Разработка методов и средств метрологического обеспечения аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Крансуцкая Анастасия Алексеевна

• Крансуцкая Анастасия Алексеевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Крансуцкая Анастасия Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Разработка оптимального выбора измеряемых физических величин в целях повышения энергоэффективности машиностроительных комплексов

1.1. Тенденции развития новых и критических технологий в машиностроении

1.2. Анализ существующих подходов применения информационно-измерительных систем поддержки жизненного цикла объектов машиностроения

1.3. Обоснование выбора средств измерений на основе анализа информационной емкости измерительных систем в машиностроении по критерию Котельникова-Шеннона-Найквиста

Выводы по Главе

Глава 2. Применение фазохронометрического метода в целях повышения энергоэффективности на примере электродвигателя

2.1. Метрологическое обеспечение фазохронометрической технологии

2.2. Разработка фазохронометрического стенда информационно-измерительной системы

2.3. Исследование влияния внешних воздействий на работу электродвигателя с помощью фазохронометрического метода

Выводы по Главе

Глава 3. Разработка методики определения качества сборки подшипника на базе исследования геометрии тел качения по критерию параметрической

идентификации

3.1. Обзор методов и средств оценки технического состояния опор качения

3.2. Исследование разноразмерности тел качения подшипника

3.3. Математическая модель подшипника качения в фазохронометрическом представлении

Выводы по Главе

Глава 4. Разработка альтернативной системы допусков и посадок для аддитивного производства

4.1. Анализ метрологического обеспечения аддитивной технологии

4.2. Исследования влияния параметров технологического процесса на характеристики деталей аддитивного производства

4.2.1. Сравнение параметров напечатанного и литого кулака, измеренных с использованием томографа GE m300

4.2.2. Исследование контактным методом параметров шероховатости деталей, полученных лазерной полировкой

4.2.3. Исследование бесконтактным методом параметров поверхности, полученной методом переплавления

4.2.4. Дисперсионный анализ определения толщины снятия поддержки детали аддитивного производства

4.3. Формирование системы интервалов допусков для аддитивных технологий

Выводы по Главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1 Результаты расчета информативности физических величин

П.2. Методика расчёта основной погрешности и достоверности контроля разноразмерности шариков подшипника

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств метрологического обеспечения аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения»

Актуальность темы

Современный этап развития нашей страны, отраслей экономики и ведущих отраслей требует создания, разработки и исследований сложных технических систем методами информационно-метрологического сопровождения. Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта требуют адекватного для конкретных видов измерений метрологического обеспечения. Сегодня уже можно говорить о возможности реализации в рамках индустрии 4.0 единых централизованных систем измерительного сопровождения на всех этапах жизненного цикла продукции. На предприятиях — это системы, охватывающие производство от входного контроля до приемо-сдаточных испытаний, включая е этапы жизненного цикла и в процессе эксплуатации, вплоть до утилизации.

Следует отметить, что в ходе реверсивного инжиниринга, чтобы убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств, специалисту по аддитивным технологиям требуется широкий спектр знаний и навыков, включающие не только САПР, но и метрологию.

По сравнению с традиционными методами производства с помощью аддитивных технологий ^Т) можно достичь более сложных структур, геометрии, более высокой эффективности, индивидуального дизайна, более высокой производительности и хорошей экологической устойчивости. Благодаря этому АТ выходят за рамки прототипов для производства конечной продукции и запасных частей. Но для широкого применения АТ в больших масштабах необходимо преодолеть ряд проблем, таких как отсутствие реверс-стандартов, нехватка хорошо обученной квалифицированной рабочей силы и жесткая

приверженность инженеров и проектировщиков устоявшимся принципам проектирования с ограничениями.

Одновременно с этим возрастает роль оценки технического состояния и метрологического обеспечения сложных технических систем на разных этапах жизненного цикла в машиностроении, учитывая внедрение новых производственных технологий.

Существенный вклад в развитие областей аддитивных технологий и метрологического обеспечения измерений, мониторинга и оценки технического состояния систем объектов машиностроения внесли зарубежные и отечественные исследователи: Sam Allen, Emmanuel M. Sachs, Michael J. Cima, John Cahn, S.Scott Crump, Jean Taylor, C.Hull, А.М. Рогалев, П.И. Неежмаков, А.В. Прокопов, С.Т. Милейко, А.А. Громов, А.И. Хаймович, В.Н. Леднев, Л.Р. Ботвина, И.В. Жирнов, А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, С.В. Резник, А.Л. Галиновский, В.В. Клюев, Н.П. Алёшин, М.И. Киселёв, Н.А. Махутов, А.И. Леонтьев, В.В Осташев, В.И. Ерофеев, В.В. Мишакин, В.И. Пронякин и др.

Цель диссертации заключается в совершенствовании научно-методических подходов к метрологическому обеспечению аддитивных и фазохронометрических технологий для объектов машиностроения.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Провести анализ существующих подходов метрологического обеспечения в области машиностроения, включая научное обоснование применения методов и средств измерений на основе оценки информационной эффективности.

2. Разработать научно-методический подход применения фазохронометрического метода в целях повышения энергоэффективности на примере электродвигателя.

3. Разработать методику определения качества сборки подшипника на базе исследования геометрии тел качения по критерию параметрической идентификации.

4. Разработать научно-обоснованный подход к обеспечению требований точности изделий, полученных аддитивными технологиями, для обеспечения качества изделий машиностроения, и исследовать влияния отдельных параметров технологического процесса на характеристики деталей аддитивного производства.

Методы исследования. В работе применён математический аппарат прикладной метрологии в сочетании с методами теоретической механики, теории колебаний, сопротивления материалов и теории электропривода. Исследования выполнены в лабораторных условиях с применением современных измерительных средства и апробированных методик. Обработка результатов измерений проведена с помощью методов обработки многократных измерений и элементов дисперсионного анализа.

Научная новизна результатов заключается в следующем:

1. Разработан научно-методический подход к метрологическому обеспечению машиностроительных комплексов на примере электродвигателей и подшипников качения, предложена и научно обоснована классификация использования средств измерения и измерительных систем на основе анализа информационной емкости измеряемой физической величины.

2. Научно обоснована и апробирована методика определения качества сборки подшипника на базе исследования геометрии тел качения по критерию параметрической идентификации.

3. Впервые применён фазохронометрический метод для оценки критериев повышения энергоэффективности промышленных электродвигателей.

4. Разработан и научно обоснован подход к обеспечению качества изделий машиностроения путем создания проекта системы интервалов допусков и посадок изделий для аддитивных технологий.

5. Предложен графический подход к активному контролю параметров жизненного цикла изделия аддитивного производства, основу которого составляет многопараметрическая динамическая функция состояния.

Личный вклад соискателя состоит во включённом участии на всех этапах процесса проведения научных исследований по разработке методов метрологического обеспечения информационно-измерительных систем для фазохронометрических и аддитивных технологий в области машиностроения. Результаты диссертации получены и сформулированы автором лично, либо при его непосредственном участии. Все научные положения, постановка задач, выводы и рекомендации сформулированы лично автором. Соискатель лично выполнил обработку и интерпретацию экспериментальных данных, полученных измерениями деталей, изготовленных аддитивными технологиями, и на разработанном стенде контроля состояния электродвигателя. Автором лично выполнена апробация и внедрение результатов диссертации в учебный процесс кафедры метрологии и взаимозаменяемости МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшем развитии методов метрологического обеспечения информационно-измерительных систем для аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения.

Практическая значимость

1. Отдельные результаты диссертационной работы имеют существенное теоретическое и практическое значение и отмечены в части пересмотра базы стандартизации и управления, а также реализации полного нормативного метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий ООО «СИБУР» (Акт ООО «Сибур» от 29.08.2024 г.).

2. Работа поддержана в рамках проектов:

- грант РФФИ 20-38-90133 «Разработка и исследование информационно-измерительных комплексов повышения энергоэффективности в области машиностроения в условиях цифровой экономики», в котором соискатель являлся непосредственным руководителем;

- грант Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых - докторов наук МД-1209.2020.8 «Разработка научных и методических подходов применения интеллектуальных измерительных

комплексов в области ветроэнергетики и гидроэнергетики в целях контроля качества электрической энергии и мониторинга оборудования на базе фазохронометрического метода». Срок выполнения 2020-2021 гг.;

- государственное задание 9.4968.2017/БЧ «Разработка научных основ и методов повышения точности измерительно-вычислительных фазохронометрических технологий поддержки жизненного цикла высокотехнологичных объектов машиностроения». Срок выполнения 20172019 гг.

3. Полученные в диссертации результаты исследований показали повышение качества поверхности изделия в продольном направлении и по периметру после лазерной обработки до 20 раз, а в поперечном направлении более чем в 10 раз. Предложенный подход к метрологическому обеспечению допусков показал, что зоны повторного нагрева материала требуют особого внимания, т.к. шероховатость поверхности ухудшается в 1,5-2 раза, как в продольном, так и в поперечном направлении.

4. Эффективность применения разработанного в диссертации подхода к формированию системы интервалов допусков и образования посадок для изделий, полученных аддитивными технологиями, доказана на примере лазерной полировки методом переплавления поверхности изделия. Применение технологии лазерной полировки переплавлением повышает качество поверхности деталей машиностроения: позволяет достигнуть уменьшения микрошероховатости в 3-5 раз и макрошероховатости в 4-5 раз.

5. На основе полученных результатов в рамках диссертации разработаны учебно-методические материалы, включённые в учебные дисциплины кафедры метрологии и взаимозаменяемости МГТУ им. Н.Э. Баумана: «Физические основы изме-рений и эталоны», «Информационная поддержка жизненного цикла продукции», «Основы автоматизированного проектирования», «Метрология, стандартизация и сертификация», входящими в учебный план кафедры.

Обоснованность и достоверность научных положений и результатов определяется использованием аттестованных методик и поверенных средств

измерения в ходе лабораторных и стендовых испытаний, подтверждается сопоставлением результатов исследований с данными моделирования и теоретическими расчетами.

Область исследования. Содержание диссертации соответствует паспорту научной специальности 2.2.10. - Метрология и метрологическое обеспечение. Область исследования соответствует пунктам 1. Создание новых научных, технических и нормативно-методических решений, обеспечивающих повышение качества продукции. 8. Создание и совершенствование системы метрологического обеспечения приборостроения, в том числе цифровых технологий.

Апробация результатов работы. Вошедшие в диссертацию результаты докладывались и обсуждались на всероссийских и международных конференциях: IX Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2016 г.); X Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2017 г.); Международная научной конференции, посвященной 170-летию со дня рождения великого русского ученого Н. Е. Жуковского «Фундаментальные и прикладные задачи механики» (Москва, 2017 г.); XIII Всероссийское совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 2018 г.); XXX Международной инновационной конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС - 2018), (Москва, 2018 г.); XI Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2018 г.); International Conference of Young Scientists and Students «Topical Problems of Mechanical Engineering» (ToPME-2019), (Москва, 2019 г.); XII Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2019 г.); XIV Всероссийской конференции с международным участием, посвящённой 85-летию со дня рождения заслуженного работника ВШ РФ, доктора физико-математических наук, профессора Киселёва М.И., «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 2020 г.), XLV Академические чтения по

космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства, (Москва, 2021 г.); Intelligent Manufacturing and Materials (IMM 2021), (Ялта, 2021 г.), Международной конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении (ICMTMTE 2021)» (Севастополь, 2021 г.); XV Всероссийская научно техническая конференция с международным участием, посвящённая 90-летию кафедры «Метрология и взаимозаменяемость» МГТУ им. Н. Э. Баумана «Инженерно-физические проблемы новой техники», (Москва, 2022 г).; XV Всероссийская конференция учёных и молодых специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2022 г.); Всероссийский научно-практический семинар «Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля», ФГУП «ВНИИФТРИ», (Солнечногорск, 2024 г); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии реверс-инжиниринга и быстрого прототипирования», ФГАОУ ВО «СевГУ» (Севастополь, 2024 г).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 14 научных работах, в том числе 6 статьях в журналах, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 в международных базах данных Scopus и Web of Science, общим объемом 3,83 п.л. для публикации основных результатов научных работ соискателей ученой степени кандидата и доктора наук.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка используемой литературы из 124 источников и приложение. Содержит 115 страниц, в том числе 34 рисунка и 11 таблиц.

На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Научно-методический подход к метрологическому обеспечению машиностроительных комплексов на базе классификации использования средств измерения и измерительных систем на основе анализа информационной емкости измеряемой физической величины.

2. Методика определение качества сборки подшипника на базе исследования геометрии тел качения по критерию параметрической идентификации.

3. Проект системы допусков и посадок для аддитивных технологий в целях обеспечения качества изделий машиностроения, на основе применения многопараметрической динамической функции состояния.

4. Возможность применения фазохронометрического метода в целях повышения энергоэффективности на примере электродвигателя.

Глава 1. Разработка оптимального выбора измеряемых физических величин в целях повышения энергоэффективности машиностроительных

комплексов

Повышение энергоэффективности, как целевая функция, достигается на основе идеи применения стандартов в метрологическом и техническом оснащении машиностроительных комплексов, создание и наполнение баз данных для качественного формирования целевых ориентиров. Акцент на использование инновационных технологий энергосбережения, от стадии НИОКР до внедрения в производственные процессы [1].

Энергоэффективность обозначает способность систем, устройств, зданий или процессов достигать большего результата при снижении потребления энергии без ущерба для производства. Существуют следующие способы повышения энергоэффективности: использование энергоэффективных технологий; мониторинг и управление энергопотреблением; использование возобновляемых источников энергии; оптимизация процессов. Метрологическое обеспечение производства является инструментом установления доверия в отношении необходимого качества оценки соответствия и испытаний.

Одной из задач диссертации является разработка методики оптимального выбора измеряемых физических величин в целях повышения энергоэффективности машиностроительных комплексов. Разработанная информационно-измерительная система предполагает комплексный подход для контроля работы электромеханической системы, т.к. в процессе эксплуатации изделия начинает действовать неустранимый фактор времени, который проявляется в износе компонентов и ухудшении свойств материалов. Система чувствительная к зарождающимся дефектам, что способствует использованию меньшего количества энергии для достижения аналогичного уровня энергетического обеспечения технологических процессов в производстве.

Метрология и метрологическое обеспечение являются одними из инфраструктурных видов деятельности, без которых невозможно внедрение инновационных технологий. При этом государством в числе важнейших инновационных технологий выделяются критические технологии [2].

1.1. Тенденции развития новых и критических технологий в машиностроении

Фундаментальная задача повышения надёжности и отказоустойчивости технических систем. В машиностроительной отрасли, с одной стороны, актуальна проблема применения и влияния привода на качество производства. С другой, надежность и метрологическое обеспечение не только путем исследования двигателя, но и влияние электромагнитных полей, а также элементов редуктора и подшипников качения.

В области машиностроения можно выделить ключевые отрасли, имеющие важное стратегическое значение для экономики и обороноспособности страны: энергетическое машиностроение; оборонно-промышленный комплекс («Рособоронэкспорт», «Алмаз-Антей» и др.); космическая отрасль (госкорпорация «Роскосмос»); авиационная промышленность («Сухой», «МиГ», «Ил» и др.); нефтегазовая промышленность.

Основные тенденции развития технологий современного тяжёлого и энергетического машиностроения определяют [3]:

- переход к изменению режимов работы от базового в режиме переменных нагрузок, пиковый режим нагрузок, что предполагает изменения диапазонов частот, технических параметров и повышенный износ;

- применение сварных, спаянных, склеенных конструкций, что определят недостаток информации о большинстве характеристик;

- внедрение современных систем возобновляемой энергетики и новых методов увеличения энергоэффективности;

- оптимизация режимов работы в соответствии с требованием операторов системы и техническими требованиями, вследствие чего возникают проблемы принятия решений на основе информации;

- существенное изменение конструкции современных изделий, связанных с принципом экономии материалов;

- непрерывный мониторинг технического состояния объектов;

- новый уровень нормативного и правового обеспечения.

Эти техногенные машиностроительные комплексы имеют стратегическое значение для экономики России и играют важную роль в поддержании национальной безопасности и технологического развития страны. Каждый комплекс имеет свои уникальные особенности в применении измерительных систем в зависимости от конкретных технологических процессов и задач контроля.

Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта требуют соответствующего для конкретных видов измерений метрологического обеспечения [4, 5].

1.2. Анализ существующих подходов применения информационно-измерительных систем поддержки жизненного цикла объектов машиностроения

В современных условиях требуется создание новых научных, технических и нормативно-методических решений, обеспечивающих повышение качества и надежности продукции машиностроения, следовательно, предъявляются качественно новые требования к метрологическому обеспечению производства и эксплуатации промышленной продукции [6].

Метрологическое обеспечение измерений (МОИ), представляет собой систематизированный набор средств и методов, которые используются для получения измерительной информации. Эта информация должна обладать определенными свойствами, необходимыми для принятия решений по достижению желаемого состояния управляемого объекта [7]. МОИ направлено на обеспечение получения измерительной информации с нужными свойствами, необходимыми для принятия конкретных решений как в областях, подпадающих под государственное регулирование единства измерений, так и за его пределами.

В соответствии с данными Росстата [8] промышленное производство разделено по отраслям [9]:

- производство металлургическое;

- электродвигатели постоянного тока, электродвигатели переменного тока, генераторы постоянного/переменного тока;

- добыча полезных ископаемых;

- энергетическое машиностроение;

- тяжелое машиностроение;

- производство машин и оборудования (станкостроение, турбостроение, насосное оборудование, двигателестроение).

На рисунке 1.1 представлен график изменения потребления электроэнергии РФ, млн. кВт-час.

Потребление электроэнергии в РФ, млн. кВт-час

1200000 1000000 г. зооооо Ё ж * 600000 ж 400000 200000 0

1 2 3 4 5 6 7 3 9 10 11 12 13

^—Период (год} 2 ОСв 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2013 2019 2020

Зшекгропотребление 1022745,2 977122.4 1020532,5 1041122.1 1063319.5 1054322,5 1054956,1 1059753,4 1077943* 4 1039104,7 1103 1 34.0 1110050.3 1035045.1

Рисунок 1.1. Потребление электроэнергии РФ, млн. кВт-час

С учётом современных тенденций возросла потребность в непрерывном метрологическом сопровождении (Рисунок 1.2) жизненного цикла изделий (ЖЦИ). Реализация данного требования становится возможной при обеспечении измерения параметров функционирования объекта с момента его первого запуска (механического включения).

ЗАПУСК/В ЮНО ЧЕНИЕ ■ регулировка ■ отладка ■ юстирома ИСПЫТАНИЯ ■ внешне воздействующие фант орч - ресурсные испытании ПРИЁМОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ выходкой хоптояь ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Обратная связь

Рисунок 1.2.

Основные этапы ЖЦИ

Требование в непрерывном метрологическом сопровождении ЖЦИ вытекает из того, что хотя и формально изделие ещё не находится в эксплуатации, но его характеристики (свойства элементов продукции) уже претерпевают изменения.

На рисунке 1.3 приведен график по уровню использования среднегодовой производственной мощности (в %) при производстве машин и оборудования, электрооборудования, электронного и оптического оборудования, транспортных средств и оборудования в РФ [9].

уровень использования среднегодовой производственной мощности

Рисунок 1.3.

Уровень использования среднегодовой производственной мощности, %

Таким образом, представленные данные позволяют говорить о том, что для решения современных задач поддержки ЖЦ и МО на указанных объектах и в отраслях необходимо решить следующие вопросы:

- разработка новых современных систем контроля и измерения с возможностью диагностики и интеллектуальными элементами для принятия решения;

- в настоящий момент отмечается невысокая информационная эффективность существующих подходов и отсутствие комплексного подхода единой информационной технологической поддержки ЖЦ изделия;

- отсутствие единого подхода;

- слабая привязка существующих систем к эталонной базе РФ;

- существенная доля экспертной составляющей в принятии решений

- отсутствие современных систем метрологической оценки физико-технических свойств конструкционных материалов (на основе теории наследственности) и моделей непосредственно в процессе эксплуатации изделия.

В России, согласно данным ФГИС «Аршин» (ФГИС Росстандарт), 193 государственных первичных эталона (действует 143) различных основных и

производных единиц физических величин [10]. Для сравнения эталонов по точности [11] рассчитана относительная погрешность, выраженная через суммарную неопределённость:

5 = у-100% , (1.1)

где

ис - суммарная стандартная неопределённость;

у=1 - единица физической величины, воспроизводимая соответствующим первичным эталоном.

Суммарная стандартная неопределённость ис(у) учитывает влияние случайных и известных факторов неопределённости, с учётом их вклада в результат измерений, и представляет собой положительный квадратный корень из суммарной дисперсии, полученной по формуле [12]:

N 2

(12)

¿=1 1

где

у = ДХи Х2, ■■■,Хм)- функциональная зависимость, посредством которой определена измеряемая физическая величина Y через N других величин Х^^.Хы

и(х^ - стандартная неопределённость входной величины, оцененная по типу А или по типу В.

На рисунке 1.4 представлена диаграмма классификации эталонов по точности, полученная расположением по оси ординат в логарифмическом масштабе значений относительной погрешности соответствующих эталонов в порядке возрастания точности определения физических величин: времени и частоты; длины; массы; эдс; электрического сопротивления; электрического тока; плоского угла; силы; давления; температуры; силы света; потока нейтронов; объёмной активности радиоактивных аэрозолей и др.

10а 10й 10м 10" 10й 10й 10" 10' 10= ют 10' 10= 10* 10* 101 10 10°

,-( (ЧРчИтНсЛСООООтГ^тют^ОНтЧОи^ГЧ ГО тН тЦОтОгНчНтНГ^ГОч-НГ-^ » ч? ^н ОтЯ^Ю'ЛгНГн^

10 1 10

Рисунок 1.4. Классификация эталонов по точности

Метрологическое обеспечение ЖЦ объектов в процессе эксплуатации связано со следующими факторами: переход от пятого к шестому технологическому укладу включает использование аддитивных технологий (3D-сканирование, 3D-печать, лазерные технологии, спекание порошков), а также биоинформационных и нанотехнологий, в контексте индустрии 4.0 на производственных линиях, развитие нано/био/информационных технологий; свойства конструкционных материалов; необходимость непрерывного информационно-метрологического обеспечения; внедрение информационно-измерительных технологий; внедрение многофакторных математических моделей.

Таким образом, метрологическое обеспечение является ключевым элементом обеспечения экономического развития и безопасности, а измеряемая физическая величина - основа получения информации.

1.3. Обоснование выбора средств измерений на основе анализа информационной емкости измерительных систем в машиностроении по критерию Котельникова-Шеннона-Найквиста

Основой получения новой информации является повышение точности измерения каждой физической величины.

Информативность средства измерения — это способность данного измерительного прибора или методики давать информацию соответствующего вида при нахождении технического состояния объекта контроля в определённом классе. Информативность измеряемой физической величины определяется ее способностью предоставить полезную информацию о системе или явлении, которое она описывает. Оценка информативности измеряемой величины зависит от целей измерения, а завышенная точность при выборе средства измерения является грубой ошибкой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Крансуцкая Анастасия Алексеевна, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Крансуцкая А.А. Метрологическое обеспечение энергоэффективности жизненного цикла в машиностроении // XV Всероссийская конференция учёных и молодых специалистов «Будущее машиностроения России», Москва, 20-24 сентября 2022 г., т. 1. С. 87-92.

2. Чирков А.П. Инновационно-ориентированное развитие метрологической инфраструктуры в условиях нового технологического уклада. Автореф. дис. ... д. техн. наук.: М. 2018. 32 с.

3. Приказ Минпромторга России от 22.02.2011 N 206 "Об утверждении Стратегии развития энергомашиностроения Российской Федерации на 2010 -2020 годы и на перспективу до 2030 года". URL : http s : //legalacts. ru/do c/prikaz-mmpromtorga-rossii-ot-22022011 -n-206/ (дата обращения 31.08.2022).

4. Распоряжение Правительства РФ от 19 апреля 2017 г. № 737-р О стратегии обеспечения единства измерений в Российской Федерации до 2025 г. URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71563952/ (дата обращения 31.08.2022).

5. Пронякин В. И., Комшин А. С., Цифровая трансформация метрологии и метрологическое обеспечение в промышленности // Станкоинструмент, № 4 (029) 2022, С.68-74.

6. Комшин А.С. Информационно-метрологическое обеспечение эксплуатации объектов машиностроения // Стандарты и качество. 2015. № 12 (942). С. 48-52.

7. ГОСТ Р 8.820-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение. Основные положения. Введ. 2015-0101. М.: Стандартинформ, 2019. 8 с.

8. Федеральная служба государственной статистики. Официальная статистика. Предпринимательство. Промышленное производство. URL : https : //rosstat. gov.ru/enterprise industrial (дата обращения 01.06.2022).

9. Производство основных видов продукции в натуральном выражении (годовые данные с 2017 г.) в соответствии с ОКПД2. Федеральная служба государственной статистики. URL: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/ god17. htm (дата обращения 01.06.2022).

10. Реестр государственных первичных эталонов РФ. Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений URL:https://fgis.gostru/fundmetrology/registry/12 (дата обращения 01.02.2024).

11. Брянский Л.Н. Непричёсанная метрология. ФГУП ВНИИФТРИ. Менделеево. 2008. 276 с.

12. ГОСТ 34100.3-2017/Is0/IEC Guide 98-3:2008. Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. М.: Стандартинформ, 2018. — пункт 5.1.2 (дата обращения 01.02.2023).

13. Гоголинский К.В., Литвинов Б.Я., Окрепилов М.В., Станякин В.М. Теория информации, метрология, неопределённость измерения: Учебное пособие, СПб.: Гуманистика, 2017, 76 с.

14. Крансуцкая А.А., Лесниченко М.Р., Фунтиков В.А., Комшин А.С. Метрологическое обеспечение аддитивных технологий в интересах развития промышленности // Приборы, 2022, №9, С.39-44.

15. ГОСТ 8.401-80 ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования. Введ. 1981-07-01. М.: Стандартинформ, 2010. 12 с.

16. Пронякин В.И. К вопросу оценки результатов измерений и их обработки в целях получения информации о функционировании машин и механизмов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. №5(674). 2016. С 74-83. DOI: 10.18698/0536-1044-2016-5-74-83.

17. Комшин А.С. Метрологическое обеспечение работы металлорежущих станков фазохронометрическим методом // Сборник докладов Всероссийской научной школы «Современные технические средства диагностики металлорежущих станков», 6-7 сентября 2011, М: 2011. С. 29-34.

18. Komshin A.S., Potapov K.G., Syritsky A.B., Fomin A.E. Monitoring system of hydro and wind power equipment based on intelligent measuring complexes

and Neurodiagnostics // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 971 022055 (doi:10.1088/1757-899X/971/2/022055)

19. Пронякин В.И. Диагностические признаки в оценке технического состояния машин и механизмов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, №10 [679], С. 64-72.

20. Фазохронометрия как основа совершенствования производственных технологий /М.И. Киселев [и др.] // Наукоёмкие технологии. 2016. Т.17. №9. С. 10-15.

21. Киселев М.И. Фазохронометрия: проблемы и перспективы // Приборы. 2016. №10(196). С.51-54.

22. Пронякин В.И. Информационно-метрологическое сопровождение жизненного цикла машин и механизмов на базе прецизионного хронометрического анализа фазы рабочего цикла: дис. ... д.т.н.: 2010. 290 с.

23. Комшин А.С. Прецизионное измерительно-вычислительное сопровождение циклических электромеханических систем фазохронометрическим методом: дис. ... канд. техн. наук. М.2011. 138 с.

24. Потапов К.Г. Исследование и разработка метода и средств оценки текущего технического состояния главных приводов токарного оборудования на базе фазохронометрического подхода: дис. ... канд. техн. наук. М. 2015. 164 с.

25. Сырицкий А.Б. Разработка метода и средств мониторинга текущего технического состояния токарного инструмента на базе фазохронометрического подхода: дис. .канд. техн. наук. М. 2016. 137 с.

26. Сырицкий А.Б., Потапов К.Г., Болдасов Д.Д., Лазарев Н.Ю., Комшин А.С. Апробация фазохронометрической системы мониторинга токарной обработки в промышленных условиях // Станкоинструмент. № 4 (017). 2019. С.74-79. DOI: 10.22184/2499-9407.2019.17.04.74.79.

27. Ермаков К.С., Тумакова Е.В. Информационно-измерительная система для контроля электрических и механических параметров электродвигателя // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 10. С. 211-220.

28. Пронякин В.И. Фазохронометрия в обеспечении информационно -метрологического сопровождения жизненного цикла машин и механизмов // Мир измерений. №9. 2011. С.58-61.

29. Крансуцкая А.А., Сырицкий А.Б., Тумакова Е.В., Болдасов Д.Д. Исследование влияния внешних воздействий на фазохронометрический портрет работы асинхронных электродвигателей // Сборник трудов XXX Международной инновационной конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС-2018): Сборник трудов конференции. 2019. С. 118-120.

30. Преобразователи угловых перемещений ЛИР-158. Технические условия ЛИР-158.000ТУ. Санкт-Петербург, ОАО «СКБ ИС», 2014. 23 с.

31. Крайнев А.Ф. Механика машин. - М.: Машиностроение, 2000. С. 796800.

32. Ермаков К.С., Крансуцкая А.А., Тумакова Е.В. Измерительное сопровождение и диагностика работы электромеханических систем с помощью фазохронометрического метода // Приборы, 2018. № 5. С. 33 - 38.

33. Kransutskaya, A.A., Syritskii, A.B., Tumakova, E.V., Boldasov, D.D. The study on external influence on the phasechronometric profile of asynchronous electric motors // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 489 012019, 2019, https://doi.org/10.1088/1757-899X/489/1/012019.

34. Крансуцкая А.А., Тумакова Е.В. Внедрение измерительных технологий в целях повышения надёжности эксплуатации объектов машиностроения // XXVIII Международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов (МИКМУС -2016): Сборник трудов конференции (Москва, 7-9 декабря 2016 года). М: Изд-во ИМАШ РАН, 2017. С. 102-104.

35. Черногоров Е.П. Подшипники качения. Челябинск, 2013. 31 с

36. Сидоров В. А. Техническое состояние подшипников качения и виды изнашивания / В. А. Сидоров, Н. А. Ченцов, С. В. Проскуряков // Захист металургшних машин вщ поломок: зб. наук. пр. / ПДТУ. - Mарiуполь, 2003. -Вип. 7. - С. 28-32.

37. Киселев М.И., Комшин А.С., Сырицкий А.Б. Цифровая экономика и четвертая промышленная революция - новые вызовы или дань времени? // Стандарты и качество. 2018. № 04. С. 62-66.

38. Комшин А.С., Потапов К.Г., Сырицкий А.Б. Оценка технического состояния станка УТ16П фазохронометрическим методом // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 2. URL: http://technomag.edu.ru/doc/532755.html (дата обращения 10.10.2018).

39. Пронякин В.И. Проблемы диагностики циклических машин и механизмов // Измерительная техника, 2008. № 10. С. 9-13.

40. Вибродиагностика подшипников качения. [Электрон. ресурс] URL: http://vibrosmart.ru/index.php/allvibro/18-2013-09-11-11-10-01 (дата обращения 10.10.2018).

41. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем. М.: Машиностроение, 1983. 239 с.

42. Галахов М.А., Бурмистров А.Н. Расчёт подшипниковых узлов. М.: Машиностроение, 1988 - 272 с.

43. Селихов А. В., Мишин В. В. Концепция построения матричной математической модели подшипника качения. Режим доступа: http://pandia.ru/text/77/473/36957.php (дата обращения 25.10.2018).

44. Ермаков К.С., Крансуцкая А.А. Вариант применения фазохронометрического стенда на примере электродвигателей. [Электронный ресурс] // Всероссийская научно-техническая конференция «Студенческая научная весна: Машиностроительные технологии»: материалы конференции, 4 -7 апреля, 2017, Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана. - М.: ООО «КванторФорм», 2017.- № гос. регистрации 0321701287.- URL: studvesna.ru?go=articles&id=2017 (дата обращения: 07.05.2019).

45. Крансуцкая А.А. Тумакова Е.В. Измерительный комплекс для исследования подшипников качения // X Всероссийская конференция учёных и

молодых специалистов «Будущее машиностроения России», Москва, 25-28 сентября 2017г. т. 1. C. 61-63.

46. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1979. 358 с.

47. Рещиков В.В. Трение и износ тяжело нагруженных передач. М.: Машиностроение, 1975. 230 с.

48. Богданович П.Н., Прушак В.Я. Трение и износ в машинах: Учеб. Для вузов. Мн.: Выш. шк., 1999. 374 с.

49. Кудиш И.И. Расчет износа и усталостного выкрашивания в подшипниках качения: (Обзор). М., 1989. 126 с.: ил. (Сер. Х- Подшипниковая промышленность /ЦНИИТЭИавтопром).

50. Бальмонт В.Б., Матвеев В.А. Опоры качения приборов. М.: Машиностроение, 1984. 240с.

51. Костюковский Г.Г. Влияние неровностей поверхности на характеристики выносливости и контактирования // Метрология и свойства обработанных поверхностей. М.: Изд-во стандартов, 1977. С. 98-109.

52. Крансуцкая А.А. Анализ метрологического обеспечения цифрового предприятия // Сборник докладов Двенадцатой Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. С.158 - 160.

53. Крансуцкая А.А. Исследование геометрических параметров подшипников качения в целях повышения надёжности эксплуатации // Молодёжный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015 №5. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/839510.html (дата обращения 01.10.2019).

54. ГОСТ 3722-2014 Подшипники качения. Шарики стальные. Технические условия. Введ.: 2016-01-01. М.: Стандартинформ, 2015. 15 с.

55. Левин С.Ф., Левин С.С. Контурное оценивание усеченных распределений при решении измерительных задач // Измерительная техника. -2008. № 1. С. 10-13.

56. Гогин С.С. Программа «ММИ-поверка» / С.С. Гогин // Измерительная техника. 2006. № 7. С. 20-21.

57. Левин С.Ф. Проблема доверительной вероятности / С.Ф. Левин // Измерительная техника. 2008 № 9. С. 33-39.

58. МИ 2916-2005. ГСИ Идентификация распределений вероятностей при решении измерительных задач. М. : МИЭИ, 2005. 24 с.

59. Левин С.Ф. Метод многократных измерений. Учебно-методическое пособие. М.: МИЭИ, 2023.68с.

60. Миягава Ю. Исследование рабочих характеристик подшипников при высоких значениях скоростей // Дзюнкацу. 1972. Т. 17. № 10.

61. Машиностроение. Энциклопедия. Измерения, контроль, испытания и диагностика. / Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Филинов В.Н. и др.; под общ. ред. Клюева В.В... М.: Т. 3-7. 464 с.

62. Старосельский А.А. Гарпунов Д.И. Долговечность трущихся деталей машин. М.: Машиностроение, 1970. 312 с.

63. Подмастерьев К.В. Способ контроля качества подшипников качения: пат. 2168712 Российская Федерация 10.06.2001.

64. Рябцун А.А., Барков А. В. Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения и устройство для его осуществления: пат. 2336512 Российская Федерация 20.10.2008 Бюл.№ 29.

65. Смирнов А.И., Фигатнер А.М. Момент трения шарикоподшипника при пластичной смазке // Вестник машиностроения, 1974. № 3. С. 23-27.

66. ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1988. 20 с.

67. Марков В.В. Электрорезистивный метод и средства диагностирования подшипников качения : дис. ... канд. техн. наук: 05.02.11. Орел, 2004. 234 с.

68. Пристром В.А., Трибухин В.А., Рубан В.Ф., Яценко В.А. Особенности определения технического состояния подшипников качения коренных валов многоканатных подъемных машин. - Сборник научных трудов

ВНИИГМ им. М.М. Федорова №99 «Проблемы эксплуатации оборудования шахтных стационарных установок». - Донецк, 2005. - С.140-154.

69. Рагульскис К.М., Юркаускас А.Ю. Вибрация подшипников / Под ред. К.М. Рагульскиса. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1985. 119 с.

70. Ковалев М.П., Народецкий Н.Э. Расчет высокоточных шарикоподшипников. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980. 373 с.

71. Журавлев В. Ф., Бальмонт В. Б. Механика шарикоподшипников гироскопов. М.: Машиностроение, 1986.

72. Бертье, Фламан, Фуше, Годе. Микровыкрашивание при герцевских контактах // Тр. амер. о-ва инж.-мех. Сер. Проблемы трения и смазки. 1980. № 4.

73. Явленский А.К., Явленский К.Н. Теория динамики и диагностики систем трения качения. Л.: ЛГУ, 1978. 184 с.

74. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 244 с.

75. Воронин С.А. Влияние деформации колец подшипников, установленных с натягом в неосесимметричных корпусах, на долговечность опор качения: Дисс. к.т.н., М., 1988.

76. Явленский А.К. Диагностика технологических погрешностей шарикоподшипников. Труды ЛИАП, 1976. Вып. 97. С. 157-161.

77. Старостин В. Ф., Русских С. П., Тикунова Г.В. Расчетноэкспериментальные методы и средства оценки момента трения шариковых подшипников. М.: ЦНИИТЭИавтопром. 1987.

78. Комшин А.С. Разработка научных основ измерительно -вычислительных фазохронометрических технологий поддержки жизненного цикла объектов машиностроения: дис. „.д. техн. наук: М. 2017. 332 с.

79. Киселев М.И., Пронякин В.И., Комшин А.С., Кудрявцев Е.А. Способ (варианты) и устройство диагностики подшипника качения: пат. 2536797 Российская Федерация 27.12.2014 Бюл. № 36.

80. Пронякин В.И., Кудрявцев Е.А., Комшин А.С., Потапов К.Г. Диагностика подшипников качения фазохронометрическим методом // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017. № 3 [684]. С.48-55.

81. Kheifetz, M. L. From Information and Additive Technologies to Self-Reproduction of Machines and Organisms. Advanced Materials & Technologies 1 (2018).

82. Ковальский М.Г. Метрология в цифровом производстве // Станкоинструмент, № 1 (010), 2018. С.80-86.

83. Ковальский М.Г., Ромаш Е.В., Стебулянин М.М. Ьетрологическое обеспечение цифрового производства // Главный метролог, 2019. №2 6 [111]. С.12-18.

84. ISO 17296-1:2014 Additive manufacturing. General principles. Part 1: Terminology. 2014. p. 25.

85. ISO/ASTM 52900:2021. Additive manufacturing. General principles. Fundamentals and vocabulary. 2021. p.28.

86. ISO/ASTM 52901:2017. Additive manufacturing. General principles. Requirements for purchased AM parts. 2017. p.11.

87. ISO/ASTM 52902 :2023. Additive manufacturing. Test artefacts. Geometric capability assessment of additive manufacturing systems. 2023. p.40

88. ISO/ASTM 52903-1:2020. Additive manufacturing. Material extrusion-based additive manufacturing of plastic materials. 2020. p.6.

89. ISO/ASTM 52911-1:2019. Additive manufacturing. Design Part 1: Laser-based powder bed fusion of metals.2019. p.23.

90. ISO/ASTM CD 52922. Additive manufacturing. Design. Directed energy deposition of metals. 2019. p. 24.

91. ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52910-2018. Производство добавлением материала. Термины и определения. Введ. 2022-08-02. М.: Российский институт стандартизации, 2022. 16 с.

92. ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52950-2022 Аддитивные технологии. Представление и обработка данных технологического процесса. Общие

положения. Введ. 2022-12-01. М.: Российский институт стандартизации, 2022. 10 с.

93. ГОСТ Р 57586-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Общи требования. Введ. 2017-12-01. М.: Стандартинформ, 2017. 8 с.

94. ГОСТ Р 57910-2017 Материалы для аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний металлических материалов сырья и продукции Введ. 2017-11-07. М.: Стандартинформ, 2018. 7 с

95. ГОСТ Р 59035-2020 Аддитивные технологии. Металлопорошковые композиции. Общие требования. Введ. 2020-12-30. М.: Стандартинформ, 2021. 8 с.

96. ГОСТ Р 59038-2020 Аддитивные технологии. Подтверждение качества и свойств металлических изделий. Введ. 2020-11-18. М.: Стандартинформ, 2020. 11 с.

97. ГОСТ Р 57911-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Термины и определения. Введ. 2017-11-07. М.: Стандартинформ, 2018. 5 с.

98. E. Willenborg, Polieren von Werkzeugst'ahlen mit Laserstrahlung, Dissertation RWTH Aachen, Shaker Verlag Aachen 2006. 151 s.

99. Жирнов И.В. Информационно-измерительная система для контроля геометрических параметров зоны селективного лазерного плавления на основе морфологической обработки термоизображений : автореферат дис. ... канд. техн. наук.: 05.11.16. Москва, 2017. 24 с.

100. Grigoriyants A.G., Kolchanov D.S., Drenin A.A., Denezhkin A.O. Influence of the Main Parameters of Selective Laser Melting on Stability of Single Track Formation when 'Growing' Parts from Copper Alloys // BMSTU Journal of Mechanical Engineering 2019. №6. P. 20 - 29. D0I:10.18698/0536-1044-2019-6-20-29.

101. Довбыш В. М., Забеднов П. В., Зеленко М. А. Аддитивные технологии и изделия из металла. M.: НАМИ. 2014. с. 57.

102. Минаев А.А. О закономерностях развития современного литейного производства // РИТМ. 2010. № 3 (51). С. 26-30.

103. Grigor'yants, A. G., and Shiganov I. N. Development of Domestic Equipment for Laser Additive Technologies by Melting Metallic Powders» Russian Metallurgy (Metally). 2020.P.649-653.

104. Горелов А.О. Математический аппарат анализа моделей для 3D-печати // Научное приборостроение, 2022, том 32, № 3. С. 104-116.

105. Pyt'ev, Y. P., Chulichkov, A. I. Estimating the parameters of images and signals by morphological analysis. Measurement Techniques, 2016, 59(6), p. 584-588.

106. Григорьянц А.Г., Фунтиков В.А. Улучшение качества поверхности деталей, полученных из порошковых материалов технологией коаксиального лазерного плавления // Приборы. 2016. № 6 (192). С. 33-39.

107. Евсеев А.В., Камаев В.С., Коцюба Е.В., Марков М.А., Новиков М.М., Панченко В.Я. Лазерная стереолитография // Сборник трудов ИПЛИТ РАН «Современные лазерно-информационные и лазерные технологии. Под. ред. чл.-кор. РАН В.Я. Панченко и проф. В.С. Голубева. - М.: Интерконтакт наука, 2005. С. 40-42.

108. Григорьянц А.Г., Фунтиков В.А., Савкин А.Н., Третьяков Р.С. Разработка оптической системы волоконного лазера для процесса лазерной полировки деталей // Наукоёмкие технологии в машиностроении, № 9, 2016. С.16-23.

109. Шупенев А.Е., Коршунов И.С., Григорьянц А.Г. Получение тонких пленок теллурида висмута на полиимидных подложках методом импульсного лазерного осаждения // Физика и техника полупроводников 2020. Т. 54. № 3. С. 305 - 309 DOI: 10.21883/FTP.2020.03.49038.9196

110. Zheng, Y., Zhang, X., Wang, S., Li, Q., Qin, H., & Li, B. (2020). Similarity evaluation of topography measurement results by different optical metrology technologies for additive manufactured parts. Optics and Lasers in Engineering, 126, 105920.

111. Santos, V. M. R., Thompson, A., Sims-Waterhouse, D., Maskery, I., Woolliams, P., & Leach, R. (2020). Design and characterisation of an additive manufacturing benchmarking artefact following a design-for-metrology approach. Additive Manufacturing, 32, 100964.

112. J. Berglund, R. Soderberg, K. Warmefjord Industrial needs and available techniques for geometry assurance for metal AM parts with small scale features and rough surfaces Procedia Cirp, 75 (2018), pp. 131-136

113. G. Ameta, R. Lipman, S. Moylan, P. Witherell Investigating the role of geometric dimensioning and tolerancing in additive manufacturing. J. Mech. Des., 137 (2015), p. 111401

114. Полярус Н. Т. Оценка адекватности модели и объекта измерений: метод. указания. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004.14 с.

115. Шваб К. Четвертая промышленная революция. - М.: Эксмо, 2016.

138 с.

116. Leach, R. K., Bourell, D., Carmignato, S., Donmez, A., Senin, N., & Dewulf, W. (2019). Geometrical metrology for metal additive manufacturing. CIRP annals, 68(2), 677-700.

117. Shupenev, A. E., I. S. Korshunov, and A. G. Grigoryants. «On the PulsedLaser Deposition of Bismuth-Telluride Thin Films on Polyimide Substrates». Semiconductors 54 (2020): 378-382.

118. E. Willenborg, Polishing with Laser Radiation, URL:http://www.ilt.fraunhofer.de (дата обращения 10.01.2021 г.).

119. Kransutskaya A.A., Funtikov V.A., Syritskii A.B., Komshin A. S. Measurement Assurance of Additive Manufacturing on the Example of Laser Surface Polishing Products by Remelting // Materials Science Forum, 2021, 1037, 32-40, doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1037.32

120. Фундаментальные проблемы теории точности / Ин-т проблем машиноведения ; Под ред. В.П. Булатова, И.Г. Фридлендера. - СПб. : Наука, 2001. - 504 с. : ил. - 615 экз. - ISBN 5-02-024947-5

121. Марков Н. Н. Метрологическое обеспечение в машиностроении : учебник для высших учеб. заведений. М. : Станкин, 1995. 468 с

122. Назаров Д.А. Разработка алгоритмических и программных средств построения и анализа областей работоспособности аналоговых технических систем : дис. ... к.т.н. : 05.13.18. Владивосток, 2011. 185 с.

123. Kransutskaya A.A., Funtikov V.A., Syritskii A.B., Komshin A. S. «Modern Trends in Measurement Assurance of Additive Manufacturing» // AIP Conference Proceedings. 2022.- Vol. 2503 , Issue 1 .- Art.no 070008. DOI: 10.1063/5.0099815

124. Крансуцкая А.А., Фунтиков В.А. Метрологическое обеспечение аддитивных технологий в интересах развития промышленности и ВИЭ // Сборник материалов XV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвящённой 90-летию кафедры «Метрология и взаимозаменяемость» МГТУ им. Н.Э. Баумана «Инженерно-физические проблемы новой техники». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022. С. 89-91.

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1 Результаты расчета информативности физических величин

Таблица П.1.1.

Информативность выбранной физической величины

№ п/п Измеряемая Физическая Величина Средство Измерения МХ СИ Информативность

Наименование Реестр Обозначение типа Предел погрешности Диапазон измерения Класс точности

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Длина (геометрия) Дальномер лазерный 7976120 сомот яоь Уее1ог ±1,5+0,0 610-3^ от 0,05 до 100 м 2,0 4,60

Штангенци ркуль 2187601 ЕАОЬЕ ±0,1 мм 0-300мм 0,03 10,5

Толщином ер ультразвук овой, Россия 8106721 В7-217, В7-227, В7-237, В7-287, В7-297 ±0,1 мм 2-10мм 1,25 5,30

2 Время Секундоме ры электронн ые 4092909 СЧЕТ-1М ±(1*10- 5*т +0,001) с 0,001999,9999 с 0,01 18,9

3 Масса Весы электронн ые 8239421 Р ±25 г ±50 г ±75 г 1-25 кг 25-100 кг 100-150 кг 3,0 4,06

4 Температура Датчик температур ы 5110912 Т7043А 1023 ±1°С 0-110°С 1,0 5,64

Пирометр, Германия 5527913 ТЯТ II ±0,5°С от -50до 0°С 1,0 5,64

Продолжение таблицы П.1.1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

5 Угол Энкодер GM400.Z52 70934 -18 GM400 £52 ±0,025 ° 0-360 ° 0,01 12,8 1

6 Частота Датчики угловых скоростей 63574 -16 ГЕ 002 ±0,5% 0,1-50 об/мин 1,0 5,6

7 Напряжение Мультиметр (постоянный ток) 79099 -20 Ш250 ±0,0016, В 0-5В 0,03 10,6 1

Осциллограф 81793 -21 АКИП-4129 ± 3% 400 В 1,0 6,06

8 Сила тока Мультиметр (постоянный ток) 79099 -20 Ш250 ±0,0016, А 0-5А 0,03 10,6 1

9 Сопротивление Мультиметр (постоянный ток) 79099 -20 Ш250 ±0,0045, кОМ 0-50к0м 0,01 12,4 4

10 Проводимость Кондуктометр ы портативные 71104 -18 КП-150МИ ±(0,18- 300)мкС м/см 1020000 мкСм/см 1,8 4,80

11 Ёмкость Мультиметр 79099 -20 Ш250 ±1,51 ,нФ 1000нФ 0,15 8,37

Ваттметры М3-1- 1*10-8 -

12 Мощность поглощаемой мощности М3-20/50 79085 -20 1500 Нарцис с ±5 % 1*10-2 Вт 5 3,32

Манометры, ДМ 8010,

вакуумметры и мановакуумм етры

13 Давление 66961 -17 ДВ 8010, ДА 8010 ±1,5 % 0-60 Мпа 1,5 5,05

показывающи е

Датчики давления PIEZU 83205 -21 PIEZU S ± 0,0753% 0-60000 кПа 3,0 4,05

Окончание таблицы П.1.1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

14 Сила Манометры, вакуумметры и мановакууммет ры показывающие 4879311 SL10T 3-6% 1- 100к Н 5,0 3,32

15 Момент силы Тензометрическ ий датчик деформации 5280213 ZET71 11 ±0,5% ±7 мВ/В 0,5 6,64

Ключи моментные предельные 8212621 Garant серии 65 ±3% 200- 500Н *м 3,0 4,06

16 Твердость Твердомеры стационарные Роквелла ТС-Р 7928420 NOVO TEST TС-Р, ТС-Р-Ц ±0,5% 7093HR A 0,5 6,64

17 Скорость Анемометры ультразвуковые WindSonic 75 8073820 WindS onic ±0,03-3м/с 0,05-75м/с 4,0 3,64

18 Ускорение Акселерометры 8064120 1С ±15% 1 000 000 м/с2 15 1,74

19 Угловая скорость Датчики угловых скоростей 6357416 ГЕ 002 ±0,5% 0,1- 50°/м ин 0,5 6,64

20 Виброускорение Прибор виброизмерительный виброускорения 3988708 «ОНИ КС» ±5% 1-200 м/с2 5,0 3,32

21 Виброскорость Прибор виброизмерител ьный виброскорость 3988708 «ОНИ КС» ±5% 1-150 мм/с 5,0 3,32

22 Виброперемещение Прибор виброизмерительный виброперемеще ние 3988708 «ОНИ КС» ±10% 6-480 мкм 10 2,32

П.2. Методика расчёта основной погрешности и достоверности контроля разноразмерности шариков подшипника

1. Определение параметров методики контроля измерений

1.0 Нормативно-правовые документы

[1] ГОСТ 8.010-2013 ГСИ. МВИ. Основные положения.

[2] ГОСТ 3722-2014. Подшипники качения. Шарики стальные. ТУ.

[3] ГОСТ 19795-82 Проекторы измерительные. Общие технические условия

[4] МИ 2916-2005 ГСИ. Идентификация распределений вероятностей при решении измерительных задач.

[5] МИ 1317-2004 ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Форма представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров

1.1 Постановка измерительной задачи Принято: оценить достоверность контроля разноразмерности тел качения подшипника 1000096 на соответствие шариков степени точности 060. При несоответствии установить степень точности на основе построения функции погрешности.

1.2 Доверительная вероятность Принято: Р = 0,99 х 1 = 0,99.

1.3 Условия измерения [3] Нормы точности проекторов обеспечиваются при температуре (20±3)°С при скорости изменения температуры не более 0,5 °С в течение 1 ч и относительной влажности не более 80%.

Принято: Соблюдать номинальные условия измерений.

1.4 План измерений Принято: Число измерений: N = 8x4 = 32.

1.5 Средства измерения

[3] Предел допускаемой основной погрешности измерительного проектора при измерении длины образцовой шкалы второго разряда отсчетными устройствами при отсчете от нулевого показания в диапазоне измерений 0-25 мм: ±0,003 мм. Принято: Предел допускаемой основной погрешности измерительного проектора Дси = 3 мкм.

1.6 Браковочное условие

[2] Разноразмерность диаметра шариков в партии, непостоянство диаметра шарика, сферичность (без учёта волнистости) и шероховатость поверхности не должны превышать значений, указанных в Таблице П.2.1

Таблица П.2.1.

Степень точности Dw, мм Предельное отклонение , мкм

G60 От 0,25 до 80 ±30

G100 От 0,25 до 120 ±40

Принято: Требования к вариации и коэфс ициент сужения границ допуска не

указаны. ук = 1, Др = 30 мкм.

1.7 Алгоритм решения измерительной задачи [5] В качестве функции плотности распределения вероятностей составляющих погрешности измерений, для которых известны только пределы допускаемых значений, т.е. границы интервала, в пределах которых находится соответствующая составляющая погрешности измерений с вероятностью 1, при расчётах характеристик погрешности измерений принимают закон равномерной плотности, если отсутствует информация об ином виде распределения. [4] При использовании усечённых распределений точки усечения определяют по оценкам параметров равномерного распределения. Принято: Обработка результатов измерений - по МИ 2916-2005.

2. Расчёт основной погрешности и достоверности контроля

2.1. Исходные данные для расчёта и их нормализация

Таблица П.2.2.

Результаты исследования разноразмерности шариков подшипника уп, мм

Номер шарика Номер измерения Разность ^п = уп - Хп

1 2 3 4

1 2,3533 2,3512 2,3615 2,3610 -0,0277 -0,0298 -0,0195 -0,0200

2 2,3679 2,3787 2,3756 2,3708 -0,0131 -0,0023 -0,0054 -0,0102

3 2,3774 2,3674 2,3727 2,3686 -0,0036 -0,0136 -0,0083 -0,0124

4 2,3732 2,3733 2,3638 2,3822 -0,0078 -0,0077 -0,0172 0,0012

5 2,3735 2,3784 2,3748 2,3707 -0,0085 -0,0030 -0,0062 -0,0103

6 2,3565 2,3511 2,3744 2,3840 -0,0245 -0,0299 -0,0066 0,0030

7 2,3721 2,3731 2,3630 2,3652 -0,0089 -0,0079 -0,0180 -0,0158

8 2,3722 2,3641 2,3754 2,3770 -0,0088 -0,0169 -0,0056 -0,0040

Примечание. В качестве опорного значения принят номинальный диаметр нового шарика хп = DW = 2,381 мм.

Таблица П.2.3.

Нормализация данных для степени точности шариков 060 (Др = ±30 мкм)

Разность ^п = Уп - Хп, мкм идр

-27,7 -29,8 -19,5 -20,0 -0,9233 -0,9933 -0,65 -0,6667

-13,1 -2,3 -5,4 -10,2 -0,4367 -0,0767 -0,18 -0,34

-3,6 -13,6 -8,3 -12,4 -0,12 -0,4533 -0,2767 -0,4133

-7,8 -7,7 -17,2 1,2 -0,26 -0,2567 -0,5733 0,04

-8,5 -3,0 -6,2 -10,3 -0,2833 -0,1 -0,2067 -0,3433

-24,5 -29,9 -6,6 3,0 -0,8167 -0,9967 -0,22 0,1

-8,9 -7,9 -18,0 -15,8 -0,2967 -0,2633 -0,6 -0,5267

-8,8 -16,9 -5,6 -4,0 -0,2933 -0,5633 -0,1867 -0,1333

2.2. Статистическая обработка данных

Таблица П.2.4.

Статистическая функция распределения

г Р(32)(^'г1) Р(+32)(^[г1) г Чг1 Р(32)(^[г1) Р(32)(?[г1)

1 -0.9967 1 0 1/32 17 -0.2933 1 1/2 17/32

2 -0.9333 1 1/32 3/32 18 -0.2833 1 17/32 9/16

3 -0.9233 1 3/32 3/32 19 -0.2767 1 9/16 19/32

4 -0.8167 1 3/32 1/8 20 -0.2633 1 19/32 5/8

5 -0.6667 1 1/8 5/32 21 -0.26 1 5/8 21/32

6 -0.65 1 5/32 3/16 22 -0.2567 1 21/32 11/16

7 -0.6 1 3/16 7/32 23 -0.22 1 11/16 23/32

8 -0.5733 1 7/32 1/4 24 -0.2067 1 23/32 3/4

г Р(32)(^г1) Р(з2)(?[г1) г Чг1 р(32)(?[г1) Р(32)(?Гг1)

9 -0.5633 1 1/4 9/32 25 -0.1867 1 3/4 25/32

10 -0.5267 1 9/32 5/16 26 -0.18 1 25/32 13/16

11 -0.4533 1 5/16 11/32 27 -0.133 1 13/16 27/32

12 -0.4367 1 11/32 3/8 28 -0.12 1 27/32 7/8

13 -0.4133 1 3/8 13/32 29 -0.1 1 7/8 29/32

14 -0.3433 1 13/32 7/16 30 -0.0767 1 29/32 15/16

15 -0.34 1 7/16 15/32 31 0.04 1 15/16 31/32

16 -0.2967 1 15/32 1/2 32 0.1 1 31/32 1

2.2 Построение контурной оценки распределения погрешности измерения

1

0.8 0.6 ол

0.2 О

г

и5/ 1

0.75 0.5 0.25 О

/ Л / J ,, И f / '' У /

/ / / >г / г / / / / / /

/ / /' [ У1 1 / /

/ г / 1 1' / /

у' / /' / , / / /' /| / /

/ / / / / / / ' / /\ 1

/ ' / ' / 1 1

/ / }/ ' / 1 1

/ / / / | / £ / / / 1 1

/ / / / / ' / /' 1 1 1

4 12 _ 1 -0.8 -0.6 -ОЛ -0.2 1 О 0.2 О. 1 1 1 1 4

у / н \

/ / \

/ / \

/ / ч \

-и -12 -1 -0.8 -0.6 -ОЛ -0.2 О 0.2 ОЛ 5

Рисунок П.2.1.

Контурная оценка распределения погрешности измерения

= 2 = 2 =2=2 = 10 = Ь = ан + ав = (24.6 + 8.4) = 33см = 2,2 = 11 = °'9(0'9)

= 1 9 37 111

р = 1 - Рьат = 1 - 0,05 = 0,95.

РЬат ^треугольника 2 ^ 22 ^ 150 2200 0,050(45)

2.3 Расчёт достоверности контроля по программе «ММИ - поверка 2.0»

Рисунок П.2.2. Результат расчёта программы «ММИ - поверка 2.0»

Вывод: Тела качения исследуемого шарикового подшипника 1000096 не соответствуют степени точности 060.

С использованием программы «ММИ-поверка 2.0» в режиме «диалога» определён допуск, равный 30 • 1,15 = 34,5 мкм, соответствующий более низкой степени точности 0100.

р

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

СИБУР

(ООО «СИБУР»)

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы Крансуцкой Анастасии Алексеевны

«Разработка методов и средств метрологического обеспечения аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения»

Настоящий акт составлен о том, что отдельные результаты диссертационной работы Крансуцкой A.A. имеют существенное теоретическое и практическое значение.

В процессе выполнения работы произведены расчеты, выполнены исследования, произведены измерения и отработка технологических решений для деталей, полученных методами аддитивных технологий.

В диссертационной работе Крансуцкой A.A. получены следующие значимые результаты:

- научно обоснован подход к обеспечению качества изделий машиностроения путем создания проекта системы допусков и посадок изделий на базе аддитивных технологий;

- предложен графический подход к контролю параметров жизненного цикла аддитивных технологий, основой которого является многопараметрическая динамическая функция состояния;

- доказано на практике и теоретически обосновано, что поверхность образца после лазерной обработки имеет неравномерный характер, наблюдаются значительные отклонения между величинами параметров шероховатости в продольном и поперечном направлении;

- по результатам исследований показано, что зоны повторного нагрева материала требуют особого внимания, т.к. величины параметров шероховатости поверхности увеличиваются в 1,5-2 раза, как в продольном, так и в поперечном направлении;

- применение технологии лазерной полировки переплавлением позволяет достигнуть снижения микрошероховатости в 3-5 раз и макрошероховатости в 4-5 раз.

В работе предложен и научно обоснован подход к формированию системы интервалов допусков и образования посадок для изделий, полученных с применением аддитивных технологий.

Проведены практические исследования технологии повышения качества поверхности деталей лазерной полировкой перенлавлением при варьировании величин скорости перемещения, мощности лазерного излучения, предварительной температуры подогрева поверхности образца. Полученные результаты показали, что

шероховатость поверхности в продольном направлении после лазерной обработки снизилась до 20 раз по параметру Ra и более чем в 25 раз по параметру Rz, в поперечном направлении шероховатость поверхности снизилась более чем в 10 раз по параметрам Ra, Rz.

Проведенные измерения и расчетно-теоретические исследования показали возможность применения предложенного в диссертации подхода к назначению требований точности изделий, полученных аддитивными технологиями.

ООО «СИБУР», учитывая положительные результаты указанной работы, отмечает практическую значимость разработок и рекомендаций диссертации Крансуцкой A.C. «Разработка методов и средств метрологического обеспечения аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения» в части пересмотра базы стандартизации и управления, а также реализации полного нормативного метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий.

Руководитель проекта, Развитие аддитивных технологий. Технологическая независимость. Цифровое развитие

ООО «СИБУР»

И.Ю. Михайлов

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор -

по учебной работе

<|ж им. Н.Э. Баумана

д.т.н.. доцент

Б.В. Падалкин

2024 г.

Акт

об использовании в учебном процессе результатов диссертационной работы старшего преподавателя кафедры метрологии и взаимозаменяемости

Материалы диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук старшего преподавателя кафедры метрологии и взаимозаменяемости МГТУ им. Н.Э. Баумана Крансуцкой Анастасии Алексеевны «Разработка методов и средств метрологического обеспечения аддитивных и фазохронометрических технологий в области машиностроения» используются при изучении общеуниверситетских дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация», «Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость».

Результаты исследований, полученных Крансуцкой A.A.. используются в лекционных курсах и на практических занятиях по следующим специальным дисциплинам, входящим в учебный план кафедры:

- «Физические основы измерений и эталоны»,

- «Информационная поддержка жизненного цикла продукции»,

- «Основы автоматизированного проектирования»,

а также при выполнении научно-исследовательских работ и выпускных квалификационных работ студентов по направлениям подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология» (бакалавриат), 27.04.01 «Стандартизация и метрология» (магистратура).

Заведующий кафедрой

Крансуцкой Анастасии Алексеевны

метрологии и взаимозаменяемости, д.т.н., доцент

A.C. Комшин