МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана
В.Н.Янушкин, В.Л.Скрипка, Ю.С.Королев, В.Г.Разгулин
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЬНО-ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ»
Москва
1. Цели и задачи курсового проекта.
Данный курсовой проект является составной частью подготовки дипломированных специалистов по специальности 072000 «Стандартизация и сертификация».
Целью курсового проекта является закрепление и углубление теоретических знаний и практических навыков, полученных студентами при выполнении практических работ в учебных лабораториях и на производстве по дисциплинам: «Методы и средства измерений, контроля и испытаний», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Прикладная метрология», «Организация и технология испытаний», «Проектирование контрольно-испытательных станций», «Теория и расчет измерительных преобразователей».
2. Содержание курсового проекта
2.1. Графическая часть:
Лист 1 – Объект(ы) испытаний;
Лист 2 – Общий вид контрольно-испытательной станции (КИС);
Лист 3 – Функциональная схема КИС;
Лист 4 – Основное измерительное устройство;
Лист 5 – Результаты испытаний.
2.2. Расчетно-пояснительная записка:
2.2.1. Описание объекта испытаний, его назначение и принцип действия. Основные технические характеристики;
2.2.2. Выбор и обоснование параметров для испытаний;
2.2.3. Анализ методов и средств испытаний. Выбор и обоснование метода испытаний;
2.2.4. Разработка программы проведения испытаний;
2.2.5. Описание устройства и принцип действия КИС;
2.2.6. Метрологическое обеспечение испытаний:
2.2.6.1. Расчет требуемой точности испытаний и методы ее обеспечения;
2.2.6.2. Проектирование и обоснование использования измерительного оборудования;
2.2.6.3. Проведение испытаний с описанием особых условий и процедур;
2.2.6.4. Основные требования техники безопасности при проведении испытаний;
2.2.6.5. Обработка результатов исследования, их анализ и выводы.
Предложения по совершенствованию КИС, метрологического оборудования, методики проведения испытаний.
3. Технико-экономическое обоснование испытаний, их эффективность.
4. Рекомендации по выполнению проекта.
4.1. Если при проведении испытаний используется универсальная КИС (например, вибростенд), на которой испытывается большое количество изделий, можно рассмотреть несколько изделий одного класса или выбрать более оригинальное испытание.
4.2. В случае многопараметрических испытаний следует либо сузить их до минимально возможного количества или выбрать наиболее ответственный функциональный параметр, а все остальные рассматривать относительно него.
4.3. Если объект испытания громоздкий и конструктивно сложен, то можно ограничиться рассмотрением в проекте отдельных его элементов и не рассматривать конструкцию полностью.
4.4. Функциональная схема КИС при достаточном обосновании может быть заменена блок-схемой или принципиальной схемой.
4.5. Вместо измерительного устройства как самостоятельной части КИС можно представить и рассмотреть оригинальную измерительную позицию, измерительную головку метрологического оборудования, первичный преобразователь или оригинальную часть измерительной системы.
4.6. В качестве наглядного представления результатов испытаний могут фигурировать графики зависимостей, диаграммы, номограммы, алгоритмы и программы обработки данных.
4.7. В графической части проекта также можно представить Ваши предложения по совершенствованию КИС и его отдельных частей в виде деталей и рабочих чертежей.
5. Методическое обеспечение по дисциплинам.
5.1. «Организация и технология испытаний»:
5.1.1. Порядок разработки и содержание плана испытаний, программы испытаний, методики испытаний основных видов.
5.1.2. Обработка и анализ результатов испытаний. Обеспечение требуемой точности получаемых результатов. Повышение информативности об исследуемом изделии.
5.1.3. Испытательное оборудование и средства измерений, используемые при испытаниях.
5.2. «Методы и средства измерений, контроля и испытаний»:
5.2.1. Неметрологические и метрологические характеристики средств измерений.
5.2.2. Применение измерительных головок в средствах измерения и контроля. Стойки и измерительные приспособления. Измерительные наконечники.
5.2.3. Направляющие кареток и столов приборов. Устройства базирующие. Устройства зажимные, центра. Призмы. Визирные устройства. Отсчетные устройства.
5.3. «Теория и расчет измерительных преобразователей и измерительных приборов».
5.3.1. Общие характеристики измерительных преобразователей. Классификация измерительных преобразователей.
5.3.2. Детали и узлы измерительных преобразователей и приборов. Упругие элементы измерительных преобразователей. Расчет основных параметров преобразователей.
5.3.3. Расчет опор подвижных частей преобразователей.
5.4. «Проектирование контрольно-испытательных станций»:
5.4.1. Проектирование технологий контроля:
5.4.1.1. Процессы и операции технического контроля.
5.4.1.2. Основные принципы проектирования технического контроля.
5.4.1.3. Проектирование технологических процессов и операций технического контроля.
5.4.2. Проектирование контрольно-испытательных станций:
5.4.2.1. Назначение и характеристики контрольно-испытательных станций.
5.4.2.2. Метрологические основы проектирования контрольно-испытательных станций.
5.4.2.3. Методы расчета параметров и характеристик контрольно-испытательных станций.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Милосердин Ю.В. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок, М., Машиностроение, 1978, 320 с.
2. Сотсков Б.С. Основы расчета и проектирования элементов автоматических устройств, Л., Энергия, 1965, 574 с.
3. Науман Г. Стандартные интерфейсы для измерительной техники, М., Мир, 1982, 304 с.
4. Судаков Р.С. Испытания технических систем, М., Машиностроение, 1987
5. Краузе В. (ред.). Конструирование приборов, М., Машиностроение, 1987
6. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи не электрических величин, Л., Энергия, 1970, 360 с.
7. Боднер В.Л. Измерительные приборы, М., изд-во Стандартов, 1987, 1 и 2 части.
8. Чумаков Н.М. Расчет измерительных и усилительных элементов, К., Техника, 1971.
3. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ.
Каждый узел РМ испытывается предварительно по отдельности, после чего производится сборка, регулировка и испытания РМ в целом.
В процессе регулировки добиваются требуемых параметров, например, обеспечения нулевого положения выходного вала РМ при отсутствии управляющего сигнала, необходимой скорости перемещения и величины угла поворота в двух направлениях при различных управляющих воздействиях, необходимых динамических характеристик и т.д.
Для регулировки и испытаний РМ применяют специальные контрольно-испытательные станции (КИС) и стенды. При этом используют также универсальное испытательное оборудование. В качестве иллюстрации на лист 2 выносят одно из выбранных устройств. В качестве проверок могут фигурировать, например, следующие:
1. Перемещение ненагруженного исполнительного вала силового механизма в отсутствие управляющего сигнала. При этом перемещение вала допустимо, но прекращается при подаче управляющего сигнала определенной величины;
2. Определяют зону нечувствительности к управляющему сигналу в обе стороны;
3. Определяют скоростную характеристику РМ, которая определяется поворотом вала РМ в зависимости от характера нагружения и управляющего сигнала;
4. Определяют правильность направления вращения вала РМ.
Выбрав в качестве примера параметр для испытания, обосновывают выбор и основные характеристики контрольно-измерительного оборудования для этих испытаний, которые в случае его оригинальности могут использоваться в качестве иллюстрации на листе 4.
После регулировки РМ проходят комплекс испытаний с целью определения их механических характеристик и надежности. Так, например, РМ подвергают приработочным, контрольным,типовым, транспортным и ресурсным испытаниям.
Приработочные испытания предназначены для выявления дефектов (отказов), появившихся в процессе производства и регулировки.Приработка производится под нагрузкой при различных циклах управляющих воздействий. Программа приработочных испытаний включает в себя циклическую работу РМ в определенных режимах. Так, например, РМ может работать 30 циклов по 20 минут, причем 15 минут РМ работает вхолостую, а 5 минут с подачей знакопеременных команд. Через каждые к циклов проверяются параметры работоспособности РМ. При необходимости может меняться частота и форма команд. Однако, время приработочных испытаний не должно превышать 10% ресурса работы РМ.
Контрольные испытания предназначены для определения работоспособности РМ при наличие вибраций,в условиях повышенной влажности, а также включают в себя контроль прочности и сопротивления изоляции электрических цепей и герметичности РМ. Контрольные испытания проходят все РМ.
При испытаниях на вибрацию проверяют прочность и устойчивость РМ. Испытания на виброустойчивость проводят, как правило, на специальных вибростендах с вибрацией синусоидальных форм.
Испытания на герметичность при пониженном давлении проводят в специальной барокамере (бронешкафу) при давлении Р = 0,66 Па в течении 15 минут. Оценка герметичности осуществляется визуально или с использованием фильтровальной бумаги. Запотевание корпуса РМ при этом не допускается.
Типовые испытания предназначены для определения качества и работоспособности РМ в условиях, типичных для эксплуатации, которые определяются тремя основными факторами:
1. Механическими нагрузками, связанными с работой в полете;
2. Окружающими условиями (температура, давление, влажность);
3. Возможностями транспортировки.
Типовым контрольным испытаниям подвергаются 3 – 5% РМ от серии. После типовых испытаний РМ на изделие не ставится. Программа типовых испытаний включает испытания на вибронагрузки с повышенной частотой, на воздействие высокой темперптуры, на воздействие низкой темперптуры, на воздействие повышенной влажности, на воздействие низких давлений.
Испытания на нагрузку с повышенной частотой заключаются в том, что РМ устанавливается в специальное приспособление и закрепляется на столе электромагнитного или электродинамического стенда в определенном положении относительно действующих сил. Затем проводятся испытания с частотой 300 ГЦ и амплитудой 2 мм в течении 5 мин. Затем проверяется надежность крепления болтовых соединений и параметры работоспособности РМ.
Испытания на воздействие линейных ускорений проводятся на центрифугах при заданной частоте вращения стола, которая расчитывается. Испытания на воздействия окружающих климатических условий проводится в термобарокамерах и включает:
1. Испытание при повышенной температуре (t = +500С в течении 4 часов) с последующей проверкой работоспособности;
2. Испытание при пониженной температуре (t = -500С в течении 4 часов) с последующей проверкой работоспособности после 30 минут прогрева на холостом ходу;
3. Испытания при пониженном давлении (Р =0,27 Па в течении 1 часа) с последующим контролем герметичности и проверкой параметров.
Испытания сыростойкости РМ выполняются в камерах тепла и влаги при относительной влажности от 65% до 95% при t = +200C – 600C. РМ помещают в камеру с относительной влажностью до 95 - 100% и выдерживают в течении 48 часов.
Для испытания РМ на воздействие ускорений при транспортировке служат установки, имитирующие ускорения до 50.
После типовых испытаний РМ и осматриваются для выявления дефектов. Причины их появления анализируются и разрабатываются рекомендации по усовершенствованию конструкции РМ.
Ресурсные испытания РМ назначаются главным конструктором и заказчиком на отдельных экземплярах по согласованию программ. Результаты анализируются после разработки РМ.
Литература.
1. Барвинок В.А., Сборочные, монтажные и испытательные процессы в производстве летательных аппаратов, М., Изд-во «Машиностроение», 1996г.
2.Ленк А., Репитц Ю., Механические испытания приборов и аппаратов, М., Изд-во «Мир», 1976г.