1.3 Необходимость разработки стенда тормозного барабана

Необходимо заметить, что существующее аппаратное и программное обеспечение испытательных стендов, имеющихся на предприятии, обладает рядом значительных недостатков. Среди данных недостатков следует выделить, прежде всего, отсутствие детальной информации о структуре разработанной системы. Отсутствие данной информации приводит к невозможности проведения ремонта в случае возникновения каких-либо отказов. Рассмотрим существующие испытательные стенды и информационные диагностические (и измерительные) системы, существующие в настоящее время в автомобильной промышленности. Данные системы существуют для различных подсистем автомобиля и одним из наиболее интересных объектов для изучения с точки зрения создания испытательных стендов являются поршневые кольца.

При рассмотрении вопроса технического контроля поршневых колец выяснилось, что в настоящее время существует большое количество работ, посвященных различным вопросам качества изделий сложной формы. Тем самым можно сделать вывод, что тема контроля качества в автомобилестроении остается одной из наиболее актуальных. Но необходимо отметить, что большинство известных исследовательских работ направлены на регулирование качества непосредственно в производственном процессе. Непосредственно контроль качества на заключительном этапе производства рассматривают лишь отдельные авторы.

В частности, можно выделить следующие работы:

В [5] отмечается, что: «В некоторых случаях выборочный контроль исходного материала, заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий ответственного назначения на заводах не гарантирует их высокое качество, особенно при серийном и массовом производстве. В настоящее время широкое распространение получает непрерывный неразрушающий контроль всей продукции на отдельных этапах производства». Автор ставит цель разработать новые методы и средства неразрушающего контроля, позволяющего проводить непрерывный контроль характеристик качества многослойных изделий, в частности металлофторопластовых лент. Для достижения данной цели автор предлагает использовать новый метод неразрушающего контроля на основе воздействия на объект исследования источником тепловой энергии. Данный метод позволяет определять толщины слоев, пористость бронзового каркаса, теплофизические свойства материала верхнего слоя четырехслойных металлофторопластовых лент.

В [6] осуществляется «разработка и внедрение новых методов и измерительно-управляющей системы непрерывного активного контроля геометрических показателей вкладышей подшипников и износа режущего инструмента в процессе изготовления. Внедрение подобных методов позволило повысить производительность контроля, точность изготовления и обеспечить предупреждение появления дефектов». Разработанная автором система использует индуктивные датчики, выполнена на базе модуля микроконтроллера CPU 188-5MX и модуля аналогового вывода AO 16-V8. Данная система содержит пять измерительных каналов:

– первый предназначен для контроля высоты вкладышей и отклонения от плоскопараллельности поверхностей разъема вкладыша относительно образующей наружной цилиндрической поверхности;

– второй - для контроля прилегания наружной цилиндрической поверхности вкладыша к поверхности постели гнезда контрольного приспособления;

– третий - для измерения температуры поверхности вкладыша, в процессе обработки;

– четвертый - для контроля радиальной толщины вкладыша;

– пятый - для контроля износа режущего инструмента алмазно-расточного станка;

и датчик положения, определяющий наличие вкладыша в зоне обработки, два микроконтроллерных модуля, в которых происходит обработка измеренных показателей по заложенной программе и модуль аналогового вывода, использующегося для управления станками и автоподналадчиками режущих инструментов.

В [9] осуществляется разработка бесконтактного неразрушающего микроволнового метода контроля поверхностной влажности и среднеинтегральной влажности твёрдых материалов и реализующего его устройства на основе математического описания взаимодействия электромагнитного поля СВЧ диапазона с влажным материалом, обеспечивающих повышение оперативности и точности измерений.

В [11] говорится, что «Широкий спектр поглощающих материалов и покрытий, а также сложные методики их нанесения на металлическую поверхность, приводят к необходимости применения специализированных приборов неразрушающего контроля электрофизических и геометрических параметров толщины слоя в сантиметровом диапазоне длин волн». В результате автором разработан микроволновой бесконтактный метод поверхностной волны для одновременного определения толщины, электрофизических параметров и неоднородностей слоя магнитодиэлектрических покрытий на металле.

В [13] автором разработан микроволновый метод и устройство определения электрофизических параметров магнитодиэлектрических и диэлектрических покрытий на металле и их неоднородностей на основе математического описания распространения медленной поверхностной волны в слое магнитодиэлектрика на металле.

Кроме того, необходимо отметить, что для решения задач определения качества в настоящее время начинают применять и методы, относящиеся к так называемым методам искусственного интеллекта.

Так, например, в [12] автором на основе аппарата нечеткой логики и использования программного пакета FuzzyTECH Professional решаются вопросы обеспечения заданного уровня потребительских свойств новых и традиционных видов продукции на основе эффективного управления показателями качества в процессах технологической обработки.

В [10] объектом исследования являлись волоконно-оптические информационно-измерительные системы мониторинга сложных технических объектов. В качестве одного из инструментов использовалось имитационное моделирование и сети Петри.

Однако все эти публикации отражают перспективный взгляд на проблему качества металлических изделий сложной формы. На практике конкретно к контролю качества поршневых колец относятся более упрощенно.

Если рассмотреть весь спектр приборов и измерительных систем, то можно выделить следующие технические средства:

Для контроля хромового покрытия на поршневых кольцах на базе магнитного толщиномера покрытий МТ-201 разработан толщиномер МТ-201К.

Для контроля толщины хромовых покрытий поршневых колец для технологического и приемочного контроля деталей в лабораторных и цеховых условиях был разработан толщиномер СИ-14.

Для контроля рабочей поверхности профиля поршневых колец в производственных условиях по следующим параметрам: бочкообразность, конусность, смещение пояска используется прибор для контроля рабочей поверхности профиля поршневых колец БВ-7618. Допустимая погрешность прибора при контроле - 30% от допускаемого диапазона значений контролируемых параметров.

Также данным ОАО «НИИизмерения» выпускаются такие приборы как: прибор для контроля радиальных зазоров подшипников модель БВ-7660 и прибор для контроля осевых зазоров подшипников модель БВ-7661; а также:

– электронный профилометр портативный для измерения параметров шероховатости методом ощупывания плоских и цилиндрических (наружных и внутренних) поверхностей ответственных деталей. Измеряемые параметры -- Ra/Rq/Rz/Rmax/Sm. Основная относительная погрешность измерения -- не более 2,5%.

– стационарный вариант профилометра-профилографа автоматизированного, обладающего широкими функциональными возможностями.

Данные приборы также возможно применять в контроле качества поршневых колец.

Для контроля угла "трапеции" и высоты поршневого кольца предлагается использовать прибор ЦП107. В основе этого прибора лежит индуктивный способ преобразования линейных перемещений в электрический сигнал. Предел допускаемой погрешности прибора при измерении угла, составляет 5 мин.

Отдельными авторами предлагается использовать вибродиагностику при контроле качества поршневых колец двигателей внутреннего сгорания.

Иностранными фирмами предлагаются системы измерений с более высокой степенью автоматизации.

Так, фирма «General Electric» предлагает использовать систему тестирования Vector 2DVIP. В основе системы лежит метод вихревых токов. Система включает в себя одноканальный прибор Vector 2d, двухчастотный инструмент вихревых токов и программируемый логический контроллер (ПЛК) с встроенным сенсорным дисплеем. Система предназначена, прежде всего, для обнаружения трещин в процессе производства, сортировки по качеству термической обработки и оценки поверхности опытных образцов.

Также вихретоковый метод измерения лежит в основе системы измерения Eloscan производства Rohmann GmbH. Для перемещения датчика по поверхности измерения используется промышленный робот.

В результате можно видеть, что в настоящее время основные усилия исследователей сосредоточены на разработке информационно-измерительных систем машиностроительных изделий.