обслуживания (эксплуатации) по состоянию с контролем параметров .

В конструкции современных двигателей предусмотрено наличие совершенных и развитых систем встроенного контроля, обнаружения и распознавания неисправностей в полете и при техническом обслуживании. Эти системы собирают информацию о работе двигателей в полете, регистрируют ее и в случае необходимости выдают информацию о неисправностях на индикаторы мониторов пилотов и в виде распечаток на принтер .

Базовым звеном системы управления техническим состоянием авиационных двигателей является лаборатория диагностики (центр по обработке и анализу информации), куда стекается вся информация о техническом состоянии двигателя из цехов, от экипажа и других служб авиационно-технического комплекса, от предприятия-разработчика двигателей, где производится первичный анализ этой информации .

Система параметрического контроля и диагностики (СПКД) ГТД предназначена для оценки его технического состояния в процессе эксплуатации, выявления и предупреждения отказов двигателя и основных функциональных систем в полете. СПКД включает в себя автоматическую регистрацию параметров и сигналов, записываемых на магнитные носители, их экспрессобработку после каждого полета, контроль и анализ информации методами параметрической диагностики. Она позволяет производить оперативную оценку текущего состояния двигателя, его функциональных систем (запуска, топливной, масляной, механизации компрессора, реверсирования тяги и др.), вибросостояния двигателя на всех режимах его работ и осуществлять анализ временных трендов параметров .

Для текущей оценки технического состояния применяют логический анализ параметров и сигналов, экспресс-анализ полетной и гоночной информации, визуальный контроль параметров и сигналов .

Для среднесрочной оценки прогнозирования работоспособности двигателя используют трендовый анализ, где строят зависимости изменения параметров от наработки и определяют тенденции их выхода за предельные уровни .

Комплексный анализ полетной информации в лаборатории диагностики позволяет классифицировать двигатели на "исправные" и "подозрительные на неисправные", выявлять нарушения в работе функциональных систем двигателя и отказы системы контроля и регистрации параметров, обоснованно принимать решения о техническом состоянии двигателя, необходимых заменах, осмотрах и регулировках, проводить автоматизированный поиск неисправностей .

СПКД реализуется в виде распределенного вычислительного комплекса на основе локальной вычислительной сети, позволяющей организовать распределенную обработку данных .

В связи с появлением двигателей повышенной контролепригодности, развитием наземно-бортовых автоматизированных систем контроля и сбора полетной информации появляются новые возможности оперативной комплексной оценки технического состояния авиационных двигателей .

Для оценки выработки ресурса в условиях реальной эксплуатации ГТД оснащаются автоматизированными системами учета выработки ресурса наиболее нагруженных деталей двигателя. Достоверность этих систем определяется точностью входящих в их состав математических моделей и алгоритмов расчетного мониторинга температурного и напряженно-деформированного состояния .

Методы решения задач мониторинга температурного состояния (ТС) должны обладать высокой точностью и позволять получать решение задачи теплопроводности в виде пошагового по времени алгоритма, способного осуществлять моделирование в масштабе реального времени при работе в составе алгоритмов бортовых или наземных систем диагностики двигателя, вычислительные мощности которых ограничены .

В настоящее время для решения задач мониторинга нестационарных ТС деталей ГТД применяются сеточные модели малой размерности и расчетноаналитические методы на основе интегральных уравнений. Малоразмерные сеточные модели, реализующие метод конечных разностей, метод конечных элементов или метод прямых, являются наиболее универсальными с точки зрения решения задач теплопроводности различных типов. Применяются эти методы в основном для деталей несложной геометрической формы. Расчетно-аналитические методы на основе интегральных уравнений представляют собой интегральные выражения, весовые функции которых определяются в численном виде по результатам численного или физического эксперимента .

Перевод в эксплуатацию авиационных ГТД по техническому состоянию предполагает диагностирование состояния ГТД без демонтажа в условиях эксплуатации. Наиболее эффективно диагностирование в условиях эксплуатации по параметрам реактивной струи, измеренным на срезе сопла двигателя. Для этих целей разработан мобильный автоматизированный диагностический комплекс (АДК) ПИЛОН. АДК состоит из двух систем: электромеханической и электронной. Электронная система содержит персональный компьютер, микропроцессорный контроллер, систему измерения акустических сигналов анализатором спектра, интерфейсные модули. Программное обеспечение АДК поддерживает выполнение нескольких задач пользователя: испытания, тарировку и различные отладочные режимы. В начале испытаний вводятся данные с дискеты, содержащей паспорт двигателя в электронном виде .

Данная система экспресс-диагностики технического состояния авиационных ГТД позволяет диагностировать двигатели как на холодных режимах испытаний, так и на горячих режимах работы двигателя. Это позволяет повысить достоверность и эффективность контроля при сохранении ресурса и экономии топлива в условиях аэродромного базирования .

2.3 Литература к разделу 2

1. 1С:Предприятие, версия 7.7. – Ч.1,2. – М.:«Фирма «1С». – 1999 .

2. Matthes F. Understanding SAP R/3. A Tutorial for Computer Scientists / F. Matthes, S. Ziemer. – Hamburg: Technical University-Hamburg, 1998. – 38 p .

3. SAP Home: Home Page of the SAP AG, Germany. – Access mode:

http://www.sap-ag.de .

4. Аверченков В. І. Шляхи та засоби комп'ютеризації машинобудівного виробництва / В. І. Аверченков // Вісник Житомирського інженернотехнологычного інституту. Технічні науки. – 1999. – № 10. – С. 95-96 .

5. Агарков В. Н. Внедрение информационных технологий на ОАО "Мотор Сич" / В. Н. Агарков, В. Л. Литвиненко // Технологические системы .

– 2001. – № 3. – С. 51-55 .

6. Андреев С. В. Особенности жизненного цикла ГТД / С. В. Андреев, А. Б. Белов // Двигатель. – 2008. – № 2. – С. 12 –15 .

7. Андреев С. В. Особенности жизненного цикла ГТД / С. В. Андреев, А. Б. Белов, В. А. Кабаков, И. В. Сафонов // Двигатель. – 2008. – № 1. – С. 6-7 .

8. Артемова Е. Комплексные решения на базе системы CA-PRMS / Е .

Артемова // Открытые системы. – 1998. – № 2. – С. 36-40 .

9. Артюхов А.В. Современные информационные технологии в авиадвигателестроении / А. В. Артюхов, В.Л. Христолюбов // Двигатель. – 2007. – № 2. – С. 5-6 .

10. АСУ на промышленном предприятии: Методы создания: Справочник / С. Б. Михайлёв, Р. Г. Сегедов, А. С. Гринберг и др. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 400 с .

11. Ахмедзянов А. М. Информационное "запирание" в технологии проектирования авиационных ГТД (к вопросу о научно-техническом заделе двигателей шестого поколения) / А. М. Ахмедзянов // Авиационная техника. – Казань: КГТУ им. А. Н. Туполева, 2002. – № 1. – С. 35-38 .

12. Ахмедзянов А. М. Информационная технология разработки авиационных двигателей: состояние и перспективы / А. М. Ахмедзянов, И. А. Кривошеев // Авиационная техника. – Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева, 2000. – № 4. – С. 70-73 .

13. Басов Ю. Ф. Опыт внедрения современных информационных технологий при проектировании авиадвигателей / Ю. Ф. Басов, А. Ю. Басов, В. Ф. Цыкура, Е. Д. Кулиш // Технологические системы. – 2003. – № 3. – С. 60-63 .

14. Богуслаев А. В. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделий в авиадвигателестроении / А. В. Богуслаев, В. И. Дубровин, И. А. Набока // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2004. – № 1. – C. 136-145 .

15. Богуслаев В. А. Тенденции развития компьютерных информационных технологий на двигателестроительном предприятии / В. А. Богуслаев, В.Н. Агарков // Технологические системы. – 2000. – № 3. – С. 19-25 .

16. Богуслаев В. А. Автоматизация технической подготовки производства в ОАО "Мотор Сич" / В. А. Богуслаев, П. Д. Жеманюк, В. Ф. Мозговой, К. Б. Балушок // Технологические системы. – 2003. – № 3. – С. 5-11 .

17. Богуслаев В. А. Теоретические аспекты компьютеризации современного производства авиационных двигателей / В. А. Богуслаев, В. Ф. Мозговой, В. Ф. Сорокин // Технологические системы. – 2003. – № 1. – С. 19-24 .

18. Верников Г. Корпоративный менеджмент. – Режим доступа:

http://www.cfin.ru/vernikov/ .

19. Виноградов Ю. В. Система экспресс-диагностики технического состояния авиационных ГТД / Ю. В. Виноградов, А. П. Тунаков // Авиационная техника. – Казань: КГТУ им. А. Н. Туполева, 2002. – № 1. – С. 78-79 .

20. Герасименко В. С. Інформаційне забезпечення корпоративного управління / В. С. Герасименко // Актуальні проблеми економіки. – 2004. – № 11. – С.145-149 .

21. Голдовский П. Система автоматизированного проектирования фирмы Dassault Systems / П. Голдовский, В. Захаров // Двигатель. – Москва, 2002 .

– № 6. – С. 6 .

22. Григорьева В. 1C бухгалтерия и 1C торговля / В. Григорьева. – СПб:

Невский Диалект, 2001. – 288 с .

23. Дубровин В. И. Интеллектуальные средства управления качеством:

автоматизированная система "Диагностика" / В. И. Дубровин, С. А. Субботин, А. В. Богуслаев // Вiсник двигунобудування. – 2003. – №1. – С.156-161 .

24. Интеллектуальные средства диагностики и прогнозирования надежности авиадвигателей: Монография / В. И. Дубровин, С. А. Субботин, А. В. Богуслаев, В. К. Яценко. – Запорожье: ОАО "Мотор Сич", 2003. – 279 с .

25. Елашкин М. SAP Business One. Строим эффективный бизнес / М .

Елашкин. – М: КУДИЦ-Пресс, 2007. – 240 с .

26. Завгородний В. П. Автоматизация бухгалтерского учета, контроля, анализа и аудита / В.П. Завгородний. – К.: «А.С.К.», 1998. – 768 с .

27. Иванков В. А. Опыт освоения лицензионного пакета твердотельного моделирования SOLID WORKS 2001 и одновременной разработки проекта двигателя для подвесного лодочного мотора мощностью 40 л. с. / В. А. Иванков, Е. П. Воропаев, О. О. Левандовский, А. С. Охапкин // Вестник двигателестроения. – Запорожье: ОАО "Мотор Сич", 2002. – №1. – С. 16-18 .

28. Игнатов С. Сравниваем ERP по ключевым характеристикам. – Режим доступа: http://www.erp-online.ru/phparticles/show_news_one.php?n_id=164 .

29. Интегрированные системы управления предприятием. – Режим доступа: http://big.spb.ru .

30. Информационно-консалтинговый центр по электронной коммерции "ERP-системы". – Режим доступа: http://e-Commerce.ru .

31. Информационные системы в экономике / Под ред. В. В. Дика. – М.:

Финансы и статистика,1996. – 272 с .

32. Исаев Г. Н. Информационные системы в экономике: Учеб. пособие / Г.Н. Исаев. – М.: Омега-Л, 2006. – 462 с .

33. Інформаційні системи в міжнародному бізнесі: Навч. посіб. / В. М. Гужва, А. Г. Постєвой. – К.: Київ. нац. екон. ун-т, 2002. – 458 с .

34. Компьютеризированные интегрированные производства: основы организации и примеры использования: Учеб. пособие для студ. вузов / К. В. Кошкин, А. С. Суслов, С. М. Хальнов, В. В. Шишканов; Нац. ун-т кораблестроения им. адмирала Макарова. – Николаев, 2006. – 180 с .

35. Корпоративне управління: Навч. посібник / Д. В. Задихайло, О. Р. Кібенко, Г. В. Назарова. – Х.: Еснада, 2003. – 688 с .

36. Леховицер В. А. Разработка специализированных САПР на базе системы CAS.CADE / В. А. Леховицер, К. Б. Балушок, Е. Р. Липский // Технологические системы. – 2001. – №3. – С. 36-39 .

37. Маззулло Д. SAP R/3 для каждого: пошаговые инструкции, практические рекомендации, советы и подсказки / Д. Маззулло, П. Уитли;

Б. М. Коцовский (науч.ред.), Р. В. Назаров (пер.). – Донецк : Баланс Бизнес Букс, 2008. – 336 c .

38. Мозговой В. Направления и этапы сотрудничества технологической службы завода с НИИ, ОКБ и другими разработчиками / В. Мозговой, В. Мигунов, Р. Шахмаев // Двигатель. – 2001. – № 3. – С. 22 .

39. Нефьодов Л. І. CALS-технології в управлінні проектами і розвитку виробництва: Навч. посіб / Л. І. Нефьодов, З. В. Плотнікова. – Харків :

ХНАДУ, 2005. – 196 с .

40. Норенков И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий .

CALS-технологии / И. П. Норенков, П. К. Кузьмик. – М. : Изд-во МГТУ им .

Н.Э.Баумана, 2002. – 320 с .

41. Омельяненко Т. В. CALS як вектор стратегічного розвитку високотехнологічного підприємства / Т.В. Омельяненко // Вісн. Нац. ун-ту "Львів. політехніка". Пробл. економіки та упр. – 2007. – № 579. – С. 506-510 .

42. Павленко П. М. Автоматизовані системи технологічної підготовки розширених виробництв. Методи побудови та управління: Монографія / П. М. Павленко. – К.: Нац. авіац. ун-т, 2005. – 280 с .

43. Пейчев Г. И. ЗМКБ "Прогресс": новые материалы и прогрессивные технологии в авиадвигателестроении / Г. И. Пейчев, В. Е. Замковой, Н. В. Ахрамеев // Технологические системы. – 2000. – № 2. – С. 5-14 .

44. Поздняков О. А. Интеграция системы автоматизированного проектирования с системой управления предприятием / О. А. Поздняков, A. В. Пархоменко // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 1999. – № 2. – С. 84-86 .

45. Поздняков О. А. Особенности создания системы управления предприятием на основе MYSAP ERP / О. А. Поздняков, А. В. Пархоменко, И. И. Цокуренко // Комп’ютерне моделювання та інтелектуальні системи: зб .

наук. пр. / За ред. Д. М. Пізи, С. О. Субботіна. – Запоріжжя, 2007. – С. 240-247 .

46. Пронина В. А. Управление производством в ERP-системах / В. А. Пронина, А. К. Григорян // Материалы международной конференции и выставки CAD/CAM/PDM-2001. – М., 2001. – С. 108-116 .

47. Пронина В. А. Концепция логистики в ERP-системах / В. А. Пронина, А. К. Григорян, В. С. Суховеров // Материалы международной конференции и выставки CAD/CAM/PDM-2001. – М., 2001. – С. 97-108 .

48. Пронина В.А. Корпоративные информационные ERP-системы, как средство управления деятельностью предприятия в конкурентной среде / В.А. Пронина, В.П. Разбегин, А.К. Григорян // Материалы международной конференции и выставки CAD/CAM/PDM-2001. – М., 2001. – С.92-97 .

49. Информационно-вычислительные системы в машиностроении CALS-технологии / Ю. М. Соломенцев, В. Г. Митрофанов, В. В. Павлов, А. В. Рыбаков. – М. : Наука, 2003. – 290 с .

50. Сорокин В. Ф. Битангенциальная обработка фасонных поверхностей на пятикоординатных станках с ЧПУ / В.Ф. Сорокин, В. А. Леховицер, В.Ф. Мозговой, М.В. Сорокин // Технологические системы. – 2001. – № 3. – С. 30-36 .

51. Субботин С. А. Автоматизация корпоративного управления авиамоторостроительным предприятием / С. А. Субботин, А. В. Богуслаев // Вiсник двигунобудування. – 2005. –№ 3. – С. 7–13 .

52. Информационные системы в экономике / Г. А. Титоренко, Б. Е. Одинцов, О. Е. Кричевская, В. В. Брага, В. В. Евсюков, В. И. Суворова .

– М. : ЮНИТИ, 2008. – 463 с .

53. Фронтстеп СНГ. – Режим доступа: http://www.frontstep.ru .

54. Харитонов В. Ф. Методы, используемые при моделировании камер сгорания ГТД / В.Ф. Харитонов // Авиационная техника. – Казань: КГТУ им .

А. Н. Туполева, 2001. – № 3. – С. 23-25 .

55. Хьюз Д. Системы, охватывающие весь жизненный цикл изделия / Д. Хьюз // Авиатранспортное обозрение. – 2003. – № 49. – С. 48-50 .

56. Шуремов Е. Л. Системи автоматизации бухгалтерского учета: классификация, построение. Выбор / Е.Л. Шуремов; Под ред. А. В. Власова. – М.:Бухгалтерский учет, 1996. – 160 с .

РАЗДЕЛ 3 ЭТАП ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГТД

Проектирование деталей газотурбинных двигателей является одним из важнейших этапов их жизненного цикла, поскольку от эффективности выполнения данного этапа существенно зависят функционирование и надежность эксплуатации авиадвигателей .

Для повышения эффективности проектирования, как отдельных деталей, так и ГТД в целом, широко применяют современные CAD системы среднего и высокого уровня, такие как КОМПАС, AutoCAD, ADEM, Unigraphics, SolidWorks, Proingeniring и др .

Повышение точности и снижение себестоимости проектирования достигается за счет применения CAE систем, позволяющих выполнять расчет напряженно-деформированного состояния деталей, модальный и гармонический анализ, анализ тепловых полей и термических напряжений. Наиболее широкое применение для выполнения инженерных расчетов на этапе проектировании двигателей в настоящее время находит многофункциональный программный комплекс инженерных расчетов ANSYS .

Для решения оптимизационных задач на этапе проектирования двигателей также эффективно применяют методы многомерной статистики, факторный анализ, теорию графов, теорию планирования экспериментов, теорию подобия и размерностей и др .

3.1 Исследование геометрических параметров пазов диска компрессора типа "ласточкин хвост" и определение их оптимального сочетания Диски компрессора газотурбинных двигателей являются одними из наиболее нагруженных деталей во многом определяющими ресурс двигателей. Анализ отказов компрессоров показывает, что в большинстве случаев разрушение ободной части диска происходит вследствие образования и дальнейшего развития трещин в основании межпазовых выступов (МПВ) [1]. В связи с этим, снижение действующих напряжений в основании МПВ, которые работают при знакопеременных нагрузках и значительных центробежных силах, является актуальной задачей .

Опубликованные к настоящему времени многочисленные исследования, направленные на повышение долговечности дисков компрессоров можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся работы, направленные на повышение выносливости и запаса прочности МПВ при многоцикловом нагружении за счет реализации прочностных характеристик материала поверхностного слоя технологическими методами [1–3]. К второй группе относятся исследования, направленные на снижения уровня действующих напряжений в основании МПВ за счет оптимизации их геометрии [3, 4]. Выполненный в работе [5] статистический анализ факторов, определяющих характеристики выносливости дисков компрессора ГТД показал, что и геометрические параметры МПВ и характеристики его поверхностного слоя оказывают существенное влияние на выносливость ободной части дисков компрессоров. Таким образом, достижение максимального запаса прочности МПВ можно достигнуть при комплексном рассмотрении обоих факторов .

Однако основным ограничением на регулирование напряженного состояния МПВ путем изменения его конструкции является необходимость изменений в конструкторской документации сопряженная с длительными и дорогостоящими натурными испытаниями. Кардинальное изменение конструкции паза и МПВ на основании численного или натурного моделирования может быть использовано для вновь проектируемых двигателей, в то время как для двигателей, уже находящихся в эксплуатации, более рациональным путем снижения нагруженности МПВ без внесения изменений в их конструкцию. Решение такой задачи базируется на определении оптимальных сочетаний параметров МПВ в пределах поля допуска, обработкой на последних формообразующих операциях технологического процесса .

Основными параметрами, влияющими на величину концентрации напряжений в основании МПВ диска типа «ласточкин хвост», являются:

угол раствора паза, величина «выкружки» в основании выступа и фаски на кромке шейки выступа. Поскольку изменение угла раствора паза приведет к перепрофилированию лопаток и изменению их количества, то есть к существенному изменению конструкции компрессора, проводилось исследование только величины «выкружки» и фаски .

Целью исследования являлось определение рационального сочетания геометрических характеристик элементов МПВ, что включает в себя получение оптимального сочетания размера фаски и радиуса «выкружки» на донышке паза диска по условию снижения концентрации напряжения. Основными задачами работы являлась статистическая оценка геометрических параметров МПВ при использовании существующей технологии их формообразования, а также их оптимизация на основе численного моделирования напряженного состояния .

3.1.1 Методика проведения экспериментов

Исследование геометрических параметров МПВ шестой ступени диска компрессора высокого давления Д-36, формируемые согласно существующей технологии на слесарной операции абразивным "шнуром", выполняли путем векторизации границ фаски и выкружки на цифровых фотографиях паза выполненных фотокамерой с высокой разрешающей способности (рис. 3.1) .

Рисунок 3.1 – Фотография паза типа "ласточкин хвост"

Условия съемки каждого паза были идентичны. Фотоаппарат размещали нормально к боковой поверхности диска. Для определения масштаба фотографии в каждый паз помещали концевую меру длины. Среднее значение и параметры рассеяния величины фаски и радиуса выкружки определяли по данным измерений в трех сечениях. Переиндексацию пазов осуществляли при помощи специального делительного приспособления без изменения положения объекта съемки и фотокамеры. Исследования проведены для трех дисков (суммарное число пазов равно сто) из одной технологической партии .

3.1.2 Результаты статистического анализа

Результаты статистического анализа измеренных данных (табл. 3.1, табл. 3.2) приведены в табл. 3.3, 3.4, где mx – среднее арифметическое значение размеров; – среднеквадратическое отклонение значений размеров;

ХНБ, ХНМ – ожидаемые значения предельных размеров; W – стандартное поле рассеивания; Р – вероятность появления брака; nб – количество бракованных пазов на одном диске .

Расчетная схема величины погрешности представлена на рис 3.2 .

Как видно из расчетов, размер фаски «выкружки» в превалирующем большинстве случаев лежит в пределах поля допуска на размер, в то время как размер фаски донышка имеет смещение кривой распределения в сторону неисправимого брака .

Таблица 3.1 – Результаты измерения величины фаски «выкружки» МПВ

–  –  –

Как видно из результатов расчета, размер фаски в пазах одного диска имеют существенный разброс в пределах допуска. Полученный результат указывает на нестабильность размера фаски как в пределах одного диска, так и пределах паза .

С целью оптимизации геометрических параметров МПВ по условию минимального значения конструктивной концентрации напряжений, а также оценку ее изменения в связи с нестабильностью геометрии пазов в пределах диска, была разработана и реализована матрица планирования численного эксперимента с двумя факторами, варьируемыми на трех уровнях (табл. 3.5, 3.6) .

–  –  –

В качестве факторов (независимых переменных) использовали радиус выкружки и величину фаски донышка паза. За центр эксперимента (уровень

0) приняты значения факторов соответствующие середине поля допуска .

Кодирование значений факторов выполнялось по известной методике [6] .

Интервалы варьирования факторами выбирали исходя из области их определения и исходя из возможности их реализации на натурном диске (табл. 3.5). Согласно плана эксперимента были созданы девять твердотельных моделей элементов ободной части компрессора ГТД .

В качестве функции отклика (параметра оптимизации) использовали в соответствии с рекомендациями работы [4] условный коэффициент концентрации напряжений, определяемый зависимостью:

0 max K =, где 0max – максимальное контурное напряжение в пазе диска, МПа; 0 – максимальное растягивающее напряжение, действующее на МПВ, МПа .

Методика численного определения напряжённо-деформированного состояния МПВ методом конечных элементов заключалась в следующем .

Согласно разработанному плану эксперимента были созданы девяти трёхмерных твердотельных моделей сегмента диска с различными значениями геометрических параметров. Объемы сегмента были разбиты свободной гексагональной сеткой, в местах предполагаемой концентрации напряжений выполнено «улучшение» сетки путем увеличения числа конечных элементов. Суммарное число конечных элементов изменялось для различных моделей и составляло 15000–18000. При этом размер элементов в области концентрации напряжений для различных моделей оставался неизменным .

При расчете НДС фрагмента ободной части диска (рис. 3.3) использовали линейную, изотропную модель сплава ХН73МБТЮ-ВД. Граничные условия прикладывали таким образом, что бы характер действующих на фрагмент обода диска нагрузок соответствовал характеру нагрузок действующих при эксплуатации двигателя .

Закрепление фрагмента выполняли по нижней поверхности полотна диска (рис. 3.4, где выделенная поверхность – плоскость закрепления) .

Величина нагрузок соответствовала нагрузкам, действующим на взлетном режиме работы двигателя.

Были приложены следующие нагрузки:

– центробежные силы, приложенные ко всей модели при числе оборотов 14800 об/мин;

– давление на МПВ от газовых сил потока, действующих на лопатку .

Величина давления подобрано экспериментально, исходя из результатов тензометрирования диска компрессора в процессе натурных испытаний .

Среднее значение напряжений в середине шейки МПВ составило 172 МПа;

–  –  –

Рисунок 3.4 – Схема закрепления фрагмента обода диска

– давление на боковые поверхности МПВ от лопаток массой 4 г – 160 МПа (рис. 3.5, где выделенные поверхности – плоскости приложения нагрузки) .

В зависимости от сочетания размеров геометрических элементов МПВ и паза диска, положение зоны максимальных напряжений изменялось, однако во всех случаях она находилась на контуре выкружки (рис. 3.6) .

Значения функции отклика приведены в табл. 3.7 .

Рисунок 3.5 – Схема нагрузки на МПВ от действия центробежных сил лопаток (Р=160 МПа) Рисунок 3 .

6 – Эквивалентные напряжения в выкружке МПВ (r=0.6, h=0.6) Таблица 3.7 – Значения функции отклика

–  –  –

где r и h – соответственно, радиус выкружки МПВ и размер фаски паза, мм .

Средние абсолютные ошибки таких моделей равны 0,028 и 0,02477, соответственно .

–  –  –

Поскольку исследуемые зависимости описываются с помощью всего двух признаков, было принято использовать нейромодели, содержащие один нейрон с сигмоидной функцией активации на первом слое и один нейрон с линейной функцией активации на втором, дискриминантные функции всех нейронов – взвешенные суммы. Значения весов и смещений построенных нейромоделей для 0 max и K приведены в табл. 3.8 .

Таблица 3.8 – Матрицы весовых коэффициентов построенных нейромоделей

–  –  –

Полученные значения коэффициентов концентрации, рассчитанные с помощью синтезированных моделей, качественно совпадают со значениями, приведенными в работе [4], что свидетельствует об их корректности. В исследованном диапазоне изменения размеров фаски паза и радиуса выкружки МПВ, наименьшее значение коэффициента концентрации наблюдается при максимальных значениях исследуемых величин (рис. 3.7) .

–  –  –

Рисунок 3.7 – Зависимость напряжений (а) и коэффициента концентрации (б) от геометрических параметров паза Наблюдаемая зависимость объясняется тем, что диапазон изменения геометрических параметров достаточно узок в связи с чем эффект увеличения действующих напряжений от утонения ножки МПВ не проявляется .

Вероятно, при увеличении радиуса выкружки более определенного предела коэффициент концентрации напряжений будет расти. Учитывая, что величины радиуса выкружки и фаски соизмеримы между собой, из анализа полученной линейной зависимости можно установить, что влияние выкружки на напряженное состояние паза в четыре раза более чем фаски .

Рассматривая совместно полученные результаты статистического анализа размеров геометрических элементов натурного диска компрессора и модели их влияния на напряженное состояние, можно сделать вывод, что в пределах одного диска напряженность МПВ существенно различается. Так, в пределах одного диска имеются пазы величина фаски «выкружки», МПВ которых составляет 0,4 мм и 0.8 мм (табл. 3.1), а величина фаски паза изменяется от 0,5 мм до 0,9 мм (табл. 3.2) .

Расчет величины действующих напряжений с использованием построенной квадратичной зависимости показывает (рис. 3.7), что максимальное контурное напряжение в пазах одного диска может составлять от 1150…1200 МПа (при r = 0, 4 ; h = 0,8 ) до 950…1000 МПа (при r = 0,8; h = 0,9 ) .

Таким образом, в пределах одного диска, изготовленного по существующей технологии формообразования пазов, могут существовать пазы, контурное напряжение в которых различается на 200 МПа, что значительно превышает приращение предела выносливости ободной части дисков, полученное в работе [1] за счет применения деформационного упрочнения .

Значительное рассеяние геометрических элементов паза диска типа "ласточкин хвост" (особенно радиуса выкружки МПВ) при их формообразовании ручным способом приводит к различию величины максимальных контурных напряжений в пределах одного диска до 200 МПа. Для исключения случаев разрушения ободной части дисков компрессоров с пазами подобного типа необходимо стабилизировать размеры выкружки МПВ и фаски паза путем механизации технологии их формообразования .

Оптимальным сочетанием, в рассмотренном диапазоне, размера выкружки МПВ и фаски паза является их максимальное значение соответствующее 1,2 мм .

Полученные в результате оптимизации значения радиуса выкружки и фаски паза позволяют снизить напряжения в основании МПВ на 130 МПа, что способствует повышению долговечности работы компрессора без увеличения массы диска и существенного изменения его конструкции .

3.2 Статистический анализ факторов, определяющих характеристики выносливости дисков компрессоров ГТД На выносливость дисков компрессоров газотурбинных двигателей, работающих в условиях умеренно-повышенных температур и циклических нагрузок, влияет множество факторов, которые можно объединить в три основных группы: первая группа – конструктивные элементы, определяющие уровень концентрации напряжений сложнопрофильной формы ободной части диска, вторая – параметры микрогеометрии поверхности, третья – физико-механические свойства поверхностного слоя [7] .

Целью исследования являлось обоснование и выбор основных факторов, оказывающих решающее влияние на выносливость дисков .

3.2.1 Исследование факторов, влияющих на выносливость дисков

Исследовали 14 партий образцов, вырезанных из ободной части натурных дисков компрессора высокого давления, изготовленных из жаропрочного сплава на никелевой основе ЭИ698-ВД. Испытания на усталость проводили при симметричном цикле нагружения на базе 2107. Определяли предел выносливости образцов с различными вариантами технологии механической (протягивание и слесарная обработка пазов), отделочной (ПСА – обработка в псевдосжиженном слое абразива) и финишноупрочняющей обработки (УЗУ – упрочнение стальными шариками в ультразвуковом поле) и их комбинациями .

Для изучения первой группы факторов были определены фактические радиусы "выкружки" R дна паза, полученные после протягивания и перепротягивания (согласно ремонтной технологии), и радиусы скругления r (рис. 3.8) до и после слесарной операции по скруглению острых кромок пазов, выполненной зенковкой и шнуром с абразивной пастой .

Кроме того, определив предварительно по графикам и таблицам Р. Петерсона [8] составляющие теоретического коэффициента концентрации напряжений:,, рассчитали теоретический коэффициент к концентрации напряжений, который учитывает влияние указанных конструктивных элементов ободной части диска. Также в этой группе учитывали фактическое значение площади сечения Sсеч в месте образования трещины .

Рисунок 3.8 – Конструктивные элементы ободной части диска

Ко второй группе факторов, влияющих на характеристики выносливости, были отнесены параметры шероховатости поверхности донышек пазов Ra, шаг микронеровностей Sm, радиус впадин микронеровностей, средняя высота образующих впадину микронеровностей t, которые входят в качестве составляющих при расчете технологического коэффициента техн концентрации напряжений .

К третьей группе факторов отнесли: микротвердость поверхности H, степень поверхностного наклепа Sн, величину остаточных напряжений на поверхности ост, глубину их залегания hост, а также глубину и величину экстремальных остаточных напряжений наблюдаемого на эпюрах оптимума, соответственно, h, ост .

ост

3.2.2 Определение значимых факторов

Чтобы сформулировать основные требования к оптимальным факторам поверхностного слоя, обеспечивающим высокий предел выносливости -1, необходимо из имеющегося множества факторов по возможности исключить зависимые и выявить независимые, наиболее весомо влияющие на -1. На этапе проведения экспериментов внутри каждой партии проводилась проверка соответствия закона распределения экспериментальных значений нормальному закону распределения по двум критериям: коэффициенту асимметрии Аs и эксцессу Ex [9, 10]. Условие нормальности выполнялось для всех партий, что обеспечивает получение достоверных результатов при дальнейшей статистической обработке полученных данных .

Для установления статистических связей между факторами использовали метод графов [6]. Вершинами графов являются факторы, каждое ребро графа – статистически значимая линейная связь между двумя вершинами, определенная с помощью корреляционного анализа. Суть этого приема заключается в определении коэффициентов парной корреляции между каждыми двумя параметрами на основании имеющихся экспериментальных данных .

Линейную связь считали статистически значимой в случае, если rрасч rкр .

Для каждой из трех групп факторов строили отдельный граф. Результаты расчетов коэффициентов корреляции приведены в табл. 3.9 .

При числе степеней свободы f =12 и коэффициенте доверительной вероятности = 0,05 критический коэффициент корреляции rкр равен 0,53 .

Все статистически значимые коэффициенты (т.е. равные 0,53 или большие) отмечены в табл. 3.9 звездочкой. Исключением является площадь сечения образца в месте образования трещины, числу степеней свободы f = 3 и = 0,05 соответствует rкр= 0,878 .

На рис. 3.9 выявленные связи графически интерпретированы в виде графов. Анализ графа, включающего факторы первой группы (рис. 3.9а), показывает, что величины R и r не коррелируют между собой, они – независимы, и имеют большое влияние на -1 (табл. 3.9). Также можно увидеть четкую линейную связь между R и зависимым от него, между r и к ; зависим и. Следовательно, по факторам R и r можно оценить уровень всех остальных свойств этой группы, кроме независимого фактора Sсеч, влияние которого на -1 статистически незначимо, поэтому его тоже можно отбросить, оставив факторы R и r. Однако стоит отметить, что, если для дальнейшего расчета (например, размерного анализа) потребуется безразмерная величина, характеризующая влияние на характеристики выносливости данных конструктивных особенностей, можно вык брать теоретический коэффициент концентрации напряжений, весомо влияющий на -1 .

Таблица 3.9 – Коэффициенты парной корреляции между исследуемыми параметрами

–  –  –

Качественный анализ графа второй группы (рис. 3.9б) показал, что все факторы статистически связаны между собой. Однако он не учитывает величины коэффициентов корреляции, поэтому появилась необходимость в количественном анализе графа, целью которого является установление свойства, наиболее общего из рассматриваемой группы, что требует учета и абсолютных значений, рассчитанных статистически значимых коэффициентов корреляции с помощью так называемой матрицы смежности (табл. 3.10) .

Рисунок 3.9 – Графы корреляционных связей при доверительной вероятности 95%: а – конструктивные факторы;

б – технологические факторы; в – физико-механические свойства Таблица 3.10 – Коэффициенты парной корреляции между факторами второй группы

–  –  –

В теории графов – это решение "задачи о лидере" [12]; по ее терминологии различают: "влиятельность" и "могущественность". По "влиятельности" все вершины этого графа равны, и проведенный количественный анализ (табл. 3.10) показал, что с небольшим отрывом по "могущественности" факторы второй группы можно расположить в следующий ряд: Sm,, Ra, техн, t. Несмотря на то, что Sm оказался наиболее "могущественным" свойством, имеет смысл выбрать в качестве лидера "влиятельную" характеристику Ra, имеющую очень высокий коэффициент корреляции с Sm и, из-за методической простоты ее определения. В случае необходимости вы

–  –  –

3.2.3 Модель предела выносливости межпазовых выступов диска После установления статистически значимых корреляционных связей и выбора независимых факторов были получены следующие уравнения регрессий, позволяющие предсказывать один параметр по другому, их общий вид [6]:

y = (a0 + a1 x) ± y / x = (a0 + a1 x) ± t y 1 r 2, где t – коэффициент Стьюдента (при = 0,05, t =1,96); y – среднее квадратическое отклонение ряда Y; 1 r 2 – коэффициент алиенации – поправка на сопряженность между переменными X и Y [11] .

–  –  –

-1 = (–0,087 ост + 184,5) ± 15,8 .

Коэффициенты найденных корреляционных зависимостей и уравнений регрессии относятся только к исследованным вариантам технологии и условиям обработки дисков компрессора, т.е. применимы только в области значений, определяемой исследованными интервалами параметров R, r, Ra, S, ост, указанными на рис. 3.10 .

Рисунок 3.10 – Изменение предела выносливости в зависимости от радиуса "выкружки" R, радиуса скругления r, шероховатости Ra, степени поверхностного наклепа Sн, величины остаточных напряжений ост На рис .

3.10 показаны зависимости, определяющие степень влияния каждого из исследованных факторов на предел выносливости межпазовых выступов. Внутри исследованного факторного пространства ее характеризует угол наклона кривых к оси абсцисс. Отрицательное значение угла указывает на снижение предела выносливости с увеличением значения фактора .

Анализируя полученные зависимости можно видеть, что максимальное абсолютное значение соответствует радиусу скругления r, несколько меньшее – радиусу галтели ("выкружки") R и величине остаточных напряжений в поверхностном слое ост. Эти факторы определяют уровень действующих напряжений в пазах диска, а, следовательно, и его циклическую прочность. Сжимающие остаточные напряжения, суммируясь с действующими напряжениями, приводят к разгрузке наиболее напряженного поверхностного слоя материала, перемещая максимум суммарных действующих напряжений вглубь детали. Учитывая, что поверхностный слой находится в наименее выгодном энергетическом состоянии по сравнению с материалом в сердцевине, наведение сжимающих остаточных напряжений приведет к значительному (почти в 2 раза) повышению предела выносливости межпазовых выступов .

Увеличение шероховатости поверхности паза также оказывает существенное влияние на выносливость, что объясняется увеличением местной концентрации напряжений во впадинах гребешков, и как следствие, повышение уровня действующих напряжений, что в свою очередь приводит к снижению предела выносливости .

Наименьшее значение из всех исследованных факторов соответствует степени поверхностного наклепа, что вероятно связано с незначительным повышением прочностных свойств поверхностного слоя материала в исследованном диапазоне степеней наклепа .

Построенные зависимости можно использовать для прогнозирования значений предела выносливости. По известным значениям независимых факторов R, r, Ra, S, ост можно определить ожидаемое значение -1, представляющее собой среднее арифметическое значений предела выносливости, полученные по отдельным факторам с помощью синтезированных зависимостей или рис.

3.10:

q, 1 = 1 q i =1 i где q – число независимых факторов .

Проверка адекватности данного математического описания процесса по двум контрольным партиям показала, что отклонение фактических и расчетных значений –1 не превышает 15 % .

Таким образом, статистический анализ влияния исследованных факторов на предел выносливости межпазовых выступов диска позволил получить качественную и количественную оценку влияния каждого из факторов. Показано, что повышение долговечности дисков возможно в первую очередь за счет оптимизации геометрии паза, и за счет формирования в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений .

3.3 Применение теории подобия и размерностей для оценки несущей способности дисков компрессора ГТД Преимущества теории подобия в исследовании физических процессов, происходящих при усталостном разрушении, очевидны .

Физические модели в большинстве случаев дают лишь качественное объяснение наблюдаемых процессов [16, 17] .

Статистические модели усталостного разрушения на основе представлений теории вероятности и статистики, учитывая неоднородность свойств реальных материалов, предлагают множество уравнений, связывающих различные параметры усталостных процессов, однако использовать предлагаемые зависимости можно лишь в границах указанного интервала .

Феноменологические зависимости, связывающие динамические и статические характеристики материалов, имеют ограниченную возможность их применения в расчетной практике [6, 17, 18] .

Метод подобия используется в различных областях науки и техники .

Безразмерные критерии подобия позволяют получить аналогию между однородными и разнородными физическими процессами, что дает возможность моделировать протекающие процессы, а также показывают, за счет изменения каких параметров можно управлять ими [19, 20] .

В настоящее время практически все ответственные детали газотурбинных двигателей (ГТД), работающие при знакопеременном нагружении, для повышения сопротивления усталостному разрушению подвергаются поверхностному пластическому деформированию (ППД) .

Способ деформационного упрочнения поверхностного слоя в основном определяется геометрическими особенностями упрочняемых поверхностей. Наиболее широко на предприятиях авиадвигателестроения используются упрочнение свободной дробью на ультразвуковых установках, пневмо- и вибродробеструйное упрочнение, обкатка роликами и шариками, а также алмазное выглаживание [21] .

Независимо от способа ППД повышение несущей способности деталей достигается в основном благодаря распространению в поверхностном слое благоприятных сжимающих остаточных напряжений и повышению прочностных свойств материала .

Несмотря на то, что оптимизации режимов упрочнения методами ППД посвящено большое количество исследований, существующие методы оценки технологической эффективности упрочнения отдельных деталей ГТД требуют проведения значительных экспериментальных исследований .

Отсутствие надежных теоретических методик оценки коэффициента упрочнения в первую очередь объясняется многообразием конструктивных, технологических и металловедческих факторов.

В то же время большинство существующих на сегодняшний день исследований в области прогнозирования несущей способности и долговечности направлены на разработку моделей самого процесса упрочнения, а не на выявление общих закономерностей влияния характеристик поверхностного слоя и конструктивных особенностей деталей на величину коэффициента упрочнения:

y y =, y где 1 – предел выносливости исходной партии деталей, МПа; 1 – предел выносливости деталей после упрочнения, МПа) .

Качественный анализ и обоснование влияния конструктивных и технологических особенностей поверхностного слоя межпазовых выступов диска компрессора на выносливость ободной части может быть эффективно реализовано с применением теории подобия и размерностей [22] .

Задачей настоящего исследования являлось изучение влияния безразмерных комплексов и симплексов, характеризующих несущую способность ободной части дисков компрессоров с пазами типа "ласточкин хвост" в связи с особенностями их конструкции и параметров качества поверхностного слоя на коэффициент упрочнения .

Выявление в безразмерном виде таких комплексов позволит наряду с моделями формирования параметров поверхностного слоя при ППД предопределять способ и режимы упрочняющей обработки пазов, при которой обеспечивается их максимальная несущая способность .

Факторы, влияющие на изменение коэффициента упрочнения y, характеризующего изменение предела выносливости межпазовых выступов в связи с конструктивными изменениями и упрочнением поверхностного слоя, рассматриваются в виде определенных сочетаний (комплексов или симплексов), в самой структуре которых отражено их физическое взаимодействие.

В соответствии с методикой определения критериев подобия [22], на основе априорной информации, были выявлены 10 независимых факторов, характеризующих влияние параметров поверхностного слоя межпазовых выступов на изменение коэффициента упрочнения:

Rz – высота микронеровностей, мкм;

– радиус дна впадин микронеровностей, мкм;

H – микротвердость поверхностного слоя, МПа;

Fс – площадь сечения основания межпазового выступа, мм;

пов – остаточные напряжения на поверхности дна паза межпазового выступа, МПа;

min – величина пика остаточных напряжений в приповерхностном слое, МПа;

hост – общая глубина залегания остаточных напряжений, мкм;

hmin – глубина залегания пика минимума остаточных напряжений, мкм;

1 – предел выносливости межпазовых выступов исходной партии дисков, МПа;

y 1 – предел выносливости межпазовых выступов после технологической обработки, МПа .

Соотношение, отражающее существенные связи между факторами процесса и элементом системы, в которой этот процесс протекает, можно представить в виде функциональной зависимости: f (x1,..., xm ) = 0 или с учетом выбранных факторов (т = 10):

y f ( Rz,, H, Fc, пов, min, hост, hmin, 1, 1 ) = 0 .

Для составления полной матрицы размерностей ||A|| размерности всех факторов были представлены в выбранной системе основных единиц измерения [L, М, Т]: количество строк полной матрицы размерностей соответствовало общему числу факторов (т = 10), а количество столбцов числу основных единиц измерения (q = 3) табл. 3.11 .

Таблица 3.11 – Полная матрица размерностей для выбранных факторов

–  –  –

циент упрочнения ППД, широко применяемый для расчета запаса прочности деталей, работающих при знакопеременном нагружении, и являющийся количественным критерием качества технологической обработки .

Анализируя выявленные критерии подобия, можно сделать следующие выводы:

y

– критерий 1 = 1 является определяемым параметром – коэффициентом упрочнения;

– критерий 2 = R z по своей физической сущности совпадает с техтехн нологическим коэффициентом концентрации напряжений ( ), предложенным Нейбером и являющимся безразмерной величиной [22];

–  –  –

Учитывая, что оценить адекватность полученной модели по критерию Фишера не представляется возможным, так как в каждом опыте получено одно значение коэффициента упрочнения и, следовательно, невозможно определить дисперсию, характеризующую ошибку в каждой точке, и дисперсию воспроизводимости выходной характеристики, оценку адекватности моделей выполняли по следующим характеристикам: среднему значению (,%) и среднему квадратическому отклонению относительной ошибки (,%); коэффициенту вариации (v); доверительным интервалам для 95%-го уровня надежности и количеству значений (n, %) при, превышающих 10%. Сравнительные характеристики показателей точности приведены в табл. 3.13 .

Как видно из табл. 3.13, усложнение модели увеличивает точность расчета коэффициента упрочнения y и связь между критериями и выходным параметром .

Таблица 3.13 – Сравнительные характеристики точности линейных математических моделей

–  –  –

В результате построения моделей коэффициента упрочнения получен высокий коэффициент множественной корреляции R = 0,935 для линейной модели с пятью критериями, следовательно, дальнейшее увеличение числа критериев не приведет к существенному повышению точности расчета .

Анализ полученных результатов позволяет обосновать выбор основных требований к технологическим методам отделки и упрочнения пазов типа "ласточкин хвост", направленных на повышение выносливости межпазовых выступов [25]:

– увеличение общей глубины залегания сжимающих остаточных напряжений и уменьшение глубины залегания подслойного максимума;

– увеличение величины поверхностных сжимающих остаточных напряжений и снижение величины подслойного максимума;

– снижение уровня конструкционной и технологической концентрации напряжений;

– повышение степени наклепа поверхностного слоя .

Таким образом, с помощью теории подобия и анализа размерностей получена математическая модель, позволяющая на стадии отработки режимов упрочнения пазов дисков компрессора типа "ласточкин хвост" прогнозировать величину коэффициента упрочнения .

Коэффициент упрочнения и полученные безразмерные критерии обладают общностью и могут быть использованы для оценки эффективности технологических методов отделки и упрочнения пазов широкой номенклатуры дисков компрессоров из сплава ЭИ698-ВД .

3.4 Использование метода конечных элементов для оптимизации конструкции мелкоразмерных элементов деталей ГТД В настоящее время эффективное проектирование и выпуск таких наукоемких изделий как газотурбинные двигатели (ГТД) невозможно без активного внедрения и использования на всех этапах жизненного цикла изделий СALS–технологий. Так, если еще несколько десятилетий назад период от начала проектирования двигателя до момента его серийного производства составлял 12–15 лет, то на сегодняшний день двигатель, неосвоенный к серийному производству через 4–5 лет после начала проектирования считается морально устаревшим и не конкурентно способным на мировом рынке [13] .

Одним из важных элементов CALS–технологии, позволяющего существенно сократить срок оптимизации конструкции проектируемых деталей, является компьютерное моделирование напряженно-деформиро-ванного состояния (НДС). Анализ модели НДС детали на этапе проектирования, в контексте с моделями материала и разрушений, позволяет выбрать оптимальную геометрии конструктивных элементов и, как следствие, избежать ее разрушения в эксплуатации при минимальном весе и размерах детали .

В настоящее время наиболее прогрессивным способом анализа НДС является расчет методом конечных элементов (МКЭ), реализованным в ряде коммерческих систем, наиболее известными из которых являются ANSYS, КОСМОС, NASTRAN и другие. Широко применяемые при современном проектировании расчеты напряженно-деформируемого состояния методом конечных элементов в трехмерной постановке позволяют поднять на качественно более высокий уровень процесс оптимизации проектируемого объекта. Так, например, если в прошлом моделирование НДС дисков газотурбинных двигателей выполнялось на натурных моделях путем тензометрирования и испытаниями на разгонных стендах или методами фотоупругости, то в работе [14] показано использование моделирования НДС дисков и оптимизация их конструкции методом конечных элементов (КЭ). Неоспоримым преимуществом новых технологий расчета является сокращение времени проектирования, но при этом достоверные результаты могут быть получены только в случае адекватного эксплуатационным условиям приложения к конструкции начальных и граничных условий, а также использовании "качественной" сетки КЭ .

Основными проблемами при создании в твердотельной модели сетки КЭ является форма и размер элементов. Сложность геометрии деталей газотурбинных двигателей не позволяет создавать регулярную сетку КЭ, в то время как существенные различия в размерах деталей, и таких конструктивных элементов как пазы, фаски, выкружки, отверстия и т.д. ограничивают минимальный размер КЭ. Так, увеличение размеров элементов существенно снижает точность расчета, в то время, как значительное уменьшение размеров приводит к увеличению их общего количества в модели и времени расчета .

Целью настоящей работы являлась апробация техники подмоделирования для оптимизации конструкции мелкоразмерных конструктивных элементов сложнопрофильных деталей ГТД методом конечных элементов. Оценку напряженно-деформированного состояния выполняли для межпазовых выступов дисков компрессоров типа "ласточкин хвост" имеющих различные конструктивные доработки .

Результаты расчетов, приведенные в работах [3, 15], подтвержденные экспериментальными данными, свидетельствуют о том, что наибольшие напряжения возникают в пазе диска, примерно посредине галтели. При этом увеличение радиуса сопряжения впадины диска снижает величину концентрации напряжений, однако возможности увеличения радиуса, как и угла раствора, ограничены нарастанием контактных давлений в соединении и уменьшением сечении перемычки межпазового выступа .

Имеющиеся в литературе сведения о путях модернизации конструкции соединений лопаток с дисками компрессоров в замках типа "ласточкин хвост" позволяют существенно снизить коэффициент концентрации напряжений в остром углу межпазового выступа [3, 14]. Однако такие модификации могут быть применены только для вновь проектируемых двигателей .

Для двигателей уже находящихся в эксплуатации рациональным путем снижения нагруженности межпазового выступа (МПВ) без внесения изменений в их конструкцию базируется на определении оптимальных сочетаний параметров МПВ, в пределах их поля допуска [1] .

Оптимизация величины фаски и выкружки МПВ в составе полной модели сектора диска и лопаток, сопровождается рядом трудностей, связанных с тем, что размер фаски и выкружки в 50…100 раз меньше ширины обода диска. Такие размерные различия неизбежно влекут за собой увеличения количества КЭ в модели, значительные размерные градиенты КЭ и, как следствие, снижение точности и повышение трудоемкости расчета. Так, часто в конечно-элементном анализе, сетка конечных элементов может оказаться слишком грубой для того, чтобы получить удовлетворительные результаты в интересующей области, особенно более мелких конструктивных элементов модели. Эффективным способом разрешения таких противоречий является использование техники подмоделирования (submodeling) .

Для апробации техники подмоделирования выполняли оценку НДС ободной части диска компрессора методом конечных элементов в системе ANSYS. Определяли компоненты напряжений в конструктивных концентраторах напряжений паза. Особенное внимание уделяли острому углу в основании межпазового выступа, в котором в процессе эксплуатации чаще всего происходит зарождение усталостных трещин. Для большего приближения к эксплуатационным условиям работы соединения,,дисклопатка” твердотельная модель содержала элемент сектора ободной части диска с установленными в пазы тремя лопатками (рис. 3.11) .

–  –  –

Рисунок 3.11 Общий вид твердотельной (а) и "грубо" конечноэлементной (б) модели ободной части диска компрессора с лопатками В основе метода подмоделирования лежит принцип Сен-Венана, подразумевающий, что эффекты концентрации напряжений локализуются вокруг концентраторов .

В связи с этим, если границы подмодели достаточно удалены от концентратора напряжений, то в подмодели результаты могут быть вычислены с приемлемой точностью. Преимуществами применения техники подмоделирования является, во-первых, уменьшение, или даже устранение потребности в сложных областях перехода в твердотельных конечно-элементных моделях, во-вторых, возможность экспериментировать с различными вариантами конструктивного решения интересующей области (например, с различными радиусами выкружки или величиной фаски). При этом мелкоразмерные элементы выполняются непосредственно в подмодели, соизмеримой с ними по размерам .

Технология подмоделирования применяется с целью получения более точных результатов расчета в некоторой области твердотельной модели. Подмоделирование также известно как метод смещения границ выреза (cut-boundary displacement method) или метод смещения границ (boundary displacement method). Граница выреза – это граница подмодели, которая взаимодействует с грубой моделью через линию или плоскость выреза .

Перемещения, вычисленные на границе выреза "грубой" модели, определяются как граничные условия для подмодели. При этом в "грубой" модели могут отсутствовать такие мелкоразмерные конструктивные элементы как радиусы, галтели, отверстия и т.д. Так, как основным условием использования метода является соответствие системы координат исходной "грубой" модели и подмодели, такие элементы, как фаски, вырезы, галтели, могут быть созданы непосредственно в подмодели. При этом нет необходимости выполнять новый расчет "грубой" модели т.к. начальные и граничные условия для подмодели остаются неизменными .

Расчет НДС межпазового выступа диска компрессора с использованием методам подмоделирования выполняли в следующей последовательности: создание модели материала; создание модели формы сектора ободной части диска с лопатками; задание начальных и граничных условий; создание и расчет грубой конечно-элементной модели; создание подмодели; вставка границы выреза; расчет подмодели и проверка расстояния между границами выреза и концентрацией напряжения; создание новой подмодели и оптимизация ее конструктивных элементов. Подмодель являлась полностью независимой от "грубой" модели. При ее создании были добавлены такие мелкие конструктивные элементы МПВ как фаски, скругления пазов и "выкружек" .

Ключевым шагом в технике подмоделирования является вставка границы выреза. Для этого были идентифицированы узлы по границам выреза (рис. 3.12). На следующем этапе анализа системой автоматически вычисляются значения перемещений в узлах, лежащих на плоскостях выреза, интерполируя результаты расчета полной (грубой) модели используя функции формы элемента .

Рисунок 3.12 Общий вид подмодели и границ выреза

При расчете использовали линейную, изотропную модель жаропрочного сплава на никелевой основе ХН73МБТЮ-ВД. Граничные условия соответствовали основным нагрузкам, возникающим при эксплуатации дисков компрессоров: центробежные силы от масс лопаток и межпазовых выступов; давление хвостовика лопатки на рабочую поверхность МПВ, возникающее от действия сил газового потока на перо лопатки. На сектор диска и лопатки были наложены ограничения перемещений в осевом направлении .

Для конечно-элементной сетки "грубой" модели использовали объемные 20-ти узловые элементы второго порядка, однако общее число конечных элементов было незначительным, что не влияет на уровень напряжений в основании межпазового выступа, но позволяет увеличить быстродействие при решении задачи. Рациональным является также создание в "грубой" модели свободной сетки конечных элементов средствами автоматической генерации сетки системы, что также позволяет существенно сократить затраты времени на решение задачи .

В подмодели была создана регулярная сетка КЭ обеспечивающая, по сравнению с свободной сеткой, повышенную точность расчета. Использовали аналогичные "грубой" модели конечные элементы. Средний размер конечных элементов "грубой" модели составлял 1…5 мм при общем количестве 318 тысяч. Средний размер элементов в подмодели составлял 0,2…0,4 мм, что значительно меньше размера элементов в выкружке получаемого при использовании метода точечного сгущения сетки [1]. Количество КЭ в подмодели зависело от конструктивного исполнения: без выкружки – 1500 шт., с выкружкой – 2200 шт., с выкружкой и фаской – 2750 шт. Время расчета грубой модели находилось в пределе 6…8 часов .

Для подмоделей, независимо от конструкции, время расчета не превышало пяти минут .

Для адекватной оценки локализации напряжений в ободе диска была решена контактная задача взаимодействия диска с лопаткой. Использование контактных элементов в зоне взаимодействия диска и лопатки позволяет учитывать трение, проскальзывание, сцепление. Приложенные к перу лопатки газодинамические силы способствуют перераспределению (локализации) напряжений, то есть, одни области межпазового выступа разгружаются, другие значительно догружаются. Для создания контактной пары были определены поверхности, которые заведомо будут вступать в контакт друг с другом, т.е. поверхности межпазового выступа и хвостовика лопатки. Максимальное приближение расчетной схемы к реальным условиям работы пары "лопатка-диск" в эксплуатации было достигнуто путем задания двустороннего контакта, т.е. использовали две контактные пары: диск-лопатка и лопатка-диск .

Было проведено исследование распределения компонент напряженного состояния паза диска и межпазового выступа для диска, не имеющего фаски и выкружки (рис. 3.13а), для диска имеющего только выкружку (рис. 3.13б), а также для диска имеющего оба конструктивных элемента (рис. 3.13в). Размеры фаски и выкружки соответствовали оптимальному значению, при котором обеспечивается минимально возможный уровень напряжений концентрации в основании межпазового выступа со стороны острого угла [1]. Проведенное моделирование НДС диска показало в основании межпазового выступа существование повышенного уровня напряжений на выходе из замкового соединения типа "ласточкин хвост" со стороны острого угла .

–  –  –

Для получения корректного результата при использовании техники подмоделирования обязательным этапом расчета напряженнодеформированного состояния является оценка удаленности границы выреза от концентратора напряжений. Такая оценка может быть выполнена путем сравнения перемещений по границам выреза подмодели с соответствующими значениями в "грубой" модели. Эффективным способом оценки результатов является сравнение графиков перемещений по сечению выреза в подмодели с графиком перемещений по сечению выреза "грубой" модели (рис. 3.14). Их удовлетворительное совпадение указывает на правильно выбранное расстояние сечения выреза от концентратора напряжений. В противном случае сечение выреза должно быть удалено от концентратора на большее расстояние .

Рисунок 3.14 Графики перемещений по сечению выреза для подмодели (1) и "грубо" модели (2) Таким образом, приведенная техника расчета ободной части дисков компрессоров, основанная на методике подмоделирования мелкоразмерных конструктивных элементов, позволяет эффективно выполнять их оптимизацию, обеспечивая высокую скорость и точность расчета .

Использование подмоделей может быть также рациональным при расчете и оптимизации конструкции геометрии шлицев, лабиринтных уплотнений, отверстий перфораций охлаждаемых лопаток турбин и других мелкоразмерных конструктивных элементов деталей газотурбинных двигателей .

3.5 Литература к разделу 3

1. Гончар Н. В. Влияние технологии финишной обработки дисков компрессора с пазами типа "ласточкин хвост" на запас прочности при многоцикловом нагружении / Н. В. Гончар, В. В. Ткаченко, Т. И. Прибора // Вiсник двигунобудування. – 2004. – №4. – С. 152–155 .

2. Гончар Н. В. Выносливость ободной части дисков компрессоров из жаропрочного сплава ЭИ698-ВД в условиях рабочих температур / Н. В. Гончар, В. К. Яценко, Д. В. Павленко // Вiсник двигунобудування. – 2004. – №3. – С. 20–24 .

3. Олейник А. Г. Оптимизация геометрии рабочего колеса компрессора с применением расчетов МКЭ в трехмерной постановке / А. Г. Олейник, Т. И. Прибора, В. В. Тихомиров и др. // Вiсник двигунобудування. – 2004. – №4. – С. 23–28 .

4. Мавлютов Р. Р. Концентрация напряжений в элементах авиационных конструкций / Р. Р. Мавлютов. – М. : Наука, 1981. – 141 с .

5. Гончар Н. В. Статистический анализ факторов, определяющих характеристики выносливости дисков компрессора ГТД / Н. В. Гончар, В. В. Ткаченко, Д. В. Павленко и др. // Вiсник двигунобудування. – 2004. – №1. – С. 67-71 .

6. Новик Ф. С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф. С. Новик, Я. Б. Арсов. – М. : Машиностроение; София: Техника, 1980. – 304 с .

7. Петухов А. Н. Сопротивление усталости деталей ГТД / А. Н. Петухов. – М. : Машиностроение, 1993. – 332 с .

8. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений: Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность / Р. Петерсон. – М. : Мир, 1977. – 302 с .

9. Закс Л. Статистическое оценивание / Л. Закс. – М. : Статистика. – 1976. – 598 с .

10. Большев Л. Н. Таблицы математической статистики / Л. Н. Большев, Н. В. Смирнов. – М. : Наука, 1965. – 464 с .

11. Смирнов Н. В. Курс теории вероятностей и математической статистики / Н. В. Смирнов, И. В. Дунин-Барковский. – М. : Наука, 1965. – 511 с .

12. Берж К. Теория графов и ее применение / К. Берж. – М. : ИЛ, 1962. – С. 147–152 .

13. Кривов Г. А. Мировая авиация на рубеже XX-XXI столетий / Г. А. Кривов, В. А. Матвиенко, Л. Ф. Афанасьева. – К. : Промышленность, рынки, 2003. 296 с .

14. Шереметьев А. В. Использование компьютерного моделирования при проектировании дисков компрессоров авиационных ГТД / А. В. Шереметьев, Т. И. Прибора // Вiсник двигунобудування. – 2005. – №4. – С. 142–149 .

15. Гончар Н. В. Статистический анализ факторов, определяющих характеристики выносливости дисков компрессора ГТД / Н. В. Гончар, В. В. Ткаченко, Д. В. Павленко и др. // Вiсник двигунобудування. – 2004. – №1. – С. 67–71 .

16. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. / Т. Екобори; Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1971. – 264 с .

17. Усталость и хрупкость материалов / В. С. Иванова, С. Е. Гуревич, И. М. Копьев и др. – М.: Наука, 1978. – 215 с .

18. Трощенко В. Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов / В. Т. Трощенко, Л. А. Сосновский. – Ч. 1. – Киев: Наукова думка, 1987. с .

19. Клайн С. Дж. Подобие и приближенные методы / С. Дж. Клайн;

Пер. с англ. – М.: Мир, 1968. – 303 с .

20. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / X. Шенк; Пер. с англ. М.: Мир, 1972. – 375 с .

21. Богуслаев В. А. Технологическое обеспечение и прогнозирование несущей способности деталей ГГД / В. А. Богуслаев, В. К. Яценко, В. Ф. Притченко. – К.: Манускрипт, 1993. – 330 с .

22. Веников А. А. Теория подобия и моделирования / А. А. Веников, Г. В. Веников. – М.: Высшая школа, 1984. – 439 с .

23. Сахно А. Г. Оценка повреждающего воздействия концентраторов напряжений в межпазовых выступах дисков компрессора / А. Г. Сахно, В. К. Яценко, Н. В. Гончар // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. – №1-2. – 1997. – С. 84-86 .

24. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение / Дж. Коллинз; Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 624 с .

25. Павленко Д. В. Применение теории подобия и размерностей для оценки несущей способности дисков компрессора / Д. В. Павленко, Н. В. Гончар, В. В. Ткаченко, В. К. Яценко // Вісник двигунобудування. – 2005. – № 1. – С. 36 – 41 .

РАЗДЕЛ 4

ЭТАП ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТД

На этапе изготовления и эксплуатации газотурбинных двигателей прогрессивные технологии широко применяются при оптимизации режимов термической, механической, отделочно-упрочняющей обработок деталей с целью формирования параметров их качества. Для этой цели используют методы планирования экспериментов, статистические и оптимизационные методы, позволяющие определять оптимальное сочетание режимов обработки. Для прогнозирования уровня вибрации системы станок-приспособление-инструмент-деталь и коэффициента упрочнения поверхностного слоя при отделочно-упрочняющей обработке целесообразно использовать нейросетевые модели. Использование нейромоделей эффективно также при испытании газотурбинных двигателей. С их помощью оценивают параметры двигателя на различных режимах работы по результатам контроля проходных сечений сопловых аппаратов .

При подготовке управляющих программ для станков с числовым программным управлением применяются системы CAM. Их использование позволяет значительно сократить время на подготовку управляющих программ, выполнять компьютерное симулирование обработки, что способствует снижению брака при отладке программы .

Немаловажное место на этапе производства и эксплуатации занимают также системы технологической подготовки производства CAPP электронного документооборота и управления данными PDM .

4.1 Оценка влияния режимов высокоскоростного фрезерования на параметры качества нежестких деталей В настоящее время широко применяется обработка нежестких деталей авиадвигателей методом высокоскоростного фрезерования, характеризующегося некоторым сочетанием режимов. Исследование вибраций консольно защемленной нежесткой пластины при высокоскоростном фрезеровании является актуальной задачей при выборе оптимальных режимов и схемы фрезерования [1, 2] .

Поэтому целесообразно исследовать влияние режимов резания и основных характеристик колебаний пластины .

4.1.1 Исследование влияния режимов резания на характеристики сигнала Экспериментальное исследование вибраций консольно защемленной нежесткой пластины при высокоскоростном фрезеровании осуществляли на пяти-координатном станке швейцарской фирмы «LIECHTI» TURBOBLISK-1500 с ЧПУ Sinumerik-840D. Для измерения уровня вибраций в процессе резания пластина предварительно была препарирована пьезоэлектрическими датчиками вибрации. Тарировку датчиков с целью получения передаточной функции проводили на электродинамическом вибростенде в диапазоне частот 500…600 Гц, что соответствует средней частоте нагружения в процессе фрезерования .

Геометрия пластины и схема наклейки вибродатчиков показана на рис. 4.1 .

а) б) Рисунок 4.1 – Схемы консольно защемленной пластины с наклеенными вибродатчиками (а) и фрезы для чистового фрезерования (б) Фрезерование выполняли концевой сферической угловой фрезой с параметрами: R = 5 мм; угол конуса – 5°; число зубьев – 6. Материал режущей части фрезы – швейцарский твердый сплав, близкий по механическим свойствам к твердому сплаву ВК10ХОМ .

Чистовое фрезерование осуществляли в средней части пластины (зона №2) и вблизи защемленной части (зона №3). Фрезерование наиболее удаленной от защемления части пластины реализовать не удалось из-за значительной амплитуды колебаний пластины и, как следствия, повреждения режущих кромок фрезы. Параметры вибрации исследовали при помощи пьезоэлектрических датчиков вибрации, установленных в каждой из зон .

В процессе обработки осуществляли запись показаний каждого датчика .

В каждой из исследованных зон было реализовано 9 режимов фрезерования с параметрами: x1 – v – скорость резания, м/мин; x2 – n – частота оборотов фрезы, об/мин; x3 – Sz – подача на зуб, мм/зуб; x4 – S – минутная подачи, мм/мин .

На каждом из режимов фрезерования осуществляли обработку при глубине резания (t, x5) 0,1 мм и 0,03 мм, а также при попутном и встречном резании (x6) .

В табл. 4.1 приведен фрагмент полученных данных, содержащий виброграммы, записанные для каждого из режимов .

4.1 4.1

–  –  –

где Сху+ – количество совпадений положительных знаков разностей ( x p x ) и ( y p y ), деленное на m – количество экземпляров в выборке;

Сх+, Су+ – частные от деления количества положительных знаков на m для каждой переменной x и y отдельно .

Вывод о влиянии режимов резания на характеристики полученных сигналов предлагается выполнять на основе критерия r, представляющего собой среднее арифметическое абсолютных значений приведенных выше коэффициентов корреляции:

r + rФ + rз r= п .

Использование такого критерия позволит повысить объективность оценивания зависимости выходных параметров от входных переменных .

В табл. 4.2 приведены значения критерия r, характеризующего индивидуальное влияние режимов резания х1 – х6 на параметры у1 – у18 полученных сигналов .

Исходя из приведенных в табл. 4.2 значений критерия оценивания индивидуального влияния признаков на выходной параметр, можно сделать вывод о небольшом влиянии частоты оборотов фрезы (x2) и глубины резания (x5) на амплитуду колебаний пластины (у1). Индивидуальное влияние остальных параметров фрезерования на характеристики полученных сигналов является существенно менее значимым .

Для оценивания совместного влияния режимов резания на параметры полученных сигналов были построены регрессионные модели зависимости параметров сигналов от режимов резания вида:

ai xi, y j = a0 + i =1 где ai – параметры регрессионной модели .

В качестве критерия оценки совместного влияния набора параметров на целевой признак будем использовать ошибку прогнозирования Е по синтезированной модели:

1m y p y calc, E= p m p =1 где ypcalc – значение выходного параметра для p-го экземпляра данных, рассчитанное по синтезированной модели; ypcalc – действительное значение выходного параметра для p-го экземпляра .

Параметры и ошибки прогнозирования для каждой из синтезированных моделей зависимостей характеристик полученных сигналов от режимов резания приведены в табл. 4.3 .

Результаты моделирования показывают, что минимум ошибки прогнозирования достигается для моделей у1, у7 и у13, представляющих собой средние значения амплитуды колебаний пластины для первого, второго и третьего датчиков. Такие низкие значения ошибки прогнозирования свидетельствуют о значительном совместном влиянии режимов фрезерования на полученные сигналы. При этом низкие значения ошибки прогнозирования при использовании модели в виде линейной регрессии свидетельствуют о том, что зависимость между параметрами резания и соответствующими характеристиками получаемого сигнала является линейной .

Большие значения ошибки прогнозирования для моделей у2 – у6, у8 – у12 и у13 – у18 означают отсутствие линейной и возможное наличие нелинейной зависимости, для проверки которой необходимо синтезировать более сложные модели .

4.2 4.3

–  –  –

Как показано ранее, режимы фрезерования влияют на показатели получаемого сигнала колебаний пластины. Можно предположить и обратную зависимость, при которой определенному сигналу соответствуют определенные режимы резания. Поэтому получение в результате фрезерования сигналов колебаний определенной формы можно осуществить путем выбора определенных режимов фрезерования .

Для этого необходимо синтезировать математические модели зависимости режимов фрезерования от характеристик сигнала .

Эффективным способом представления сигнала является преобразование Фурье, при котором исходная функция х преобразуется к виду [4]:

N x ( j )e 2i ( j 1)( k 1) / Q, X (k ) = j =1 где X(k) – значение k-го коэффициента преобразования Фурье; x(j) – значение j-го отсчета исходного сигнала; N – количество точек, характеризующих сигнал до преобразования Фурье; Q – количество точек, характеризующих сигнал после преобразования Фурье .

Преобразование Фурье позволяет сократить описание сигнала и представить его с помощью коэффициентов разложения в форме, удобной для анализа режимов фрезерования от полученного сигнала .

Коэффициенты Фурье, рассчитанные для каждого сигнала по приведенным выше формулам, целесообразно использовать в качестве признаков для синтеза моделей зависимости режимов фрезерования от характеристик сигнала .

Однако некоторые из полученных коэффициентов могут оказаться неинформативными по отношению к режимам фрезерования, а включение таких коэффициентов в синтезируемую модель приведет к ее усложнению и снижению аппроксимационных качеств. Поэтому до синтеза математических моделей целесообразно выполнить выделение системы информативных признаков, наиболее полно характеризующей влияние параметров сигнала на режимы резания .

Для отбора информативных признаков использовался эволюционный метод с фиксацией части пространства поиска .

4.1.3 Результаты исследования зависимости режимов резания отпараметров вибрации

Для исследования зависимости режимов резания от показателей вибрации пластины исходные сигналы были преобразованы с помощью разложения Фурье, в результате которого были получены 100 комплексных коэффициентов для каждого сигнала. Таким образом, выборки данных состояли из экземпляров, характеризующихся 200 признаками (100 действительных и 100 мнимых значений комплексных коэффициентов) и 6 выходными параметрами, соответствующими определенным режимам фрезерования: у1 – скорость резания, м/мин, у2 – частота оборотов фрезы, об./мин, у3 – подача на зуб, мм/зуб, у4 – S – минутная подачи, мм/мин, у5 – глубина резания, мм, у6 – вид фрезерования (попутное или встречное) .

Задача исследования состояла в поиске системы информативных признаков и синтезе соответствующей математической модели для каждого режима резания .

Выделение набора информативных признаков проводилось с помощью предложенного метода эволюционного поиска с фиксацией части пространства поиска. В качестве синтезируемых моделей зависимости режимов резания от параметров сигнала колебания пластины использовались двухслойные нейронные сети прямого распространения [5, 6], первый слой которых содержал 4 нейрона, а второй слой – 1 нейрон, все нейроны сети имели сигмоидную функцию активации .

Для проведения исследования начальные параметры эволюционных методов [7–9] устанавливались следующими: количество особей в популяции – 10; вероятность скрещивания – 0,8; вероятность мутации – 0,1 .

Критерии останова: максимально допустимое количество итераций – 100;

отсутствие изменений в лучшем значении фитнесс-функции на протяжении десяти итераций. С целью уменьшения времени, необходимого на поиск использовался механизм кэширования вычисленных значений фитнесс-функции [10] .

Результаты экспериментов приведены в табл. 4.4, где t – время в секундах, затраченное на эволюционный поиск комбинации информативных признаков; kf – количество вычисленных значений фитнесс-функции;

k – количество отобранных признаков; – достигнутая ошибка прогнозирования .

Таблица 4.4 – Результаты отбора признаков с помощью различных эволюционных методов

–  –  –

Из табл. 4.4 следует, что использование разработанного метода эволюционного поиска с фиксацией части пространства поиска является более эффективным, поскольку позволяет быстрее получить комбинацию информативных признаков, позволяющую синтезировать более простые модели, обеспечивающие лучшую точность прогнозирования. Важно отметить, что результаты эволюционного поиска, полученные при отборе признаков для синтеза моделей других параметров резания, являются аналогичными. При этом для синтеза математической модели y2 было отобрано 14 признаков, y3 – 13 признаков, y4 – 12 признаков, y5 – 12 признаков, y6 – 14 признаков. Достигнутая ошибка прогнозирования составила для y2 – 0,0021, y3 – 0,0012, y4 – 0,0019, y5 – 0,0018, y6 – 0,0014 .

В табл. 4.5 приведены матрицы весовых коэффициентов j(,i) для модели y2 .

Таблица 4.5 – Матрица весовых коэффициентов нейросетевой модели y2 Но- Номер Номер входа нейрона мер нейрона слоя в слое 1 -6,453 -11,50 17,48 9,560 -10,39 -5,219 8,621 -8,775 5,257 -0,119 5,879 -2,009 3,480 2,131 -8,154 2 1,058 0,698 0,289 0,477 0,094 1,100 0,191 1,012 0,699 0,472 0,700 1,213 0,622 -0,196 0,685 3 -4,047 10,38 -13,91 5,028 -5,279 3,642 -4,570 -2,340 2,477 1,466 10,07 -4,543 4,037 4,719 5,610 4 -7,827 8,618 -8,461 8,099 3,897 3,598 -7,334 1,733 -1,068 -6,218 1,604 -5,131 4,693 -3,624 3,275 2 1 -20,61 -18,35 5,926 -17,22 17,92

–  –  –

где j = 1, 2, …, k – номер входа нейрона; i = 1, 2, 3, 4 – номер нейрона в слое; = 1, 2 – номер слоя; j(,i) – весовой коэффициент j-го входа i-го нейрона -го слоя нейронной сети;

–  –  –

(j,i) x(j,i) (, x) = (j,i ) + – функция постсинаптического потенциаj =1 ла i-го нейрона -го слоя; (,i)() – функция активации i-го нейрона -го слоя; xj(,i) – значение на j-ом входе i-го нейрона -го слоя; N – количество слоев; N0 = N – количество признаков .

Модели, построенные на основе максимально значимого набора признаков, позволяют выбирать оптимальные режимы фрезерования для получения сигналов колебаний пластины определенной формы .

Поскольку наблюдается значительное совместное влияние режимов фрезерования на среднее значение амплитуды полученных сигналов, то можно найти оптимальные значения таких параметров, позволяющие минимизировать вибрацию обрабатываемой детали. Поиск оптимальных значений параметров режимов резания проводился путем минимизации значений выходных параметров синтезированных нейросетевых моделей, описывающих зависимость среднего значения амплитуды полученных сигналов от режимов фрезерования.

В результате оптимизации выявлено, что вид фрезерования (попутное или встречное) незначительно влияет на вибрацию, а также получены следующие значения режимов резания:

– для зоны №1: n = 7000 об/мин, 0,04 Sz 0,081 мм/зуб, 0,065 t 0,09 мм;

– для зоны №2: n = 7000 об/мин, 0,06 Sz 0,085 мм/зуб, t = 0,065 мм;

– для зоны №3: 7000 n 15000 об/мин, 0,03 Sz 0,064 мм/зуб, 0,03 t 0,1 мм .

Таким образом, с целью минимизации колебаний нежестких деталей при фрезеровании предлагается выбирать следующие режимы: n = 7000 об/мин, Sz = 0,06 мм/зуб, t = 0,065 мм .

В разделе монографии решена актуальная задача анализа влияния режимов высокоскоростного фрезерования и параметров полученного при фрезеровании колебания пластины .

Получены следующие результаты:

– определено индивидуальное и совместное влияние параметров режимов резания на характеристики получаемого сигнала, построены соответствующие математические модели;

– разработан и теоретически обоснован эволюционный метод с фиксацией части пространства поиска, позволяющий сократить время, необходимое на поиск максимально значимой комбинации признаков;

– выделены комбинации наиболее информативных признаков и построены нейросетевые модели, характеризующие зависимость режимов резания от показателей получаемого сигнала .

4.2 Оптимизация режимов высокоскоростного фрезерования деталей ГТД из титановых сплавов методом линейного программирования В настоящее время в авиадвигателестроении значение высокоскоростной обработки значительно возросло. Это связано, в первую очередь, с появлением сложнопрофильных деталей из труднообрабатываемых титановых и никелевых сплавов. Применение для их обработки современных высокоскоростных обрабатывающих центров способствует снижению времени обработки при одновременном повышении качества поверхности. Учитывая влияние поверхностного слоя на долговечность деталей газотурбинных двигателей (ГТД), работающих в условиях циклического нагружения, особенно актуальным является вопрос технологического обеспечения при механической обработке не только параметров точности, но и качества поверхностного слоя. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при оптимизации технологии изготовления деталей из высокопрочных сплавов, может быть достигнуто значительное повышение долговечности их работы, за счет резерва прочности материала поверхностного слоя [19] .

Анализ литературы и каталогов фирм-производителей показал [20– 25], что имеющаяся в настоящее время информация для определения режимов высокоскоростного фрезерования деталей из титановых сплавов, как правило, является неполной и противоречивой. Режимы резания, назначенные без учета конкретных условий и особенностей высокоскоростной обработки, часто носят субъективный характер, в связи с чем, в условиях современного производства такой подход нельзя считать рациональным .

В литературе имеются данные об оптимизации режимов резания с учетом особенностей резания металлов с традиционными скоростями [26, 27]. Однако процесс высокоскоростного фрезерования имеет ряд особенностей. Все это указывает на необходимость создания математической модели процесса высокоскоростного фрезерования, использование которой позволило бы обосновать оптимальное сочетание режимов обработки .

Таким образом, вопрос оптимизации режимов высокоскоростного фрезерования деталей ГТД с целью определения таких условий обработки, при которых требуемые параметры качества поверхностного слоя будут получены с максимальной производительностью, является актуальным .

Целью настоящей работы являлось определение оптимального сочетания режимов высокоскоростного фрезерования деталей из титановых сплавов по критериям качества и производительности обработки. Для достижения цели была поставлена задача разработки математической модели процесса высокоскоростного фрезерования .

Исходными данными для построения модели высокоскоростного фрезерования титановых сплавов (ВСФ) являлись результаты экспериментов, опубликованные в зарубежной и отечественной научнотехнической литературе .

Методы математической оптимизации позволяют найти оптимальный режим резания, если известно, как связана величина расходов на обработку с условиями протекания процесса резания. Стратегия поиска определяется математической записью зависимости искомой величины (цели, критерия оптимизации) от входных факторов V, S z, t. Для случая ВСФ целевая функция имеет вид: F = n S z t max .

При этом величина периода стойкости Т должна быть определена из условий достижения наименьших расходов на обработку. Целью оптимизации является достижение наибольшего значения F – критерия оптимизации, зависящего от произведения трех переменных (параметров оптимизации). Поиск наибольшей величины F выполняли путем варьирования значений n, S z и t в пределах ограничений, накладываемых на эти величины .

Для упорядоченного поиска использовали метод линейной оптимизации .

Метод линейной оптимизации предполагает, что ограничения и целевая функция записаны в виде линейных многочленов, где нет произведений переменных и нет этих переменных в степенях .

Такая запись может иметь следующий вид:

1. a11 X 1 + a12 X 2 +... + a1i X i b1 .

2. a21 X 1 + a22 X 2 +... + a2i X i b2 .

J. a j1 X 1 + a j 2 X 2 +... + a ji X i b j F = k1 X 1 + k 2 X 2 +... + ki X i max, где a ji, ki – коэффициенты при переменных (постоянные величины); X i – параметры оптимизации; b j – числовые величины (постоянные) .

Исходя из особенностей процессов, происходящих при ВСФ, и необходимости обеспечения требуемых параметров качества поверхностного слоя на процесс высокоскоростного фрезерования могут быть наложены следующие ограничения .

1) По режущим свойствам инструмента (по скорости резания):

q Cv Dф Dn V Vдоп = =, Tм t x S zy B u zф p

–  –  –

где [ и ] – допускаемое напряжение на изгиб. Для инструментов из твердого сплава [ и ] = 7000 МПа; l – вылет фрезы – длина рабочей части фрезы, выступающей из шпинделя или зажимного устройства, l = 80 мм .

В знаменателе в подкоренном выражении принимается плюс, если осевое усилие направлено вдоль оси шпинделя на его подшипники и стремится „вдавить” фрезу в шпиндельный узел (с учетом направления винтовой линии зубьев и направления вращения), и минус, если осевое усилие стремится „вытянуть” фрезу из шпинделя .

После преобразований получаем:

–  –  –

Ограничения 10, 12, 13, 14, 15, 16, 18 для каждого конкретного случая определяются экспериментально. На основании установленных зависимостей (рис. 4.2–4.4) может быть выполнено дальнейшее уточнение параметров режимов резания при ВСФ .

0,7

–  –  –

В результате оптимизации режимов ВСФ деталей из титановых сплавов установлено, что оптимальным сочетанием режимов резания является:

n 9320 об/мин;

S z 0,4 мм на зуб фрезы;

t 0,05 мм .

Таким образом, при высокоскоростном фрезеровании деталей из титановых сплавов с установленным сочетанием режимов резания обеспечивается максимальная производительность процесса и качество обрабатываемых поверхностей .

4.3 Прогнозирование коэффициента упрочнения поверхностногослоя деталей ГТД

В процессе эксплуатации деталей авиадвигателей их поверхностный слой воспринимает наибольшие нагрузки и подвергается физикохимическому воздействию окружающей среды, что приводит к ухудшению служебных свойств деталей газотурбинных двигателей и сокращению срока их безопасной эксплуатации [6] .

Поэтому для повышения несущей способности деталей применяются методы упрочнения [1], позволяющие улучшать свойства поверхностного слоя. В настоящее время для упрочнения лопаток, валов и дисков газотурбинных двигателей широко применяются различные методы: алмазное выглаживание, обкатывание роликами и шариками (виброгалтовкой, гидрогалтовкой, в ультразвуковом поле), повышающие надежность и ресурс обрабатываемых деталей .

Показателем эффективности упрочнения является коэффициент упрочнения у, который представляет собой один из важнейших факторов при расчете запаса прочности деталей газотурбинных авиадвигателей [1, 6] .

Коэффициент упрочнения у определяется из отношения пределов выносливости упрочненной детали y–1 и детали, окончательно обработанной по серийной технологии шлифованием или полированием –1 .

Однако для определения предела прочности используются методы разрушающей диагностики (испытания на усталость) [1], использование которых приводит к разрушению деталей, отобранных для исследования, что в свою очередь приводит к увеличению времени, необходимому для проверки на кондиционность партии деталей, а также увеличивает себестоимость их изготовления .

Поэтому актуальной является задача построения математической модели коэффициента упрочнения, позволяющей оценивать его значения без проведения испытаний деталей авиадвигателей на усталость .

4.3.1 Факторы, влияющие на упрочнение поверхностного слоя

Для моделирования коэффициента упрочнения при обкатывании роликами и шариками были обработаны результаты испытаний на усталость 63 партий образцов и деталей, изготовленных из сталей и сплавов (1Х18Н9Т, сталь 20, сталь 45, сталь У8, 40ХН, сталь 40, 45ХН2МФА, 2X13, сталь 40Х, 13Х1Ш2В2МФШ, I8X2H4BA, ВТЗ-1, 34ХНЗМ) [1] .

Упрочнение образцов и деталей производили обкатыванием роликами. Испытания на усталость производили при плоском изгибе и изгибе с вращением. Пределы выносливости исследуемых материалов были определены для вероятности разрушения Р=50 % .

Твердость образцов и деталей находилась в пределах НВ=1100-5350 МПА, предел прочности в=410-2080 МПА, предел текучести 0.2=230МПа, показатель деформационного упрочнения n=0,06-0,22, Сила обкатывания Py=200-6000 Н, подача инструмента s=0,08-0,21 мм/об, относительный градиент первого главного напряжения G =0,20-21,9 мм-1 .

Эффективность упрочнения в значительной мере зависит от выбранных режимов, физико-механических и геометрических характеристик упрочняемых деталей и деформирующего инструмента .

В качестве факторов, наиболее существенно влияющих на коэффициент упрочнения деталей при обкатке, предлагается использовать [1]:

x1 – сила обкатывания, Py, Н;

x2 – профильный радиус ролика, Rпр., мм;

x3 – среднее контактное давление, рассчитанное по формулам теории упругости, q, МПа;

x4 – твердость материала, HB, МПа;

x5 – полуось эллипса касания в зоне упругого контакта, а, мм;

x6 – предел прочности, В, МПа;

x7 – предел текучести материала, 0,2, МПа;

x8 – показатель деформационного упрочнения, n;

x9 – относительный градиент первого главного напряжения, G, мм-1 .

Фрагмент результатов испытаний на усталость представлен в табл. 4.7, где yэксп. – значение коэффициента упрочнения, полученное экспериментально .

Таблица 4.7 – Фрагмент результатов испытаний деталей при обкатывании роликами и шариками и расчет y на основе различных моделей

–  –  –

4.3.2 Модель коэффициента упрочнения До построения модели выполняли отбор информативных признаков с помощью методов эволюционного поиска. В результате выявлено, признаки x1, x2, x3, x4, x6, x7, x9 информативны, а признаки x5 и x8 являются неинформативными .

На основе полученной комбинации информативных признаков выполнялось построение нейросетевой модели прямого распространения .

Матрица весовых коэффициентов синтезированной нейросети, полученной с использованием отобранных факторов, приведена в табл. 4.8 .

Таблица 4.8 – Матрица весовых коэффициентов wj(,i) – параметров нейросетевой модели yНС

–  –  –

В табл. 4.8 приведены результаты расчета коэффициента y по построенной нейросетевой модели (yНС) и по модели, предложенной в [1] (yс.) .

Анализ построенных нейросетевых моделей коэффициента упрочнения показывает, что предварительный отбор информативных признаков на основе эволюционных методов является целесообразным и может применяться перед построением различных моделей .

Высокая точность, обеспечиваемая при моделировании коэффициента упрочнения на основе нейронных сетей, позволяет расcчитывать предел выносливости деталей на стадии разработки технологического проy цесса по формуле 1 = y 1. Результаты моделирования коэффициента упрочнения деталей авиадвигателей на основе нейронных сетей подтверждают целесообразность их использования для применения на практике при диагностике авиадвигателей .

4.4 Формирование характеристик поверхностного слоя деталей из сплава ЭК79-ИД при деформационном упрочнении Большинство деталей газотурбинных двигателей, работающих в условиях знакопеременного нагружения и в диапазоне умеренноповышенных температур, для повышения несущей способности подвергают деформационному упрочнению поверхностного слоя. В деформированном материале, в зависимости от степени деформации могут изменяться (как повышаться, так и снижаться) все показатели сопротивления деформированию: пределы упругости, пропорциональности, текучести и прочности, модуль упругости и твердость. Учитывая, что свойства поверхностного слоя при циклическом нагружении в значительной степени определяют несущую способность и являются эффективным технологическим методом ее повышения [11], исследования влияния поверхностного наклепа на характеристики выносливости деталей из жаропрочных сплавов являются актуальными .

Существующие в настоящее время исследования, посвященные вопросу повышения несущей способности деталей за счет деформационного упрочнения поверхностного слоя [11–13], не вскрывают механизмы формирования характеристик материала в процессе деформационного упрочнения и связь между ними. В тоже время для рационального выбора степени наклепа поверхностного слоя, необходимо выявить основные характеристики деформированного материала, которые влияют на выносливость, и исследовать закономерности их формирования .

Основной задачей настоящей работы являлось исследование формирования характеристик поверхностного слоя деталей из жаропрочного деформируемого сплава на никелевой основе ЭК79-ИД при ультразвуковом упрочнении (УЗУ) металлическими шариками, а также определение и обоснование рациональной степени поверхностного наклепа .

4.4.1 Методика проведения исследований Исследования характеристик поверхностного слоя и испытания на усталость выполняли на плоских призматических образцах (рис. 4.5) .

–  –  –

Для снятия внутренних напряжений после вырезки и механической обработки их подвергали высокотемпературному вакуумному отжигу .

Шероховатость поверхности измеряли при помощи электронного профилографа-профилометра Perthometr M3 .

Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентор 100 г. Определение величины и характера распределения в поверхностном слое остаточных напряжений первого рода выполняли на приборе ПИОН-2 при консольной схеме закрепления образца .

Упрочнение поверхностного слоя осуществляли на ультразвуковой установке металлическими шариками диаметром 1,6 мм. Различную степень наклепа поверхностного слоя образцов получали за счет варьирования временем упрочнения при постоянной интенсивности и других параметрах обработки. Максимальная степень поверхностного наклепа не превышала 70% .

Микродеформацию зерен поверхностного слоя и размер области когерентного рассеяния (размер блоков кристаллической мозаики) оценивали при рентгенодифрактометрическом анализе поверхности образцов на дифрактометре ДРОН-3М. Величину микродеформаций оценивали по уширению дифракционных пиков никеля (220) и (331). В качестве эталона использовали образец после высокотемпературного вакуумного отжига .

Уширение дифракционных пиков определяли путём вычисления интегральной ширины линии по кривой распределения её интенсивности. При вычислении микродеформации и размеров области когерентного рассеяния использовали метод Фурье анализа [15] .

Модуль и предел упругости тонкого поверхностного слоя определяли методом кинетического индентирования [16]. Кинетическую твёрдость определяли путем непрерывного вдавливания в поверхностный слой образца сферического индентора (металлического шарика из стали ШХ15 диаметром 12,7 мм) и непрерывной регистрации усилия вдавливания и фактической площади контакта .

Учитывая принципиальную разницу в схемах нагружения при растяжении и контактном индентировании, для расчета напряжений вдавливания использовали постоянный коэффициент KВ, учитывающий упрочнение и стеснение деформации. Значения коэффициента KВ определяли исходя из допущения, что при максимальном усилии вдавливания индентора в поверхностный слой эталона достигается напряжение течения сердцевины материала.

Исходя из принятого допущения, значение коэффициента KВ можно определить через условный предел текучести сплава при растяжении и максимальную величину кинетической твердости:

0.2 KB =, max где 0.2 = 950 МПа – условный предел текучести сплава ЭК79-ИД при одноосном растяжении; max – максимальное значение кинетической твердости, МПа .

Используя приведенную выше зависимость, в процессе кинетического индентирования определяли напряжение, эквивалентное напряжению растяжения по формуле:

= K B .

Предел упругости поверхностного слоя определяли графическим способом по экспериментальной кривой в координатах "напряжениедеформация" при допуске на остаточную деформацию 0,001%.

Модуль упругости выражали через модуль контактной упругости, используя те же допущения и учитывая линейную зависимость между ними [16]:

E = ED K E, ED KE =, E где K E – коэффициент приведения модуля упругости; Е – модуль упругости при растяжении; ED – модуль контактной упругости, определяемый по участкам активного нагружения и разгрузки диаграммы кинетического индентирования .

Предел выносливости и угол наклона левой ветви кривой усталости определяли для партии образцов (12…15 шт.) по результатам их испытаний на усталость на базе 2107 циклов при консольном изгибе в условиях комнатной температуры.

Левую ветвь кривой усталости в полулогарифмических координатах описывали уравнением:

( N ) = b k lg( N ), где b и k – экспериментальные коэффициенты .

4.4.2 Результаты исследований и их анализ

Рассматривая процесс пластической деформации поверхностного слоя при ультразвуковом упрочнении шариками, можно выделить следующие его особенности .

Пластическая деформация осуществляется за счет энергии удара об обрабатываемую поверхность стальных шариков, разгоняемых колеблющимися с ультразвуковой частотой стенками волнового концентратора, и характеризуется относительной "мягкостью" обработки. Сила удара шариков по обрабатываемой поверхности при УЗУ незначительна, но частота ударов может достигать большой величины .

Температура в зоне контакта зависит от динамической твердости обрабатываемой поверхности и для никелевых сплавов может достигать 300-500°С [13] .

Шероховатость поверхности образцов с увеличением времени упрочнения монотонно уменьшалась от Ra=1 мкм для исходных образцов до Ra=0,4 мкм для образцов, которые имели степень наклепа 70%. Микрогеометрия поверхности формировалась путем смятия выступов и образования "валика" вокруг лунки от удара шарика. По мере увеличения твердости и прочности материала поверхностного слоя при упрочнении его пластическое течение затруднялось, в результате чего высота валика вокруг лунки от последующих ударов становилась меньше чем от предыдущих .

Основными отличиями профилограммы поверхности образцов после УЗУ по сравнению с предшествующим шлифованием (рис. 4.6) являлось увеличение радиуса впадин микронеровностей, что способствует снижению величины концентрации напряжений и благоприятно сказывается на характеристиках выносливости. На рис. 4.6 показатель S обозначает степень поверхностного наклепа .

–  –  –

Рисунок 4.6 – Профилограммы поверхности образцов после УЗУ В процессе упрочнения в поверхностном слое образцов формировались характерные для дробеударного упрочнения сжимающие остаточные напряжения, максимум которых находится на глубине 20…40 мкм от поверхности (рис .

4.7). Причиной формирования сжимающих остаточных напряжений являлся силовой фактор, действие которого проявлялось в том, что под воздействием силы удара шарика напряжения в поверхностном слое детали превышали предел текучести, в результате чего он пластически деформировался. Упруго деформированный материал подслоя после снятия силовой нагрузки оставался в сжатом состоянии, т.к. его разгрузке препятствовал пластически деформированный тонкий поверхностный слой. В результате в поверхностном слое после упрочнения формировались сжимающие остаточные напряжения, которые уравновешивались незначительными по величине растягивающими остаточными напряжениями, распространенными в сердцевине образца .

–  –  –

Исследование макроструктуры поверхностного слоя образцов показало (рис. 4.8а и 4.8б), что упрочнение шариками не приводит к какимлибо изменениям морфологии поверхностных зерен. Причиной неизменности морфологии поверхностных зерен при упрочнении на УЗУ является то, что глубина зоны проникновения шарика в поверхностный слой оказывается на порядок меньше размера зерна .

Исследования микроструктуры поверхностного слоя после УЗУ с различной продолжительностью, на растровом электронном микроскопе JSM-3000 показали, что во всем диапазоне реализованных степеней поверхностного наклепа морфология упрочняющей ' -фазы не претерпевала изменений и представляла собой равномерное распределение кубоидальных частиц -фазы в матрице сплава (рис. 4.8в) .

–  –  –

Рисунок 4.8 – Макро (а, б) и микро (в) структура поверхностного слоя образца после деформационного упрочнения (S=70%) Стабильность морфологии упрочняющей фазы, вероятно, определялась, прежде всего, как самими свойствами интерметаллидов Ni3AL(Ti), так и незначительной температурой и давлением в зоне контакта шариков с упрочняемой поверхностью .

В исследованном диапазоне степеней наклепа поверхностного слоя, определяющего степень пластической деформации, можно выделить три характерные стадии упрочнения (рис. 4.9), которые отличаются интенсивностью изменения характеристик макро и субмикроструктуры [17, 18]. На рис. 4.9 штриховыми линиями изображены границы стадий деформации .

Начальная стадия (S=0…16%) характеризуется малой величиной коэффициента упрочнения. В начале стадии (I) дислокации распределяются в объеме металла хаотически. Их скалярная плотность имеет наименьшее значение, в результате чего совокупное упругое поле всех дислокаций незначительно и не создает препятствий к их движению. На этой стадии упрочнения происходит эффективное размножение дислокаций и их перемещение .

Рисунок 4.9 – Зависимость характеристик поверхностного слоя и предела выносливости образцов от степени поверхностного наклепа .

Переход между первой и второй стадиями упрочнения не имеет четкой границы, что, вероятно, связано с перекрытием процессов, протекающих в обеих стадиях в области переходной зоны. Вторая стадия (S=16…55%) характеризуется постоянством коэффициента упрочнения .

На протяжении этой стадии происходит дальнейшее накопление скалярной плотности дислокаций, их упорядочение в ячеисто-сетчатую структуру. Размер области когерентного рассеяния (ячеек дислокационной структуры) на протяжении стадии (II) непрерывно уменьшается, что приводит к увеличению протяженности малоугловых границ и их разориентировке .

Малоугловые границы, являясь эффективным препятствием для движения дислокаций, повышают прочность поверхностного слоя. К концу стадии (II) в материале накапливается критическая плотность дефектов кристаллической решетки, наблюдается минимальное значение модуля и максимальное значение предела упругости (что соответствует максимуму запаса прочности поверхностного слоя), сжимающих остаточных напряжений первого рода и микродеформаций. Формируется, свойственная для упрочненных ГЦК металлов, ячеистая структура дислокационная структура с разориентировками .

Начало третьей стадии упрочнения имеет более выраженную, по сравнению со стадией (II), границу и находится в диапазоне (S=50…55%) .

Стадия (III) характеризуется снижением коэффициента упрочнения и протеканием процесса разупрочнения материала. Дислокации разного знака аннигилируют, что приводит к значительному пластическому изгибу кристаллической решетки материала и снижению его прочности. Ячейки дислокационной структуры укрупняются и фрагментируются. Дальнейшее упрочнение поверхностного слоя за счет обработки шариками приводило к снижению микротвердости поверхностного слоя, что характеризуется так называемым перенаклепом материала и образованием субмикроскопических трещин по грубым линиям скольжения, благоприятно кристаллографически ориентированных к деформации кристаллитов .

Результаты испытаний на усталость показали, что для температуры 20°С на кривой в координатах "предел выносливости – степень поверхностного наклепа" (рис. 4.10) наблюдаются точки перегиба, которые соответствуют границам выявленных стадий упрочнения .

Рисунок 4.10 – Зависимость предела выносливости образцов от температуры испытаний и степени поверхностного наклепа:

1() – 20°С; 2() – 500°С; 3() – 700°С Максимальное значение предела выносливости наблюдается при степени наклепа 50…55%, что соответствует концу второй началу третьей стадии упрочнения. При температуре 500°С такой закономерности не проявляется, однако степень наклепа 50…55% можно и в этом случае считать рациональной, т.к. при ее дальнейшем увеличение приращение предела выносливости незначительно .

Одновременное изменение всех характеристик поверхностного слоя при упрочнении (табл. 4.9) затрудняет установление качественных закономерностей влияния той или иной характеристики на параметры кривой усталости. Количественная оценка такого влияния была выполнена путем установления статистических связей между исследованными макро и микро характеристиками и параметрами кривой усталости методом корреляционного анализа [18] .

Таблица 4.9 – Характеристики поверхностного слоя образцов и параметры выносливости сплава

–  –  –

Значения рассчитанных коэффициентов парной корреляции для всех характеристик поверхностного слоя после деформационного упрочнения на УЗУ приведены в табл. 4.10 .

Таблица 4.10 – Коэффициенты парной корреляции между характеристиками поверхностного слоя

–  –  –

min -0,75 0,53 0,88 1,00 -0,26 -0,95 0,99 0,61 -0,90 -0,80 -0,87 -0,80 -0,18 e 0,82 -0,84 -0,63 -0,26 1,00 -0,02 -0,38 0,54 0,02 0,45 069 0,09 0,98 e 0,50 -0,28 -0,69 -0,95 -0,02 1,00 -0,90 -0,77 0,90 0,60 0,69 0,72 -0,12 D -0,82 0,63 0,93 0,99 -0,38 -0,90 1,00 0,51 -0,86 -0,81 -0,93 -0,76 -0,30 0.001 -0,03 -0,16 0,31 0,61 0,54 -0,77 0,51 1,00 -0,85 -0,35 -012, -0,68 0,61 Е 0,55 -0,32 -0,76 -0,90 0,02 0,90 -0,86 -0,85 1,00 0,76 0,61 0,91 -0,13 1 0,85 -0,60 -0,89 -0,80 0,45 0,60 -0,81 -0,35 0,76 1,00 0,82 0,88 0,40 1 0,97 -0,80 -0,98 -0,87 0,69 0,69 -0,93 -0,12 0,61 0,82 1,00 0,64 0,62 k20 0,60 -0,35 -0,75 -0,80 0,09 0,72 -0,76 -0,68 0,91 0,88 0,64 1,00 0,03 k 0,76 -0,91 -0,58 -0,18 0,98 -0,12 -0,30 0,61 -0,13 0,40 0,62 0,03 1,00 При числе степеней свободы f = 5 и уровне значимости = 0.01 критическое значение коэффициента корреляции rкр = 0.894 [18]. Все статистически значимые коэффициенты (т.е. равные 0,894 или большие) выделены в табл. 4.10 жирным шрифтом .

Выявленные с помощью корреляционного анализа линейные статистические связи были графически интерпретированы в виде графа (рис. 4.11). Вершинами графа являлись характеристики поверхностного слоя, а ребра графа указывали на наличие статистически значимой корреляционной связи между вершинами. Знак ребра графа указывает на направление связи (прямая или обратная) .

Рисунок 4.11 – Граф корреляционных связей (Р=95%)

Анализируя полученный граф статистических связей, можно видеть, что все исследованные характеристики поверхностного слоя образцов и параметры их выносливости находятся в тесной прямой или непрямой стохастической связи и могут быть выражены друг через друга .

Полученный результат позволяет существенно ограничить число переменных, определяющих состояние поверхностного слоя упрочненных образцов .

Степень поверхностного наклепа, как одна из наиболее "могущественных" и "влиятельных" вершин графа может быть выбрана в качестве характеристики, определяющей состояние поверхности после деформационного упрочнения. Основным преимуществом степени поверхностного наклепа перед другими характеристиками поверхностного слоя является относительная простота ее определения неразрушающим методом контроля. Используя переносные электронные микротвердомеры, возможно контролировать степень поверхностного наклепа натурных деталей авиационных двигателей на всех этапах технологического процесса их из обработки .

На основе полученной выборки данных синтезировались нейросетевые модели зависимостей величин 1, 1, k20 и k500 от параметров S, Ra, пов, min, e, e, D, Е, 0.001. Построенные нейромодели представляли собой нейронные сети прямого распространения, содержащие 2 нейрона на первом слое и один нейрон – на втором. Все нейроны имели сигмоидную функцию активации. Матрицы весовых коэффициентов синтезированных нейромоделей приведены в табл. 4.11–4.14 .

Таблица 4.11 – Матрица весовых коэффициентов нейросетевой модели зависимости 1

–  –  –

Средние абсолютные ошибки построенных нейромоделей составляли 0,0163, 0,0384, 0,0217 и 0,0167, соответственно для 1, 1, k20 и k500, ошибки для данных тестовой выборки – 0,0251, 0,0469, 0,0293 и 0,0282 .

Низкие значения ошибок построенных моделей свидетельствуют об их высоких аппроксимационных и обобщающих способностях и позволяют их использовать для исследования закономерностей формирования характеристик поверхностного слоя деталей авиадвигателей .

Таким образом, исследования закономерностей формирования характеристик поверхностного слоя деталей из сплава ЭК79-ИД при поверхностном деформационном упрочнении на УЗУ показали, что в диапазоне степеней наклепа 0…70% выделяются три характерных стадии упрочнения. Максимальная прочность поверхностного слоя и предел выносливости образцов наблюдается в конце второй-начале третьей стадии упрочнения (S=50…55%), что подтверждается результатами испытаний на усталость. Анализ корреляционных связей между характеристиками поверхностного слоя позволил обосновать выбор в качестве параметра, характеризующего состояние поверхностного слоя деталей, подвергнутых поверхностному пластическому деформированию степени наклепа .

4.5 Оптимизация режимов испытаний ГТД с использованиемнейросетевых моделей

С целью сокращения сроков и снижения стоимости испытаний авиационных двигателей было проведено исследование взаимосвязи основных параметров двигателей (оборотов турбины компрессора (ntk), температуры газа перед турбиной (T3), расхода газа через турбину (Gt), температуры на входе в двигатель (Tвх), количества ступеней (Nст), угла установки лопаток входного направляющего аппарата (ВНА), приведенной мощности (Nпр), расхода воздуха (Gв), степени сжатия воздуха (к)), контролируемых в процессе испытаний, от проходных сечений сопловых аппаратов и высоты лопаток .

4.5.1 Методика определения проходных сечений сопловых аппаратов

Определение проходного сечения межлопаточной решетки сопловых аппаратов выполнялось методом проливки жидкостью .

Установка для определения проходного сечения предназначена для эксплуатации в закрытых отапливаемых помещениях с температурой не выше +40оС и относительной влажностью не долее 80% при температуре 20оС .

Технические характеристики установки:

– исполнение – экспортное;

– тип установки – гидравлическая стационарная;

– рабочая жидкость – согласно технологии;

– температура рабочей жидкости, оС – 5…35;

– объем бассейна, м3 – 20;

– верхний бак (насосные агрегаты закачки рабочей жидкостью, подача – 160 м/час, напор водяного столба – 20м, мощность – 15 кВт);

– нижний бак (высота подъема – 1500 мм, время подъема – 15+5 сек, гидростанция механизма подъема нижнего бака, подача – 100 л/мин, напор – 63кгс/см2, рабочая жидкость – масло);

– пневмосистема подвижных опор: рабочая среда – сжатый воздух, давление – 6 кгс/см2;

– средства измерения: манометр МТП160/1-100х25, секундомертаймер, прибор автоматический КСМ3-П, часы наработки ЧЭ-1;

– бассейн и приямок выложены листом из нержавеющей стали толщиной 3мм;

– тельфер: грузоподъемность – 2,5 кг, высота подъема – 6,4 м, скорость подъема – 0,133 м/сек, скорость микроподъема – 0,04 м/сек, скорость передвижения – 0,33 м/сек, профиль пути – балка двутавровая .

В состав изделия установки входят:

– бак верхний;

– гидросистема;

– маслосистема;

– пневмосистема;

– тележка;

– настил;

– рама;

– бак нижний;

– площадка обслуживания;

– электрочасть;

– пульт .

Принцип действия установки состоит в проливке рабочей жидкости через межлопаточные решетки сопловых аппаратов .

В основу метода определения пропускной способности сопловых аппаратов заложен принцип измерения времени пролива мерного объема жидкости через их межлопаточные решетки .

Установка обеспечивает:

– измерение времени пролива мерного объема жидкости;

– закачку из бассейна воды в верхний бак;

– выкачку воды из бассейна;

– подъем и опускание нижнего бака;

– перекрытие выходного отверстия приспособления при закачке воды в верхний бак;

– защиту от тока короткого замыкания и перегрузки электродвигателей .

Составные части установки соединены между собой гибкими рукавами, электрожгутами, трубопроводами .

Установка состоит из расположенных соосно трех баков: верхнего, нижнего, бака-уровня. Бак-уровня размещен внутри нижнего бака и суливного патрубка, на котором монтируется приспособление с проверяемым изделием .

В мерных поясах верхнего бака установлены шайбы и датчики уровня. Шайбы уменьшают живое сечение бака, что значительно увеличивает скорость протекания жидкости на этих участках. Сигналы с датчиков при прохождении жидкости через мерные пояса поступают на электросекундомер для определения времени пролива мерных объемов жидкости через проверяемое изделие. Сигнал с датчиков уровня, расположенных выше мерных объемов, отключает насосные агрегаты. Для настройки датчиков уровня воды в баке монтируется фланец для тарировки .

Наполнение верхнего бака установки производится насосными агрегатами и гидросистемой из бассейна через фильтры. Гидросистемой установки также предусмотрено: наполнение бассейна водой из заводской сети; наполнение водой всасывающих патрубков насосов при их первичном включении; откачивание рабочей жидкости из бассейна .

Бак поднимается на определенный уровень гидроцилидрами. Маслосистема состоит из гидростанции; гидрораспределителей; гидроклапанов; регулятора расхода игольчатых вентилей и гидроцилиндров. Маслосистема позволяет синхронизировать работу двух гидроцилиндров клапанами, вентилями; регулировать скорость подъема и опускания бака регулятором расхода .

После подъема бак устанавливается на три пневматические подвижные опоры, управляемые цилиндрами, пневмосистемы. Закрытие и открытие сливного отверстия приспособления осуществляется планшайбой пневмозаглушки. Пневмосистема состоит из масловлагоотделителя, маслораспылителя, воздухораспределителей и вентиля, служащего для плавной регулировки работы .

Установка имеет несамоходную тележку, которую перемещают на колесах по направляющим. Тележка снабжена механизмом подъема, позволяющим поднимать и опускать приспособление с проверяемым изделием при креплении его на фланце сливного патрубка и снятии с него .

В верхнем листе настила выполнены отверстия под нижний бак, направляющие механизма подъема нижнего бака и люк. На верхнем листе настила устанавливаются колонны рамы, неподвижные и подвижные опоры .

На раме монтируются механизм подъема нижнего бака, направляющие и путевые выключатели механизма подъема нижнего бака .

В нижнем баке жидкость из бака-уровня через его верхний срез переливается в корпус бака и далее через сливной патрубок в бассейн. Для спокойного истечения рабочей жидкости при проливке нижний бак оснащен успокоителем .

Площадка сборно-сварной конструкции выполнена из листового и профильного материала. На ней устанавливается верхний бак и площадка для обслуживания датчиков уровня верхнего бака .

На пульте установлены элементы управления и сигнализации; средства измерительной техники. Пульт сборно-сварной конструкции, выполнен из листового и профильного материалов .

Технология проливки: на несамоходную тележку устанавливают приспособление с эталоном и выполняют его проливку. Если эталон соответствует нормированным параметрам, то в приспособление устанавливают изделие, которое необходимо проверить .

4.5.2 Статистическая обработка экспериментальных данных

Сбор экспериментальных данных выполняли для более чем 100 испытанных двигателей. Результаты получены для основных режимов: номинального, взлетного, 1-го крейсерского и 2-го крейсерского .

Параметры испытанных двигателей и результаты проливки сопловых аппаратов приведены в табл. А.1–А.4, где используются следующие обозначения:

ntk – обороты турбины компрессора, об/мин;

T3 – температура газа перед турбиной, °С;

Gt – расход газа через турбину;

Tвх –температура на входе в двигатель, °С;

Nст –количество ступеней;

ВНА – угол установки лопаток входного направляющего аппарата;

Nпр – приведенная мощность;

Gв – расход воздуха;

к – степень сжатия;

Во – адиабатическое давление, мм;

СА1, СА2, СА3, СА4 – проходное сечение соплового аппарата первой, второй, третей и четвертой ступеней соответственно .

Формализовав задачу, имеем 5 входных признаков (x1 – x5) и 9 выходных параметров (y1 – y9):

x1 – адиабатическое давление (Во), мм;

x2 – x5 – проходное сечение соплового аппарата первой, второй, третей и четвертой ступеней (СА1, СА2, СА3, СА4), соответственно;

y1 – обороты турбины компрессора (ntk), об/мин;

y2 – температура газа перед турбиной (T3), °С;

y3 – расход газа через турбину (Gt);

y4 – температура на входе в двигатель (Tвх), °С;

y5 – количество ступеней (Nст);

y6 – угол установки лопаток входного направляющего аппарата (ВНА);

y7 – приведенная мощность (Nпр);

y8 – расход воздуха (Gв);

y9 – степень сжатия (к) .

Таким образом, с целью сокращения затрат времени и материальных ресурсов на испытания авиационных двигателей целесообразным является построение моделей зависимостей выходных параметров (y1 – y9) от входных признаков (x1 – x5). Обработку экспериментальных данных выполняли при помощи программы STATISTICA .

На первом этапе исследования были построены гистограммы экспериментальных данных рис. А.1–А.3, что позволило устранить ошибочно введенные данные, а также случайные «выбросы» измеряемых величин .

Для других режимов (номинального, 1-го крейсерского, 2-го крейсерского) и всех четырех сопловых аппаратов гистограммы распределения параметров аналогичны. Они показали, что измеряемые величины удовлетворительно описываются кривой нормального распределения, что свидетельствует о корректности применения для них корреляционного и регрессионного анализа .

На следующем этапе исследования были построены матрицы парных корреляций между исследуемыми параметрами для каждого режима работы двигателя (табл. А.5–А.8).

Коэффициенты парных корреляций определяли по формуле:

N ( y1i y1 ) ( y 2i y 2 ), i =1 ry1 y 2 = N ( y1i y1 ) 2 ( y 2i y 2 ) 2 i =1 где y1 и y2 – исследуемые параметры; N – количество опытов; i – номер опыта; y1 и y 2 – средние значений параметров y1 и y2, соответственно .

При числе степеней свободы f = 120 и уровне значимости = 0,05 критическое значение коэффициента парной корреляции составляет rкр. = 0,8. Все статистически значимые коэффициенты корреляции (т.е .

равные или большие критического значения) выделены в табл. А.5 жирным шрифтом .

На следующем этапе исследований методом наименьших квадратов были получены регрессионные модели, связывающие параметры двигателей с площадью проходного сечения того соплового аппарата, коэффициент корреляции при котором имел максимальное значение. При проведении регрессионного анализа экспериментальные точки, которые не попадали в область интервала, соответствующего 95% доверительной вероятности отсеивали и не принимали в рассмотрение .

Зависимости исследуемых параметров двигателей от проходных сечений сопловых аппаратов показаны на рис. А.4–А.32 .

Полученные регрессионные модели приведены в табл. А.9 .

Установленные зависимости параметров двигателей при работе на основных режимах позволяют выполнять предварительную оценку измеряемых величин по результатам проливки сопловых аппаратов .

Построим многомерные линейные модели зависимостей между исследуемыми величинами. Результаты построения (коэффициенты уравнений регрессии) приведены в табл. А.10 – А.13 .

Рассчитаем значения средней абсолютной Eабс. и средней относительной Eотн. ошибок, используя формулы:

N E абс. = y i y i, мод. и N i =1

–  –  –

где yi – измеренное значение выходного параметра; yi,мод. – значение выходного параметра, рассчитанное по синтезированной модели .

Вычисленные ошибки построенных многомерных регрессионных моделей приведены в табл. А.14 и А.15 .

Поскольку испытания авиационных двигателей на каждом из режимов требуют значительных временных и материальных ресурсов, целесообразно построить модели зависимости параметров одного режима от значений параметров, измеренных на другом режиме. Это позволит упростить процедуру диагностирования, исключив необходимость проведения испытаний на всех режимах .

Коэффициенты уравнений многомерных регрессионных моделей зависимостей параметров при различных режимах приведены в табл. А.16, в которой режим 1 соответствует режиму «взлет», 2 – «номинальный», 3 – «1-й крейсерский», 4 – «2-й крейсерский» .

4.5.3 Построение нейросетевых моделей взаимосвязи основныхпараметров ГТД

Как видно из приведенных в приложении А таблиц, точность регрессионных моделей является недостаточно высокой, что может привести к принятию некорректных решений при испытаниях авиадвигателей. Поэтому целесообразно синтезировать модели, позволяющие с более высокой точностью аппроксимировать исследуемые зависимости. Как базис для построения моделей целесообразно выбрать искусственные нейронные сети прямого распространения, являющиеся универсальными аппроксиматорами и обладающие высокими способностями к обучению и обобщению .

Выполнено построение нейросетевых моделей всех зависимостей, для которых были синтезированы многомерные регрессионные модели .

Построение нейронных сетей выполнялось на основе предложенных эволюционных и мультиагентных методов .

Синтезированные нейросетевые модели могут быть представлены следующим образом:

( ( )) y НС = (,i ) (,i ) (j,i ), (j,i ), где (j,i ) – значение весового коэффициента j-го входа i-го нейрона -го слоя нейронной сети; (j,i ) – значение j-го входа i-го нейрона -го слоя;

(,i ) (, ) – функция постсинаптического потенциала (дискриминантная функция) i-го нейрона -го слоя; (,i ) ( ) – функция активации i-го нейрона -го слоя; j = 1, 2, …, N(,i) – номер входа нейрона; i = 1, 2, …, Nн.() – номер нейрона в слое; = 1, …, Nс. – номер слоя нейрона; N(,i) – количество входов i-го нейрона -го слоя; Nн.() – количество нейронов на -ом слое; Nс. – количество слоев нейросети .

–  –  –

Таблица 4.15 – Матрица весовых коэффициентов нейросетевой модели зависимости оборотов турбины компрессора (ntk) от параметров Во, СА1–СА4 для режима «номинальный»

–  –  –

С целью приведения от нормированных значений входных и выходного параметров к реальным значениям над выходом нейрона последнего слоя выполняют преобразование вида:

y = a ( N с,1) ( ) + b,

–  –  –

Для остальных исследуемых зависимостей построены аналогичные нейромодели. Результаты вычисления значений целевых параметров по построенным моделям приведены в табл. А.17 .

Важно отметить, что нейросетевые модели, построенные для других параметров, также проявляли значительно лучшие аппроксимационные и обобщающие свойства по сравнению с аналогичными моделями регрессионного типа .

На основе полученных результатов может быть разработана методика «селективного» испытания двигателей, которая позволит существенно уменьшить количество испытуемых изделий или сократить время нахождения двигателя в испытательном боксе, что позволить сократить материальные и временные затраты на выполнение диагностики авиадвигателей .

4.5.4 Синтез нейро-нечётких сетей, моделирующих взаимосвязиосновных параметров ГТД

Наряду с нейронными сетями весьма эффективным средством моделирования сложных объектов и процессов являются нейро-нечёткие сети, основанные на применении подходов нечёткого вывода. Нейро-нечёткие сети являются достаточно простыми и удобными для реализации на практике, а также характеризуются логической прозрачностью, что обуславливает их частое применение при решении реальных практических задач .

В качестве синтезируемых нейро-нечётких сетей выбираются адаптивные нейро-нечёткие сети типа Сугэно в связи с их эффективностью при решении подобных практических задач .

Был выполнен синтез нейро-нечётких моделей всех зависимостей, для которых были построены ранее нейронные модели и регрессионные модели. Синтез нейро-нечётких моделей выполнялся с использованием предложенных эволюционных и мультиагентных методов .

Синтезированные нейро-нечёткие модели имели структуру, подобную той, что представлена на рис. 4.12 .

Как видно из рис. 9.33, сеть содержит 5 входов, каждый из которых описывается с помощью трёх функций принадлежности. Также сеть содержит базу правил (в данном случае – 243 правила) и один выход с соответствующей функцией принадлежности .

В качестве функции принадлежности для входов использовалась колоколообразная функция вида:

( x, a, b, c ) =, 2b xc 1+ a

Рисунок 4.12 – Структура нейро-нечёткой сети

где a, b, c – параметры, определяющие вид функции: параметр c определяет положение центра функции, а параметры b и с – ее геометрические характеристики. Значение параметра b обычно выбирается положительным .

Полученные значения параметров функций принадлежности для каждого из входов построенной нейро-нечёткой модели зависимости параметра ntk для режима «номинальный» представлены в табл. 4.16 .

Правила представляются в виде:

Если антецедент, то консеквент .

При этом в качестве антецедентов выступают все возможные комбинации функций принадлежности для всех выходов, то есть количество термов в каждом правиле будет равно количеству входов. В свою очередь, при моделировании было решено использовать по три функции принадлежности для каждого из входов. Поэтому общее количество правил будет равно: 35 = 243 .

Таким образом, составляется 243 терма функции принадлежности для выхода.

Функции принадлежности для выхода имеют вид:

y = a1 x1 + a2 x2 + a3 x3 + a4 x4 + a5 x5 + b, Таблица 4.16 – Значения параметров функций принадлежности входов построенной нейро-нечёткой модели зависимости n tk в режиме «номинальный»

–  –  –

где y – значение выхода в нейро-нечёткой сети, a1, a2, a3, a4, a5, b – настраиваемые в процессе обучения коэффициенты, x1, x2, x3, x4, x5 – значения входов .

Значения параметров функций принадлежности для выхода в случае синтеза нейро-нечёткой сети для ntk в режиме «номинальный» представлены в табл. А.18. Для b некоторые малые значения приведены в экспоненциальной форме. Например, 4,03E-06 следует понимать, как 4,0310-6 .

Средняя относительная ошибка построенной нейро-нечёткой модели составляет Eабс.,ННС = 0,00001, что значительно ниже ошибки аналогичной регрессионной модели (Eабс.,регр. = 0,19505), что подтверждает эффективность применения нейро-нечётких моделей на практике при диагностировании авиадвигателей. Средняя относительная ошибка для данных тестовой выборки составила 0,00094, что незначительно хуже ошибки, рассчитанной для данных обучающей выборки. Исходя из рассчитанных значений ошибок нейро-нечёткой модели для обучающей и тестовой выборок, можно судить о ее высоких обобщающих способностях и адекватности решаемой задаче .

Для остальных исследуемых зависимостей построены аналогичные нейро-нечеткие модели. Результаты вычисления значений целевых параметров по построенным моделям приведены в табл. А.19 .

4.6. Литература к разделу 4

1. Богуслаев В. А. Технологическое обеспечение и прогнозирование несущей способности деталей ГТД / В. А. Богуслаев, В. К. Яценко, В. Ф. Притченко. – К.: Манускрипт, 1993. – 333 с .

2. Качан А. Я.. Особенности колебаний деталей при высокоскоростном строчном фрезеровании / А. Я. Качан, Ю. Н. Внуков, Д. В. Павленко и др // Вісник двигунобудування. – 2007. – № 1. – С. 69–76 .

3. Биргер И. А. Техническая диагностика / И. А. Биргер. – М.: Машиностроение, 1978. – 240 с .

4. Осипов Л. А. Обработка сигналов на цифровых процессорах. Линейно-аппроксимирующий метод / Л. А. Осипов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 112 с .

5. Дьяконов В. П. Matlab 6. Учебный курс / В. П. Дьяконов. – СПб.:

Питер, 2001. – 592 с .

6. Интеллектуальные средства диагностики и прогнозирования надежности авиадвигателей: монография / В. И. Дубровин, С. А. Субботин, А. В. Богуслаев, В. К. Яценко. – Запорожье: ОАО "Мотор-Сич", 2003. – 279 с .



Pages:   || 2 | 3 |



Похожие работы:

«'е Н И Н Г Р А Д С К И Й О Р Д Е Н А Л Е Н И Н А ГО С У Д А РСТВ ЕН Н Ы Й У Н И В Е РС И Т Е Т им ени А. А. Ж Д А Н О В А А. А НСБЕРГ, В. П. Б О Р О В И Ц К И Й, Ш. Ф. БУТЦ, В. С. САМ АРИНА ПРАКТИКУМ ПО ОБЩЕЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ П од редакцией В. С....»

«ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Основ ы транспорта, хранения и переработки нефти и газа : учебное пособие для вузов / А . А. Коршак. — 2. Ростов-на-Дону: Феникс, 2015. — 365 с. ФИНАНСОВОЕ ПЛАНИР ОВАНИЕ КАК И...»

«ДОКУМЕНТЫ НА ИЗДЕЛИЕ МЯГКАЯ МЕБЕЛЬ "КАЛИНКА 72" САРАТОВ СОДЕРЖАНИЕ 1. Техническое описание... 3 2. Материалы и комплектующие.. 4 3. Нестандартный бланк заказа.. 6 4. Габаритные размеры.. 7 5. Список совместимых моделей Qi беспроводное...»

«ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ББП-20 PRO / ББП-30 PRO Технический паспорт Источник вторичного электропитания резервированный "ББП-20PRO", "ББП-30PRO" (далее – ББП) предназначен для обеспечения бесперебойного электропитания потребителей при...»

«jssmgfpdboj Ю.А. Иоаннесян Культура мира и миротворчества в религии бахаи Статья знакомит читателя с учением о мире как созидательном духовно-нравственном процессе в религии бахаи. Этим учением пронизано все мировоззрение этой религии. Миротворчество как краеугольный принцип лежит в осн...»

«Н.В.БАТУРОВА ЭКОНОМИКА ТРУДА Учебное пособие по выполнению практических работ Казань 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский техн...»

«Д. В. Александров, А. Ю. Зубарев, Л. Ю. Искакова ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОДИНАМИКА УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВУЗОВ Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлениям подготовки "Механика и математическое моделировани...»

«БЛОК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ВОЛНА ББП-3/20 исп.5К РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ФИАШ.436234.646 РЭ Благодарим Вас за выбор нашего блока бесперебойного питания ВОЛНА ББП-3/20 исп.5К Перед эксплуат...»

«08.02.10 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ Цели и задачи учебной практики: формирование у обучающихся общих и профессиональных компетенций, приобретение опыта практической работы по специальности.Общие и профессиональные компетенции: ОК 1. Понимать сущность и...»

«ОПТОВОЛОКОННАЯ ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ТИРА Z-4 Инструкция по эксплуатации Гливице, Польша, январь 2015 г. Настоящий документ разрешается распостранять и копировать только полностью. Копирование отдельных частей можна производить только по письменному с...»

«2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. 5 ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ СЛОЖНЫМ ГИМНАСТИЧЕСКИМ УПРАЖНЕНИЯМ. 12 1.1 Особенности обучения сложным упражнениям в спортивной гимнастике. 1...»

«Холодов Г.Г. Требования национальных морских классификационных обществ. УДК 629.563 : 629.5.061 : [629.5.11 : 001.32] Требования национальных морских классификационных обществ к работам на морских шельфах и системам ориентации судов, оснащенных системам...»

«Бажанов Юрий Вадимович ФОКУСИРУЮЩИЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЁТКИ И ИХ АБЕРРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА. ПРИБОРЫ НА ИХ ОСНОВЕ Специальность 01.04.05 Оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени до...»

«УДК 581.1 + 371 НЕЙТРИННЫЙ СЛЕД ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА А.С. Холманский Аномальные зависимости скорости фотосинтеза от Солнечной активности и физических последствий взрыва Тунгусского метеорита связали с изменением кинетического фактора фотосинтеза, предположив, что в основе его действия леж...»

«Руководство по техническому обслуживанию Модель 4-такт. ПЛМ 25/30 л.с. EFI с электронной системой впрыска топлива (ЭСВТ) Вниманию пользователей настоящего руководства В данном руководстве предупредительные знаки и надписи Опасно, Осторожно и Вниман...»

«УДК: 267. Губницына Ольга Павловна Социологический анализ форм организации религии в социально-историческом процессе (на примере религиозных организаций Архангельской области) Специальность: 22.00.04. социальная структура, социальные институты и процессы АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата социол...»

«СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ХОЛЕМИЧЕСКИХ ПОСТПАПИЛЛОТОМИЧЕСКИХ КРОВОТЕЧЕНИЙ Реферат: Изобретение относится к хирургии и может быть применимо для профилактики холемических постпапиллотомических кровотечений. На первом этапе эндоскопической папиллосфинктеротомии про...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТ Р и с о НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ 139361— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ М АТЕРИАЛЫ ТЕКСТИЛЬНЫ Е Определение сопротивления раздвижке...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Международная академия наук высшей школы Санкт-Петербургское отделение Центральный экономико-математический институт РАН Центр по изучению проблем информатики Института научной информации по общественным наукам РАН Санкт-Петербургский государственный электро...»

«ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГОМОДУЛЯ Процессы резиносмешения в производстве эластомерных композиций 2017 г. Аннотация программы и профессионального модуля Программа повышения квалификации (далее – программа) в...»

«© М.В. Рыльникова, В.А. Еременко, Е.Н. Есина, 2014 УДК 622.831; 622.2; 622.235 М.В. Рыльникова, В.А. Еременко, Е.Н. Есина СПОСОБ РАЗГРУЗКИ УДРООПАСНЫХ И СТРУКТУРНО НАРУШЕННЫХ УЧАСТКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ* На о...»

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ УСТРОЙСТВО МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НАСОСОМ ЭКОНОМ АКН-1 Руководство по эксплуатации г. Киев Содержание 1. Назначение 3 2. Номенклатура изделий и комплект поста...»

«ТЕМА № 7.1 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ УЧАСТКОВОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ КОМИССИИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОДСЧЁТА ГОЛОСОВ ИЗБИРАТЕЛЕЙ. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСОВ ОБРАБОТКИ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ БЮЛЛЕТЕНЕЙ (КОИБ) План практического занятия 1. Общие положения 3 2. Назначение комплекса обработки избирательных бюллетеней 4 3. Распределение функциональных обяз...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.