Підвищення надійності свердлiння електроінструментом глибоких отворів

РАЗДЕЛ 2
Теоретические исследования надежности технической системы электроинструмента и
процесса сверления глубоких отверстий
2.1. Теоретические предпосылки, гипотезы и принятые допущения
Из главы 1 следует, что системы электроинструмента (ЭИ) обладают всеми
признаками технических динамических систем. К таким признакам относятся
следующие:
1) ЭИ состоит из отдельных взаимодействующих подсистем;
2) состояние подсистем и ЭИ в целом изменятся во времени;
3) каждая подсистема и система в целом характеризуются текущим состоянием,
историей развития.
В связи с этим задача синтеза оптимальных конструкций ЭИ может рассматриваться
как задача общей теории синтеза технических систем. В то же время она имеет и
ряд специфических особенностей, связанных с требованиями, предъявляемыми к ЭИ,
с особенностями обрабатываемых поверхностей, физических процессов, протекающих
в системе, что требует структуризации задачи, выбора методов ее решения,
определения критериев эффективности, установления взаимосвязей между
подсистемами.
В общем виде задача синтеза оптимальной системы состоит в определении принципов
ее построения , множества технологических элементов системы, множества связей
между элементами и функций таких, что обеспечивается максимум показателей
оптимальности g0, т.е.
Принципы построения системы электроинструмента (как и любого технологического
оборудования) заключаются в следующем: ЭИ представляет собой систему с
открытыми границами, когда число составляющих системы и их вариантов заранее
неизвестно, пере­ход от одного варианта к другому дискретен и
трудноформализу­ем (не может быть выражен функционально); множество вариантов
может быть установлено только на основе априорной информации, опыта
проектировщика; часть вариантов остается за границами исследования и недоступна
для анализа в связи с отсутствием требуемых технических решений. Система имеет
свойство терять свою функциональную пригодность вследствие отказов его
элементов; отказы случайны во времени и подчиняются вероятностным зако­нам.
Совокупность элементов представляет собой совокуп­ность разнородных в
техническом исполнении узлов, инструмен­тов, управляющих элементов. Каждый
элемент конструктивно может быть выполнен в различных вариантах.
Конструкция элементов в значительной степени влияет на надежность, стоимость
элемента и, в конечном счете, на показатель оптимальности технической системы.
По параметрам на­дежности и стоимости элементы системы неравноценны, методика
синтеза должна выявить наиболее слабые из них с целью дальнейшего
совершенствования.
Связи между элементами определяются взаимным располо­жением элементов, их
влиянием друг на друга, особенностью функционирования.
С учетом рассмотренных особенностей синтез структур может быть выполнен на
основе использования методов структурной и параметрической оптимизации
(синтеза) технических систем.
Общее представление об организации такой системы проиллюстрируем моделью,
изображенной на рис. 2.1. Блок 1 выполняет важнейший этап работы по
формированию цели системы. Она представляет собой оптимальный (согласно
выбранным критериям) конечный результат, который достигается вследствие работы
всех остальных блоков схемы. Блок 2 постоянно обновляет образ конечного
результата, поддерживая тем самым его актуальность и перспективность. Первые
три блока должны вырабатывать показатель цели управления, который может быть:
техническим заданием на новое изделие; совокупностью показателей,
характеризующих желаемую степень усовершенствования работы электроинструмента;
одним показателем, суммирующим частные изменения к лучшему. Перспективность
цели определяется тем, что ее показатель формируется без учета существующих на
сегодняшний день ограничений ресурсов. Этим характеризуется осуществляемая
здесь первичная оптимизация.
Рис. 2.1. Общая модель формирования рациональной
системы электроинструмента
Оставшиеся блоки осуществляют регулирование, состоящее в том, что на вход
подается установка в виде показателя цели управления, а устройство обрабатывает
заданное его значение с определенными качественными характеристиками по
рассогласованию и быстродействию в условиях действия помех. В соответствии с
этой задачей формируется состав блоков для регулирования. В блоке 4
сравнивается образ конечного состоянии с достигнутым результатом. При полном их
соответствии задействуется блок 2 и начинается новый этап развития системы.
Пока этого не происходит, в блоке 2 определяется разность заданного и
достигнутого показателей цели, которая называется показателем качества
управления. Чем он больше, тем сильнее воздействия на блок 5, в котором
формируется образ действия по снижению рассогласования с учетом имеющихся
ресурсов, а также оптимальная стратегия регулирования. В блоке 6 совершается
основной процесс, выводящий систему на новый уровень в направлении достижения
цели. Как всякий процесс, он предваряется входом и завершается выходом, на
основе которого в блоке 7 формируется характеристика достигнутого состояния, а
в блоке 8 производится его оценка.
Такой набор блоков и связи между ними должна иметь и система процесса повышения
надежности электроинструмента, чтобы ее организация соответствовала
поставленной задаче. Для того, чтобы показать, как эти общие требования
воплощаются в конкретную структуру, на рис. 2.2 раскрыто содержание блока 6,
основного в данной модели. Здесь выделены этапы классификации
электроинструмента (блок 6.1), группирования электроинструмента по общим
признакам (блок 6.2), морфологического ана