SEMINARIUM DYPLOMOWE

Transkrypt

1 Bogdan ÓŁTOWSKI SEMINARIUM DYPLOMOWE ZASADY PISANIA PRAC DYPLOMOWYCH ATR BYDGOSZCZ 1997

2 BOGDAN ÓŁTOWSKI SEMINARIUM DYPLOMOWE (ZASADY PISANIA PRAC DYPLOMOWYCH) Jeli mylisz rok naprzód, zasiej ziarno, Jeli mylisz dziesi lat naprzód, zasad drzewo, Jeli mylisz sto lat naprzód, kształ ludzi, Zasiewajc ziarno, raz zbierzesz plon, Sadzc drzewo, zbierasz plon dziesiciokrotny, Kształcc ludzi (i siebie), zbierasz plon stukrotny. (anonimowy poeta chiski, VI wiek przed Chrystusem) BYDGOSZCZ 1997

3 ...gdy masz co czyni, długo si rozmylaj, prdko rozprawiaj, koca na wszem patrzaj. Kto nie rozmyla, co ma przypa z czego, pocztku nigdy nie ma gruntownego... ( M.REJ ) PRZEDMOWA Od kilku lat w wikszoci uczelni w Polsce s prowadzone seminaria dyplomowe, podczas których zapoznaje si studentów z metodologi bada naukowych, w tym równie z metodyk pisania prac promocyjnych. Znajomo tej problematyki w zakresie nauk empirycznych jest szczególnie potrzebna studentom wydziałów technicznych, by koszty ponoszone przez społeczestwo na uprawianie tych nauk dawały szybkie i wymierne korzyci praktyczne. Dla praktyki nie ma nic bardziej cennego od dobrych, to znaczy poprawnie zbudowanych i przez praktyk wystarczajco potwierdzonych teorii naukowych. Zrozumienie tego, czym jest nauka, wiedza i twórczo naukowa, to główne zagadnienia realizowanych wykładów seminarium dyplomowego. Dla zrozumienia nauki i jej roli we współczesnym wiecie konieczna jest znajomo sposobów tworzenia i doskonalenia teorii naukowych, formułowania hipotez i twierdze naukowych, sprawdzania tych teorii, hipotez i twierdze. Zapoznanie studentów z powysz problematyk winno przygotowa ich do prowadzenia samodzielnych bada naukowych, co znajduje potrzeb ju podczas realizacji pracy dyplomowej. Praca dyplomowa jest zwieczeniem studiów i odbiciem znajomoci przez absolwentów problematyki prowadzenia prac naukowo-badawczych, a take metodyki opracowywania i pisania prac dyplomowych. Student powinien w niej wykaza si znajomoci przedmiotu, opanowaniem literatury w zakresie opracowywanego tematu oraz umiejtnoci stosowania naukowych metod pracy i twórczego posługiwania si nabyt wiedz. Ten zakres wiedzy jest treci wykładu z zakresu metodyki pisania pracy dyplomowej. Rozwj techniki mikrokomputerowej, jej szybkie nasycanie laboratoriów naszych uczelni, umoliwia szerokie jej stosowanie podczas opracowywania prac dyplomowych. Planowanie i realizacja bada, akwizycja wyników, ich prezentacja i merytoryczne opracowanie s poprawnie moliwe jedynie przy wspomaganiu komputerowym. Zagadnienia te w postaci minimum niezbdnej wiedzy s przedstawiane w ramach problematyki komputerowego wspomagania bada. Odrbnym zagadnieniem łczcym przedstawione składowe wykładu jest aktywizacja studentów w ich realizacji. Obejmuje ona praktyczny udział słuchaczy w omawianiu problemów merytorycznych, jak i nauk samodzielnego referowania i dyskutowania zagadnie zwizanych z przygotowywan prac dyplomow. Przedstawione zagadnienia stanowi treci merytoryczne tego opracowania, wychodzcemu naprzeciw zapotrzebowaniu wymogom współczesnego rozwoju nauki i techniki, a niezbdnych kademu absolwentowi kierunku technicznego. Brak opracowa zwartych tego typu dla potrzeb kształtowania warsztatu naukowo-badawczego i pisarskiego studentów ostatnich lat studiów stanowi zacht do podjcia trudu opracowania tego skryptu. Skrypt ten nie zostałby napisany gdyby nie inspiracja studentów, długoletnie dowiadczenie autora w zakresie pracy z dyplomantami, a take gorca zachta ze strony wykładowców seminarium dyplomowego Autor

4 WPROWADZENIE SPIS TRECI CZ PIERWSZA: SEMINARIUM DYPLOMOWE ROZDZIAŁ I SEMINARIUM DYPLOMOWE 1.1 Struktura tematyczna seminarium 1.2 Formy realizacji 1.3 Elementy metodologii pracy naukowej 1.4 Metody bada naukowych ROZDZIAŁ II ZMIANY STANU MASZYN 2.1 Wstp 2.2 Maszyna jako obiekt bada 2.3 Zuyciowe procesy dynamiczne 2.4 Model destrukcji maszyn 2.5 Ewolucja stanu technicznego maszyn 2.6 Kształtowanie jakoci maszyn ROZDZIAŁ III BADANIA MASZYN 3.1 Wstp 3.2 Obserwacja, dowiadczenie, eksperyment 3.3 Planowanie eksperymentów 3.4 Formy eksperymentów 3.5 Specyfika realizowanych eksperymentów 3.6 Ogólne zasady eksperymentowania 3.7 Komputerowe wspomaganie eksperymentów 3.8 Eksperymenty symulacyjne 3.9 Człowiek w eksperymencie ROZDZIAŁ IV REALIZACJA BADA 4.1 Wstp 4.2 Modelowanie obiektów bada 4.3 Klasyfikacja modeli 4.4 Pozyskiwanie informacji 4.5 Przetwarzanie informacji 4.6 Obrazowanie informacji 4.7 Wartoci graniczne miar stanu 4.8 Okresowo bada

5 CZ DRUGA: ZASADY PISANIA PRAC DYPLOMOWYCH ROZDZIAŁ I METODYKA REALIZACJI PRACY DYPLOMOWEJ 1.1 Wstp 1.2 Wybór tematu pracy 1.3 Rodzaje prac dyplomowych 1.4 Metodyka wykonywania pracy 1.5 Konstrukcja pracy 1.6 Gromadzenie literatury 1.7 Technika pisania pracy ROZDZIAŁ II OPRACOWANIE WYNIKÓW BADA 2.1 Wstp 2.2 Porzdkowanie i grupowanie danych 2.3 Metody prezentacji danych 2.4 Ocena współzalenoci 2.5 Podsumowanie ROZDZIAŁ III OBRONA PRACY I EGZAMIN DYPLOMOWY 3.1 Wstp 3.2 Recenzja pracy dyplomowej 3.3 Egzamin dyplomowy 3.4 Egzamin inynierski 3.5 Przykład autoreferatu DODATKI BIBLIGRAFIA POSŁOWIE D 1. PUBLIKACJE NAUKOWE D 2. O PRACY NAD KSIK...trzeba studentom naszych wyszych uczelni technicznych

6 zaszczepi zmysł naukowy;...trzeba przyszłych kierowników przemysłu natchn wiar w nauk i zapozna ich przede wszystkim z metod naukow... W P R O W A D Z E N I E Aktualnie obowizujce programy studiów przewiduj na jednym z ostatnich semestrów realizacj przedmiotu SEMINARIUM DYPLOMOWE. Treci tego przedmiotu obejmuj zagadnienia metodologii bada naukowych i metodyki pisania pracy dyplomowej. Według ramowego programu przedmiotu, celem tych zaj jest przygotowanie studenta do prowadzenia samodzielnych bada naukowych oraz prezentacji swoich dokona w postaci pracy dyplomowej lub te innych opracowa naukowych. Wszystko to musi by oparte o najnowsze zdobycze nauki i techniki badawczej, a poparte znajomoci zasad pimiennictwa naukowego. Zaproponowana w tym opracowaniu struktura wykładu "seminarium dyplomowego" obejmuje nastpujce zagadnienia : - blok zagadnie metodologii bada naukowych, - sesje spontanicznego mylenia ( cz.1 referowania), - blok zagadnie metodycznych: a) zmiany stanu maszyny, b) badania maszyn, c) realizacja bada, d) metodyka realizacji pracy dyplomowej, e) opracowanie wyników bada, - autoreferaty prac dyplomowych ( cz.2 referowania), - metodyka przygotowania egzaminu i obrony pracy. Treci tego skryptu zawieraj w formie skróconej wybrane treci tych zagadnie, pozostawiajc miejsce na indywidualne sposoby realizacji zada przedmiotu, odmienne dla kadego prowadzcego. Przedstawione treci wykładu i jego struktura s wic tylko propozycj, modyfikowan indywidualnie przez prowadzcych wykłady. Specyfika studiów technicznych okrela jednoznacznie zakres merytoryczny najczciej podejmowanych w pracach dyplomowych problemów do rozwizania. Std w kolejnych punktach przedstawiono główne zagadnienia zmian stanu badanych maszyn, prowadzenia bada i opracowywania uzyskanych wyników. W drugiej czci opracowania przedstawiono szczegółow metodyk pisania pracy dyplomowej w zakresie minimum wiedzy dla realizujcego prac dyplomow. By uchroni słuchaczy przed nadmiernym stresem wywoływanym obron pracy i egzaminem dyplomowym, szczegółowo omówiono take przebieg obrony oraz zaproponowano regulamin egzaminu inynierskiego. W formie załczników przedstawiono zasady pimiennictwa i publikacji pracy naukowej, do której kady absolwent powinien by przynajmniej sygnalnie przygotowany. Nie majc wzorców podobnego opracowania przyjto załoenie, e niniejsze opracowanie powinno zawiera takie informacje, które s niezbdne kademu pocztkujcemu w problematyce bada i opracowywaniu wyników swoich dokona.

7 "... kto si wielu dróg chwyta nie idzie, lecz błdzi; drog trzeba zobaczy, zanim si na ni wstpi... ". ROZDZIAŁ I SEMINARIUM DYPLOMOWE 1.1.Struktura tematyczna seminarium. Seminarium dyplomowe wprowadza słuchaczy w tajemniczy wiat bada naukowych i stanowi pierwszy element na drodze do samodzielnej pracy badawczej i edytorskiej. Na jego treci składaj si wybrane zagadnienia metodologii pracy naukowej, samodzielnego referowania i dyskutowania zagadnie naukowych oraz zasady pimiennictwa naukowego. Dla potrzeb słuchaczy wydziałów technicznych proponowane treci merytoryczne seminarium winny obejmowa : - w zakresie metodologii pracy naukowej: * organizacja placówek naukowych, * badania naukowe, * organizacja bada, * informacja naukowo-techniczna, * ocena prac naukowych, * badania i pomiary, * komputerowe wspomaganie bada; - w zakresie pimiennictwa naukowo-technicznego: * rodzaje pisarstwa naukowego, * zadanie i zasady pisarstwa, * jzyk pracy naukowej, * układ pracy naukowej, * układ graficzny pracy, * terminologia naukowa, * zasady edytorstwa; - w zakresie metodyki pracy słuchaczy: * sesje spontanicznego mylenia, * autoreferaty, * przygotowanie egzaminu i obrony pracy. W tym opracowaniu zasygnalizowane zostan jedynie wybrane zagadnienia powyszego wykazu problematyki seminarium, gdy szczegółowy sposób i zakres ich realizacji pozostawia si prowadzcemu przedmiot. 1.2 Formy realizacji. Seminarium dyplomowe składa si zazwyczaj z kilku integralnie zwizanych ze sob czci. Ogólnie w pierwszej czci wykładowca omawia zagadnienia metodologii pracy naukowej i zasady pisarstwa naukowego. Wprowadza w ten sposób słuchaczy w problematyk bada naukowych, ich realizacj i zasady ich opisywania. Jest tu te miejsce na podanie sposobów formułowania tematu pracy dyplomowej na tle okrelonego problemu badawczego, sposobów okrelania hipotez badawczych, celu głównego i celi szczegółowych pracy. W tej czci seminarium stawia si zadanie słuchaczom do samodzielnego wykonania krytycznej oceny stanu

8 literatury tematu pracy oraz podaje si im informacje dotyczce przygotowania ich pierwszych samodzielnych wystpie. W czci drugiej seminarium słuchacze w ramach sesji spontanicznego mylenia, referuj problematyk i koncepcj swej pracy dyplomowej na tle dotychczasowego stanu wiedzy opisanego w dostpnej literaturze. Podczas referowania naley wyjani jak doszło do sformułowania danego tematu, okreli problem badawczy, hipotezy robocze, cel główny pracy, cele szczegółowe, poda koncepcj jej wykonania i omówi dostpne dane literaturowe oraz wynikajce std wnioski. Referowanie powinno by treciwe i zwizłe. Czas referowania jest zwykle ograniczony (około 15 min.), naley zatem unika podawania danych nie wicych si z tematem. Sesje spontanicznego mylenia charakteryzuj si zbiorowym generowaniem myli uczestników zebrania i prowadzi do wielu oryginalnych pomysłów i propozycji rozwiza doskonalcych przedstawiane koncepcje prac. Kombinacje wygenerowanych pomysłów stymuluj inwencj uczestników i sprzyjaj nowatorskim pomysłom. W trakcie sesji zabrania si prowadzenia krytyki przedstawianych koncepcji realizacji pracy jak i zgłaszanych pomysłów. Oczywistym jest, e wród proponowanych rozwiza mog pojawi si równie chybione lub wrcz nierealistyczne pomysły, ale i one s czsto wartociowe, poniewa mog wyzwoli ciekawe koncepcje u innych uczestników sesji. Po tych wystpieniach słuchacze realizuj pod nadzorem promotorów, publicznie ju zreferowane i zaakceptowane tezy swoich prac dyplomowych. W tym czasie jest moliwo zrealizowania przez wykładowc zagadnie z zakresu metodyki bada naukowych, zasad planowania i realizacji bada, pisania pracy dyplomowej, jej oceny, przebiegu obrony pracy i egzaminu dyplomowego. Po wykonaniu przez słuchaczy czci dowiadczalnych swoich prac winna mie miejsce kolejna cz seminarium, w której dyplomanci referuj uzyskane wyniki. W tych autoreferatach naley poda ucilony ostatecznie temat i cel pracy, zreferowa co zostało zrobione i jakie uzyskano wyniki, sposób ich opracowania oraz wnioski wynikajce z pracy. Ogólna dyskusja, umiejtnie kierowana i w razie potrzeby podsycana przez prowadzcego seminarium, jest miar aktywnego uczestnictwa słuchaczy w seminarium. W kocowej czci seminarium mona przeprowadzi próbn obron pracy, przygotowujc do obrony pracy i egzaminu dyplomowego. Seminarium dyplomowe zalicza si na podstawie aktywnego w nim udziału oraz oceny przebiegu dwukrotnego referowania pracy własnej dyplomanta. Poza seminarium dyplomant powinien okresowo (nie rzadziej ni co miesic) konsultowa si ze swym promotorem w celu zapoznania go z postpami w swej pracy, uzyskania porady w zakresie napotykanych trudnoci i otrzymania odpowiednich wskazówek metodologicznych. 1.3 Elementy metodologii pracy naukowej. Praca naukowa jest szczególn form pracy twórczej, z zadaniem pojciowego odzwierciedlania rzeczywistoci (poznawanie, stwierdzanie, odkrywanie prawdy). Cech znamienn pracy naukowej jest : - odzwierciedlanie, czyli poznawanie dotychczas nie znanych czci rzeczywistoci lub ich układów; - wywoływanie, przy pomocy odpowiednich rodków technicznych, zjawisk w przyrodzie w sposób "naturalny" nie wystpujcych i ich poznawanie; - konstrukcja poj lub modeli opartych na naukowym odzwierciedlaniu bytu, słucych pracy badawczej lub dla okrelonych form społecznej walki o byt (np. nauki techniczne). W naukach technicznych poznawanie fragmentów rzeczywistoci oraz konstrukcja poj lub wzorów wystpuj łcznie.

9 Charakterystyczn cech pracy naukowej jest poszukiwanie nowych faktów naukowych, wizanie faktów w nowe teorie naukowe, jak te krytyka dotychczasowych osigni naukowych. Koniecznymi warunkami pracy naukowej s twierdzenia o metodach pracy, formułowanie problemów i nowych hipotez naukowych. Mimo, i istotnym celem pracy naukowej jest poznawanie prawd, to na ogół pracownicy naukowi nie mówi o prawdach, lecz o wynikach bada i o sposobach ich uzyskiwania. W naukach technicznych badania naukowe winny spełnia funkcje poznawcze i utylitarne, których znaczn cz realizuje si za pomoc matematycznych modeli systemów empirycznych. Daje to moliwo zastpowania eksperymentów naturalnych - eksperymentami sztucznymi, znacznie taszymi, krótszymi czasowo, zmniejszajcymi ryzyko niepowodze podejmowanych działa oraz koszty ich realizacji. W tym zakresie ogromne moliwoci stwarza komputerowe wspomaganie bada, szczególnie technika symulacji komputerowej-umoliwiajca racjonalne i efektywne projektowanie nowych i doskonalenie istniejcych systemów, jak i prognozowanie rozwoju techniki. Spełnianie funkcji poznawczych wyraa si w moliwoci realizowania przez teorie nastpujcych celów : - naukowego wyjaniania obserwowanych faktów empirycznych, - systematyzowania posiadanej wiedzy, - ułatwienia kontroli prawdziwoci posiadanej wiedzy, - wykrywania zwizków, ujednolicania i uogólniania wiedzy, - wykrywania niespójnoci i braków w wytworzonym aktualnie modelu rzeczywistoci, - formułowanie nowych problemów wymagajcych zbadania, - wytyczanie nowych kierunków bada. Do funkcji utylitarnych, majcych znaczenie dla praktyki, jakich spełnienia oczekuje si od sformalizowanej teorii naley : - kształtowanie rodowiska przez projektowanie nowych oraz przekształcanie i doskonalenie istniejcych systemów, - prognozowanie zmian rodowiska, wywołanych praktyczn działalnoci człowieka, - przewidywanie nowych faktów empirycznych. Dla praktyki nie ma nic bardziej cennego od dobrej, a wic przez praktyk potwierdzonej teorii. METODOLOGIA - WIEDZA - NAUKA. METODOLOGIA to nauka o metodach, a wic sposobach działania w badaniach naukowych. Ogólna metodologia nauk zajmuje si sposobami uzasadniania twierdze, metodami konstrukcji systemów nauk, pojciem rozumowania metod dedukcyjn i indukcyjn, a take porzdkowaniem zbioru twierdze stanowicych dorobek nauki. Dla jasnoci wywodu, rozumowanie dedukcyjne polega na wyprowadzeniu z jednego lub wikszej liczby zda jakiego nastpstwa, tj. zdania, które z tamtych wynika logicznie. Metoda indukcyjna za, to sposób postpowania właciwy naukom technicznym polegajcy na dokonywaniu obserwacji, dowiadcze i eksperymentów, wyprowadzaniu uogólnie z ustalonych faktów, formułowaniu hipotez i ich weryfikacji. Kada nauka szczegółowa posiada własn metodologi nauk. METODYKA BADA to zbiór norm (przepisów) okrelajcych swoiste dla danej nauki sposoby postpowania dla osignicia okrelonego celu naukowego. METODA jest to sposób działania stosowany wiadomie dla realizacji zamierzonego celu badawczego, moliwy do wielokrotnego powtarzania w podobnych przypadkach. WIEDZA (naukowa lub utylitarna) to uporzdkowany zbiór informacji wytworzonych przez człowieka w wyniku jego zwizków z przyrod lub systemami abstrakcyjnymi jakie sam tworzy. Wiedz naukow charakteryzuje :

10 - systematyczne wyjanianie badanych prawidłowoci, - ujawnianie zwizków midzy zdaniami zawierajcymi informacje wiedzy utylitarnej (zdroworozsdkowej), - okrelanie granic błdów midzy faktami z teorii a danymi z bada eksperymentalnych, - wiksza łatwo negowania twierdze wiedzy naukowej ni pogldów wiedzy utylitarnej, - formułowanie wniosków na podstawie metod bada naukowych. Wiedz utylitarn charakteryzuje wiksza nieokrelono, przejawiajca si : - w nieostroci terminów, - w braku precyzji w charakteryzowaniu rónic midzy przedmiotami, - w sdach i pogldach nie opierajcych si na metodzie naukowej, - w braku kontroli pogldów metodami naukowymi. Z punktu widzenia metodologii nauk technicznych wiedza naukowa gromadzi informacje poznawcze, uprzednio rozumowo i empirycznie uzasadnione przez nauk. NAUKA (w sensie treciowym) jest to gotowy wytwór okrelonej działalnoci badawczej. Okrela j system naleycie uzasadnionych twierdze i hipotez zawierajcych wiedz o zjawiskach i prawidłowociach danej dziedziny rzeczywistoci, o sposobach jej badania i praktycznego przekształcania przez człowieka. Zawiera te zasób obiektywnej wiedzy o przyrodzie, człowieku i społeczestwie oraz o prawach ich zmian i rozwoju. NAUKA (w sensie funkcjonalnym) jest to ogół czynnoci składajcych si na działalno badawcz, prowadzc do tworzenia i rozwijania nauki w sensie treciowym, zgodnie z metodami zapewniajcymi obiektywne, zasadne i uporzdkowane poznanie danej dziedziny rzeczywistoci. NAUKA (w sensie rzeczowym) jest to zespół kadr wraz z baz materialno-techniczn, który prowadzi jedn z dziedzin działalnoci społecznej, a mianowicie działalno badawcz. ORGANIZACJA PLACÓWEK NAUKOWYCH. Naczelnym organem administracji pastwowej odpowiedzialnym za sterowanie rozwojem polskiej nauki jest Ministerstwo Edukacji Narodowej. Do zada jego naley kierowanie placówkami naukowymi, jak i koordynowanie prac naukowych, finansowanych przez Komitet Bada Naukowych, prowadzonych przez placówki podległe innym resortom. Placówki naukowe skupione s zasadniczo w trzech pionach: * Polska Akademia Nauk jest najwysz instancj naukow w Polsce inspirujc i prowadzc badania naukowe, a take reprezentujc polsk nauk w kontaktach midzynarodowych. * Szkolnictwo Wysze podległe Ministerstwu Edukacji Narodowej i ministerstwom resortowym, prowadzce zarówno działalno naukowo-dydaktyczn jak i naukowobadawcz. * Placówki resortowe, branowe lub terenowe. Do tej grupy zalicza si instytuty naukowo-badawcze, centralne laboratoria, orodki badawczo-rozwojowe, zakłady bada i dowiadcze, biura studiów i projektów, biura konsultacyjne. Placówki te podlegaj rónym ministerstwom, centralnym urzdom, organizacjom społecznym lub władzom terenowym. Poza tym naley wymieni jeszcze: - placówki obsługi nauki-s to: biblioteki naukowe, archiwa, muzea, orodki informacji naukowej, technicznej i ekonomicznej, biura dokumentacyjne, orodki normalizacji, orodki wynalazczoci i ochrony praw własnoci;

11 - specjalistyczne towarzystwa naukowe np. Polskie Towarzystwo Ekonomiczne(PTE), Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej (PTDT), które prowadz działalno naukow oraz upowszechniaj osignicia naukowe i propaguj postp techniczny; - rady naukowo-techniczne ministerstw, urzdów centralnych i wojewódzkich, które wytyczaj kierunki bada stosowanych i prac wdroeniowych. Nowoci w tym wzgldzie s powoływane coraz czciej rónego typu orodki prywatne (szkoły wysze, colleges, itp.) zwane czsto "społecznymi". Główny ciar prac naukowych spada na barki pracowników naukowo-badawczych i naukowo-dydaktycznych. Do tej grupy pracowników zaliczane s osoby zajmujce stanowiska: profesora (zwyczajnego i nadzwyczajnego), docenta (okresowo), adiunkta, starszego asystenta i asystenta. W Polsce przyznawane s dwa stopnie naukowe: doktora i doktora habilitowanego. Najwybitniejsi przedstawiciele nauki uzyskuj stopnie Członka Korespondenta PAN lub Członka Rzeczywistego Polskiej Akademii Nauk. 1.4 Metody bada naukowych Istnieje wiele metod badania naukowego, które mona pogrupowa nastpujco: * metoda intuicyjna(heurystyczna); * metoda obserwacyjna; * metoda dowiadczalna; * metoda eksperymentalna; * metoda statystyczna; * metoda symulacyjna; * metoda analizy logicznej; * inne. Specyfika rónych dziedzin nauki wykształciła swoiste narzdzia badawcze preferujce okrelone metody badawcze, niekiedy łczce w sobie kilka metod, a szczególnie wykorzystujce metod intuicyjn prawie w kadym przypadku. Metoda obserwacyjna jest to sposób prowadzenia bada, w którym obserwacja naukowa, traktowana jako proces uwanego i celowego spostrzegania, nie pociga za sob zmian w badanym zjawisku. Czsto w metodzie obserwacyjnej uywa si instrumentów ułatwiajcych obserwacje. Metoda dowiadczalna opiera si na z góry zaplanowanych dowiadczeniach, składajcych si na proces badania naukowego. Badacz posiada w tym przypadku pewn wiedz z zakresu matematycznego modelowania badanych zjawisk lub objektów. Metoda eksperymentalna polega na czynnej modyfikacji zjawiska lub obiektu bada, celem poznania zalenoci midzy osobnymi składnikami, bd warunkami przebiegu badanego zjawiska lub zmian cech objektu. W tym przypadku badacz oprócz wiedzy z modelowania matematycznego objektu/zjawisk ma moliwo czynnej ingerencji w badane stany lub cechy obiektów/zjawisk i badanie to jest wspomagane technik rejestracji i przchowywania danych. Do metod eksperymentalnych zalicza si: * eksperyment czynny - gdzie czynna ingerencja w stany badanego obiektu/zjawiska pozwala jednoznacznie odwzorowa przebieg zmiennoci wielkoci opisujcych badane objekty/zjawiska; * eksperyment bierny - polegajcy na biernej obserwacji obiektu/zjawiska i opisem jego metodami statystyczno-matematycznymi. * eksperyment bierno-czynny - łczcy w sobie elementy eksperymentu czynnego i eksperymentu biernego.

12 Metoda statystyczna - pozwala ocenia fakty zmiennoci jednostkowej cech znamionujcych wiele cech przedmiotów/zjawisk tego samego rodzaju. Stosuje si j do opracowania dostatecznie wielkiego materiału spostrzee dotyczcych danego zjawiska zmiennego i podanie uogólnie naukowych. Umoliwia badanie problemu rozsiewu jednej cechy zmiennej lub badanie problemu współzalenoci (korelacja, regresja) dwu lub wikszej liczby cech zmiennych. Metoda statystyczna czsto ma charakter pomocniczej techniki w obserwacji, dowiadczeniu lub eksperymencie. Metoda symulacyjna polega na komputerowym badaniu zachowa obiektu lub przebiegu zjawiska przy modelowanych parametrach modelu matematycznego. Słuy do sprawdzania słusznoci załoe przyjtego modelu i okrelenia przyszłych zachowa w złoonych warunkach. Wypracowuje dane do realizacji bada eksperymentalnych. Metoda analizy logicznej - polega na umysłowym eksperymentowaniu za pomoc wielkoci dokładnie ustalonych celem ustalenia ich wzajemnych relacji. Analiza logiczna naley do podstawowych operacji mylenia pojtego jako rozwizywanie problemów. Badanie naukowe jest to ogół czynnoci, w obrbie pracy naukowej, od powzicia i ustalenia problemu, a do opracowania materiałów włcznie, jednake bez czynnoci pisania pracy. Ustalenie tematu jako problemu, analiza dokona w literaturze problemu oraz poprawne przyjcie metody roboczej - to główne etapy działania przed badaniami właciwymi. W nich to uzyskuje si materiał naukowy do dalszego opracowania. Wymagaj one czsto przeprowadzenia setek jednakowych pomiarów, a z tym zwizanej "benedyktyskiej" cierpliwoci. W badaniach właciwych naley zadba o prawidłowe ustawienie i funkcjonowanie aparatury, pomiary, ich odczyty, obserwacje i porównania wielkoci naley wykona z naleyt starannoci i dokładnoci. METODA NAUKOWA Metod naukow nazywa si ogół czynnoci i sposobów niezbdnych do rozwizywania problemów naukowych, pisarskiego ich opracowywania oraz oceny krytycznej wyników tych działa. Główne składniki metody naukowej bdce zarazem głównymi etapami pracy naukowej obejmuj: * uzasadnienie problemu i wyłuszczenie zagadnie pochodnych; * krytyka problemu w nawizaniu do dotychczasowych osigni danej dziedziny; * wyłuszczenie niezbdnych hipotez, załoe lub twierdze; * ustalenie metod roboczych, których opisowe ujcie nazywa si metodyk bada; * przeprowadzenie bada rozpoznawczych, stanowiskowych i zasadniczych; * opracowanie szczegółowe materiałów zebranych w toku bada; * opracowanie syntetyczne wyników bada na podstawie opracowania szczegółowego; * pisarskie opracowanie przebiegu i wyników bada w formie przystpnej dla recenzenta, promotora czy te czytelnika o okrelonym poziomie pzrygotowania; * krytyczne ustosunkowanie si do przebiegu własnych bada i uzyskanych wyników. Wród prac naukowych rozrónia si prace: koncepcyjne, analityczne i syntetyczne, przyczynkowe i problemowe, teoretyczne i dowiadczalne, indywidualne i zespołowe. Teoretycznymi nazywa si prace naukowe oparte na znanych ju faktach, a zmierzajce do logicznego uporzdkowania twierdze, rozumowa i wniosków, co zazwyczaj umoliwia sformułowanie nowych problemów naukowych, zorganizowanie nowych odkry. Praca dowiadczalna utosamiana jest najczciej z prac eksperymentaln, coraz czciej ujmujc te prace wykonane w oparciu o badania statystyczne.

13 Niezalenie od rodzaju prac badawczych i stosowanych metod naukowych w rzeczywistoci spotyka si hipotezy naukowe. Hipoteza jest naukowym przypuszczeniem co do istnienia danej rzeczy lub zjawiska w okrelonym miejscu lub czasie oraz co do zwizku zalenoci danych zjawisk od innych. Hipoteza naukowa zawarta w załoeniach do rozwizywanego problemu nazywana jest hipotez robocz. Hipotezy powstaj wszdzie tam, gdzie w problemie naukowym stawiane s pytania: od czego ten fakt zaley, w jakich powstaje warunkach, czego skutkiem jest ten fakt? Od jakoci uzasadnienia problemu i przyjcia właciwych hipotez zaley jako wszystkich dalszych etapów badania, poczynajc od metody naukowej, a koczc na jakoci wyników. Wyniki bada s bowiem funkcj metody naukowej, a ta z kolei zaley od właciwego ustawienia problemu. ORGANIZACJA BADA Badania naukowe dziel si na nastpujce grupy: * badania podstawowe - s to prace naukowe prowadzone w celu rozszerzenia wiedzy, skierowane na poznanie zjawisk wiata rzeczywistego, na ustalenie ich wzajemnych zwizków i zbadanie prawidłowoci warunkujcych te zwizki. Prace te nie maj na celu bezporedniego zastosowania praktycznego. * badania stosowane s to prace naukowe podporzdkowane okrelonemu celowi praktycznemu, prowadzce do wykorzystania wyników prac badawczych podstawowych. Celem tych prac moe by np. dowiadczalne sprawdzenie wyników prac podstawowych, opracowanie załoe konstrukcji, technologii wytwarzania lub eksploatacji. * prace rozwojowe - prowadzone w celu sprawdzenia prawidłowoci rezultatów osignitych w pracach naukowo-badawczych wykonywane w okresie poprzedzajcym decyzje o zastosowaniu ich wyników w praktyce. Do prac rozwojowych zalicza si te prace z zakresu normalizacji, unifikacji i typizacji wyrobów, urzdze lub procesów technologicznych. * prace wdroeniowe - s to prace zwizane z uruchomieniem produkcji nowych i modernizowanych wyrobów, lub zastosowaniem nowych metod wytwarzania (nowej technologii, organizacji produkcji, mechanizacji i automatyzacji). Przygotowania organizacyjne podjcia bada obejmuj: wstpne ustalenie problemu, załoenia odnonie metody badawczej, przygotowanie wniosku badawczego a take potrzeby aparatury, harmonogram bada, potrzeby finansowe, materiałowe, potrzebne zatrudnienie, usługi obce itd. Wniosek badawczy precyzuje złoono problemu, temat zadania, ustala kierownika i wykonawców projektu, a take instytucje współpracujce. We wniosku opisuje si genez pracy, jej cel, program i sposób realizacji, wymagane warunki dla realizacji pracy oraz spodziewane efekty.wniosek zawiera równie harmonogram bada i preliminarz budetowy. Zmodernizowany w Polsce system pozyskiwania rodków na badania naukowe przewiduje moliwo wystpowania z wnioskami o tzw. GRANTY, indywidualne, celowe i zadaniowe, które finansowane s przez Komitet Bada Naukowych. Zakoczenie bada właciwych wymaga szeregu czynnoci organizacyjnych, obejmujcych: sprawozdawczo, rozliczenie z zakupionej aparatury i maszyn, rozliczenie z umów i ostateczne rozliczenie finansowe.

14 ... ustal chorob na podstawie symptomów, dyskryminant i syndromów... ROZDZIAŁ II ZMIANY STANU MASZYN 2.1 Wstp Wikszo bada, realizowanych w ramach wykonywanych prac dyplomowych przez słuchaczy wydziałów mechanicznych, dotyczy maszyn, zmian ich stanu technicznego lub charakteru procesów fizyko-chemicznych, towarzyszcych ich funkcjonowaniu. Zasadne zatem jest przedstawienie w tym rozdziale maszyny jako obiektu bada, procesów destrukcyjnych maszyny i ich ewolucji oraz ogólnych zasad kształtowania jakoci maszyn. 2.2 Maszyna jako obiekt bada Obiekty bdce przedmiotem rozwaa w teorii i praktyce bada zmian ich stanu, w zalenoci od potrzeb, s traktowane zamiennie jako: urzdzenia, maszyny, systemy, obiekty. Termin "maszyna" stosuje si do urzdze, zawierajcych mechanizm lub zespół mechanizmów, słucy do przetwarzania energii lub wykonania okrelonej pracy mechanicznej. Maszyna jest przetwornic energii pobierajc lub wytwarzajca energi mechaniczn. Cech charakterystyczn dla funkcjonujcej maszyny jest ruch. Na ogół kada maszyna składa si z pewnych elementów (czci, podzespołów), podział ten jest jednak wzgldny, uzaleniony od rónych potrzeb, np. technologicznych, ekonomicznych, konstrukcyjnych, itp. Kada maszyna charakteryzuje si pewnymi cechami ogólnymi, a mianowicie: - ma okrelone przeznaczenie (zbiór zastosowa); - ulega uszkodzeniom i wymaga obsługiwa technicznych; - moe by celowo wykorzystana przez człowieka; - przechodzi w swoim istnieniu cztery kolejne fazy: wartociowania, konstruowania, wytwarzania i eksploatacji; - moe by modernizowana; - moe szkodzi człowiekowi i rodowisku. Kade urzdzenie, a take grupa urzdze, mona take rozpatrywa jako system. W systemie uwzgldnia si istnienie składajcych si na elementów i zachodzcych midzy nimi powiza. Uwzgldnianie wpływu tych powiza na własnoci obiektu i jego stan ma czsto bardzo istotne znaczenie i nazywane jest "podejciem systemowym". System moe obejmowa szereg urzdze współpracujcych ze sob lub te zespół czynnoci dotyczcych jakiego urzdzenia, np. system przegldów biecych, okresowych, napraw głównych. Systemowy opis umoliwia te uwzgldnienie człowieka i jego roli w działaniu urzdze technicznych, co w praktyce prowadzi do systemów antropotechnicznych. Na podstawie aktualnego stanu wiedzy i stosowanych w praktyce metod oceny, własnoci ogólne ujawniajce istnienie i sposób funkcjonowania maszyn mona sklasyfikowa ich

15 podobiestwo w uporzdkowane zbiory za pomoc nastpujcych cech: jakoci, funkcjonalnoci, efektywnoci i niezawodnoci. Wartoci tych cech (charakterystyk) mog by przedstawione jako jednokolumnowe wektory, których współrzdnymi s na ogół miary lub cigi miar, okrelajcych własnoci maszyny. Jako rozumiana jako ogół cech i właciwoci maszyny decydujcych o jej zdolnoci do zaspokojenia stwierdzonych lub przewidywanych potrzeb, okrela maszyn pod wzgldem eksploatacyjnym (mechanicznym): K = [k1, k2,..., kn] T. Poszczególne współrzdne mog reprezentowa nastpujce własnoci ogólne maszyny: * k1 - parametry techniczno-eksploatacyjne ( moc, wydajno, zuycie paliwa itp.); * k2 - czas ycia, poprawno i precyzja działania w systemie innych maszyn (mierzona wartoci błdu pomidzy efektem zamierzonym i osignitym); * k3 - trafno w stosunku do przyjtego modelu teoretycznego (mierzona wartoci błdu pomidzy parametrami załoonymi i rzeczywistymi); * k4 - stopie szkodliwego oddziaływania na rodowisko i człowieka; * k5 - stopie zakłócenia procesu funkcjonowania przez procesy towarzyszce; * k6 - nowoczesno rozwizania konstrukcyjnego (mierzona rónymi wska nikami). Funkcjonalno jest to charakterystyka maszyny opisujca j pod wzgldem prakseologicznym, traktowana jako zespół własnoci opisujcych maszyn w sferze kontaktów z uytkownikiem: P = [p1, p2,..., pm] T. Poszczególnymi współrzdnymi mog by: * p1 - własnoci ergonomiczne (np. hałas, drgania); * p2 - łatwo sterowania; * p3 - estetyka maszyny; * p4 - naprawialno maszyny; * p5 - łatwo transportu; * p6 - podatno obsługowa maszyny. Efektywno jest to charakterystyka maszyny opisujca j pod wzgldem ekonomicznym: C = [c1, c2,..., ck] T. Poszczególne współrzdne mog reprezentowa nastpujce ogólne własnoci maszyny: * c1 - koszt wyprodukowania jednostki wytworu przez maszyn; * c2 - koszt obsługiwania maszyny; * c3 - pobór energii (surowca, mps) dla wyprodukowania jednostki produktu; * c4 - sprawno maszyny; * c5 - podatno eksploatacyjna maszyny; * c6 - szybko działania maszyny. Niezawodno jest to zespół właciwoci opisujcych gotowo obiektu i wpływajce na ni: nieuszkadzalno, obsługiwalno i zapewnienie rodków obsługi. Charakterystyka ta opisuje zgodno funkcjonowania maszyny z wymaganiami dotyczcymi trwałoci i bezawaryjnoci: R = [r1, r2,..., rs] T. Poszczególne współrzdne mog reprezentowa nastpujce własnoci ogólne maszyny: * r1 - prawdopodobiestwo poprawnej pracy w okrelonym czasie; * r2 - zuywanie si elementów w jednostce czasu; * r3 - zmczenie elementów i połcze w jednostce czasu; * r4 - złoono konstrukcyjna maszyny; * r5 - sposób i liczba elementów rezerwowania; * r6 - uszkadzalno maszyny w czasie. Dla poprawnego scharakteryzowania własnoci i zjawisk zachodzcych w maszynach (urzdzeniach) podczas ich funkcjonowania, a szczególnie zjawisk prowadzcych do powsta-

16 wania uszkodze potrzebne s wiarygodne dane o funkcjach roboczych poszczególnych elementów i warunkach ich pracy, co wie si z potrzeb klasyfikacji urzdze. Urzdzenia mona podzieli pod rónymi wzgldami na klasy, rodzaje i typy, przy czym w aspekcie bada wygodnie jest stosowa podział przedstawiony w tablicy 1. W urzdzeniach technicznych mona wyróni : * elementy aktywne, które bezporednio uczestnicz w przemianie energii, przekazywaniu mocy, przetwarzaniu rodzajów ruchów roboczych na inne ich rodzaje, przenoszeniu obcie, itp.; * elementy bazowe, które ustalaj prawidłowe rozmieszczenie elementów aktywnych oraz elementów wspomagajcych, np. korpusy, prowadnice, ramy; * elementy wspomagajce, które zabezpieczaj urzdzenia od przecie lub przekroczenia stanów granicznych. TABLICA 1 Klasyfikacja urzdze. Kryterium klasyfikacji Klasa urzdze 1. Wymóg planowania eksploatacji urzdzenia podstawowe urzdzenia pomocnicze urzdzenia energetyczne 2. Wzgld cybernetyczny (przetwarzajce energi) urzdzenia informatyczne (przetwarzajce informacje) urzdzenia I rodzaju 3. Wzgld prakseologiczny (podstawowe ze wzgldu na cel) urzdzenia II rodzaju (zabezpieczajce) 4. Krotno uytku urzdzenia jednokrotnego uycia urzdzenia wielokrotnego uycia 5. Zdolno do poruszania si urzdzenia przewone (samoprzewone) urzdzenia stacjonarne 6. Podatno na napraw urzdzenia naprawialne urzdzenia nienaprawialne 7. Liczba realizowanych funkcji urzdzenia jednofunkcyjne urzdzenia wielofunkcyjne (kombajny) Przydatno kadego obiektu okrela zbiór jego cech i charakterystyk zwizanych z jego przeznaczeniem oraz wymagania eksploatacyjne. Wymagania w stosunku do poszczególnych cech i charakterystyk obiektu zmieniaj si w czasie, zalenie od postpu technicznego i zapotrzebowania społecznego. Sprecyzowanie funkcji uytkowych oraz przeprowadzenie klasyfikacji cech (własnoci) obiektu jest moliwe metodami badawczymi. Najczciej stosowany jest nastpujcy podział cech (rys.2.1) : * cechy krytyczne, decydujce o stopniu zagroenia dla ycia lub zdrowia ludzkiego, zagroeniu rodowiska, zagroeniu układów współpracujcych oraz całkowitej utracie wartoci uytkowej obiektu (wyrobu), podlegajce monitorowaniu; * cechy wane, posiadajce istotne znaczenie dla oceny stanu (przydatnoci) obiektu, okrelajce zagroenia dla konstrukcji, zmieniajce si odwracalnie w czasie eksploatacji; * cechy małowane, powodujce nieistotne i odwracalne zmniejszanie efektywnoci funkcjonowania obiektu. Przedstawione cechy ze wzgldu na metod oceny mona podzieli na:

17 * cechy mierzalne, dajce si zmierzy i okreli ich warto nominaln i graniczn; * cechy niemierzalne, których ocen dokonuje si jedynie organoleptycznie. Ocena cech krytycznych jest prowadzona najczciej w formie monitorowania w odniesieniu do kadej z nich osobno i stanowi podstaw do wyłczenia obiektu z eksploatacji, przy nie spełnieniu wymaga którejkolwiek z cech. Wartoci nominalne oraz graniczne dla tych cech s okrelane przez odpowiednie normy, lub s okrelane przez uytkownika. cechy mierzalne niemierzalne krytyczne wane małowane pomijalne Rys.2.1 Podział cech opisujcych obiekt. Cechy wane s podstaw oceny aktualnego stanu badanego obiektu i wytyczaj za- kres i potrzeby czynnoci obsługowych i naprawczych. 2.3 Zuyciowe procesy dynamiczne. Przebieg procesów zuyciowych zachodzcych w maszynie jest uzaleniony od: - losowo zmiennych własnoci pocztkowych maszyny; - losowo zmiennych w czasie wartoci czynników wymuszajcych (roboczych i zewntrznych) działajcych na maszyn. Szczególnie istotne znaczenie dla maszyn ma rozpatrywany łcznie zbiór czynników zewntrznych i wewntrznych, zwizanych z funkcjonowaniem maszyny. Praca maszyny zwizana jest z przetwarzaniem energii w prac mechaniczn i zwizana jest z siłami, którymi oddziaływuj na siebie jej elementy. W trakcie działania maszyny w parach kinematycznych wystpuj reakcje od przyłoonych sił, wynikajce z nałoonych geometrycznych i kinematycznych wizów. W elementach ogniw i par kinematycznych powstaj zmienne naprenia mechaniczne. Siły w ogniwach par kinematycznych przekazywane s: - bezporednio, przez styk powierzchniowy (pary nisze), liniowy lub punktowy (pary wysze); - porednio, za pomoc lotnych i ciekłych składników (systemy pneumatyczne, hydrauliczne lub warstwa smaru); - bezstykowo, siły magnetyczne. Mamy tu wic do czynienia z okresem lub cyklem oddziaływania czynników, stanowicym cig zmian poziomów, rodzajów i iloci czynników w rozpatrywanym odcinku czasu. Funkcjonowanie maszyny jest charakteryzowane nastpujcymi cyklami: - cykl kinematyczny, w trakcie którego wiodce ogniwo łacucha kinematycznego powraca do połoenia wyjciowego; - cykl technologiczny, w trakcie którego robocze ogniwo (organ roboczy) kolejno połczy si i rozłczy z obiektem oddziaływania (obrabianym tworzywem, ładunkiem); - cykl roboczy, w trakcie którego uwzgldnia si ponadto okres przestoju maszyny, zwizany z odłczeniem jej od obiektu oddziaływania (zaczepienie i odczepienie narzdzi, zdjcie i załoenie obrabianego przedmiotu).

18 W poszczególnych przedziałach czasowych cyklu mamy do czynienia z rónymi, uwarunkowanymi funkcjonowaniem maszyny, czynnikami wymuszajcymi lub z tymi samymi czynnikami o rónym stopniu oddziaływania. Specyfikacj czynników wpływajcych na zmian zachowania si systemu mechanicznego (maszyny) nazywa si charakterystyk eksploatacyjn, przy czym szczególne znaczenie posiadaj czynniki ogólnie okrelane jako obcienia (siły napdzajce, reakcje). Umowne klasy obcie przedstawiono na rys.2.2, przy czym kompleks czynników wymuszajcych uwarunkowanych funkcjonowaniem systemu mechanicznego jest kombinacj czynników wewntrznych i zewntrznych, utrudniajcych uproszczone podziały i komplikujc modelowanie logiczno-matematyczne. Ze wzgldu na to, e czynniki wymuszajce działajce na obiekt maj charakter losowy i własnoci pocztkowe obiektu s zmiennymi losowymi, analiza fizyki uszkodze i wyznaczenie prawdopodobiestwa wystpienia uszkodzenia nale do trudnych zagadnie. obcienia systemów mechanicznych długotrwałe cigłe stałe statyczne skupione krótkotrwałe okresowe ustabilizowane dynamiczne rozłoone chwilowe cykliczne monotoniczne skokowe Rys.2.2 Podział obcie systemów mechanicznych. 2.4 Model destrukcji maszyn. W myl ogólnej teorii systemów maszyn mona traktowa jako otwarty system działaniowy z przepływem masy, energii i informacji, celowo skonstruowany dla wykonania okrelonej misji. S to wic układy transformujce energi, z nieodłczn jej dyssypacj wewntrzn i zewntrzn. Tak wic wejciowy strumie masy (materiału), energii i informacji jest przetwarzany na dwa strumienie wyjciowe, energi uyteczn w postaci innej podanej jej formy lub te produktu bdcego celem projektowym danego obiektu. Drugi strumie to energia dyssypowana, czciowo eksportowana do rodowiska, a czciowo akumulowana w obiekcie jako efekt rónych procesów zuyciowych zachodzcych podczas pracy maszyn i urzdze. Zaawansowanie tych procesów zuyciowych determinuje jako funkcjonowania kadego obiektu i okrela jego stan techniczny. Maszyny, urzdzenia, konstrukcje mechaniczne s to zatem: otwarte układy mechaniczne transformujce energi przy ograniczeniach jej wewntrznej dyssypacji, co pokazano modelowo na rys.2.3.

19 UKŁAD MECHANICZNY N we N wy moc uyteczna ND moc procesów resztkowych ED (θ) EDB η= sprawno przetwarzania energii Rys.2.3 Model przepływu i transformacji energii i mocy w maszynie. Wewntrzna dyssypacja energii ND wynika z tytułu (Ni): zmczenia powierzchniowego i objtociowego, tarcia łcznie z frettingiem, erozji w strumieniu czstek, korozji wszelkiego rodzaju oraz płynicia w wysokich temperaturach i pełzania przy duych obcieniach. Te wszystkie procesy składaj si na sumaryczn energi dyssypowan ED. Wielko tej energii lub lepiej intensywno dyssypacji czyli moc ND zaley od czasu działania obiektu θ oraz od mocy dyssypacji zewntrznej V(θ). Słuszne s zatem podane niej zalenoci: N D = ( 1 η) Ni - moc dyssypowana (2.1) oraz zawansowanie zuycia proporcjonalne do energii dyssypacji wewntrznej układu, której warto maksymalna jest ograniczona zalenoci: Z( Θ) ED( Θ, V ( Θ,...)) EDb (2.2) gdzie: Edb-graniczna warto dyssypowanej energii tu przed zniszczeniem maszyny. W takim razie przy cigłym uytkowaniu: Z(θ) ED(θ...) N 0 N i α tgα = ND(...) czas ycia obiektu θb Rys.2.4 Przebieg zuycia i zmiany energii w czasie ycia obiektu. zmiany zuycia Z(θ) ND (...) θ EDb, proporcjonalne do zmian energii, dla 0 Θ Θ b daj liniowy model destrukcji, co pokazano na rys.2.4. Analizujc proces powstawania i ycia obiektu mona w prosty sposób okreli od czego zaley energia (moc) dyssypacji E D : ED( Θ, V ( Θ ), K, W, R, N) - dla obiektów naprawialnych (2.3)

20 gdzie: Θ - czas ycia obiektu, V(Θ) - moc procesów resztkowych (temperatura, drgania - zwikszajce intensywno (moc) dyssypacji (zuywania); K - jako (poziom) konstruowania, W - jako (poziom) wytwarzania, R - intensywno obcie ruchowych, N - jako napraw i obsługiwa technicznych. Przyjmujc dalej załoenie o istniejcej relacji przyczynowo-skutkowej pomidzy procesami zuyciowymi a generowanymi symptomami stanu, okrelanymi z procesów resztkowych np. drganiowych, mona zapisa zaleno: V ( Θ) Z( Θ) = E D ( ) (2.4) czyli: V ( Θ) V0 ( K, W, R, N ) + βe D ( Θ, V ( Θ), K, W, R, N ) V0 ( ) + βn D ( ) Θ E Db (2.5) gdzie: β - stratno tribowibroakustyczna, szacowana wstpnie jako: β = Φ( η) << 1; (dla maszyn przyjmowana β ). W takim razie przyjmujc róniczkowy model destrukcji otrzymuje si: dv ( Θ) = β de [ Θ, V ( Θ), K, W, R, N] (2.6) D gdzie: β - jest współczynnikiem sprzenia dyssypacyjnego. Procesy zuyciowe i dyssypacja energii w maszynie z tytułu ich istnienia s okrelane zalenociami [1,2]: 1. ZMCZENIE: - objtociowe (szczeliny): b a E D1 = 3 n σ k n = f ( Θ) dt f Θ gdzie: σa - amplituda napre, n - ilo cykli, f - czstotliwo, θ - czas. - powierzchniowe (pitting - pary kinematyczne): 1 (2.7) 3 E = C P n (2.8) D2 1 gdzie: P - nacisk jednostkowy; - fretting (+ korozja), złcza nieruchome: E D3 = Czk0 gdzie: A - amplituda drga. 2. CIERANIE (pary kinematyczne): p k p 1 + k2 A p n (2.9) f 1 E D4 = C3 k3 Re p U Θ (2.10) gdzie: U - prdko wzgldna, Re - granica plastycznoci. 3.EROZJA (elektromechaniczna/mechano/chemiczna/kawitacyjna/ziemna): E = C B Θ U D5 5 gdzie: U - prdko strugi, b(θ) - wykładnik kawitacji. 4.PEŁZANIE: E b( Θ) (2.11) σ C E e T f d = + (, ) σ Θ (2.12) D6 6 gdzie: T - temperatura, E - moduł Younga, σ - naprenie.

21 Wielkoci sterujce zuyciem: σ, p, U maj cz dynamiczn, proporcjonaln do V ( Θ ), traktowan jako moc procesów resztkowych, co okrela zaleno: E = E ( V, Θ, k R, U, p, σ, T, ) D D2 j e m m m = E ( Θ, V ( Θ), K, W, R, N ) = Θ 0 D N ( Θ, V ( Θ ), K, W, R, N ) dθ oraz: V ( Θ) = V ( Θ 0 Θ ) Tak wic: D , traktowane jako moc procesów b N D ( Θ) V ( Θ) resztkowych. (2.13) (2.14) Zwykle w diagnostyce i innych badaniach maszyn mierzymy symptomy stanu S: 1 γ S = φ X V, γ > 0 (2.15) jeli np. γ = z to mierzymy prdko drga maszyny, jako symptom jej stanu technicznego. Tak wic wic model ewolucji symptomu destrukcji maszyny mona okreli jako: za w ogólnoci : γ S( Θ) = S Θ 0 1 Θ, b 1 S = V γ (2.16) 0 0 S0 ( K, W, R, N ) S( Θ) = 1 Θ Θ ( K, W, R, N ) b 1 0 Θ Θ b, γ > 0 1 γ (2.17) gdzie: K - poziom konstrukcji, W - technologia wytwarzania, R - ruch, obcienia, N - naprawy. Wnioski z obserwacji obiektów rzeczywistych, które prowadz do opisu modelu destrukcji obiektu w postaci równania róniczkowego s nastpujce: - procesy resztkowe steruj intensywnoci zuywania : E D ( Θ, V ( Θ), ) ; - wzrost mocy procesów resztkowych zachodzi jako efekt przyrostu energii traconej : dv ( Θ) = β de ( Θ, V ( Θ),...) ; - całkowita energia destrukcji (dyssypacji) dla kadego obiektu jest ograniczona : 0 E D ( Θ ) E Db ; Tak wic: D [ ] dv ( Θ) = β de Θ, V ( Θ) (2.18) Θ E ( Θ, V ( Θ)) = N Θ, V ( Θ) dθ E D [ ] D D Db 0 Oznaczajc energi dyssypacji przez moc, otrzymuje si: 0 (2.19)

22 a jeli: Θ N p de [ V ] N d V d dv D Θ, ( Θ) = b ( ) Θ + Θ 0 N ( ) b const V = = mechanizm przetwarzania N V D 0 (2.20) co jest równowane: N Θ, V ( Θ) = N V ( Θ) + ε N Θ, V ( Θ) (2.21) D [ ] D[ ] [ ] znajdziemy: N D de [ V ] N d V dv D Θ, ( Θ) = D ( ) Θ + Θ (2.22) co daje: N D ( ) dv ( Θ) N d V dv = β D ( ) Θ + Θ (2.23) lub po przekształceniu: V βn D ( ) = Θ β (2.24) N D ( ) 1 Θ V Uwana analiza tego wyraenia wskazuje, e jeeli: β N ( ) D const, V to: V, jeli Θ β 1 N D ( ). Θ V V Tak wic przyrost mocy staje si nieskoczony, co jest równoznaczne AWARII. Θ N D Zatem wyraenie: Θ b β ( ) V 1 - okrela czas do awarii, (2.25) dv gdy istotnie : β = const dla danego typu maszyny, de D N oraz : ( ) D const take dla danego typu maszyny. V Mona wic przyj: 1 β N D ( ) de D ( ) = b const V dn D ( ) Θ = Θ b0 + ε f ( Θ) (2.26) Ostatecznie wic równanie róniczkowe destrukcji (lub zuycia maszyny) mona opisa zalenoci: dv β N D ( ) = dθ 1 Θ Θ b, (2.27)

23 z której mona wyznaczy ewolucj mocy procesów destrukcji w maszynie w postaci: N ( Θ) = N Θ ( Θ Θ) D D0 b b 1 (2.28) Nie wnikajc w dalsze szczegóły przedstawionego modelu destrukcji maszyny (zainteresowanych odsyłajc do ostatnich prac C.Cempla) mona dotychczasowe rozwaania podsumowa w postaci ogólnych stwierdze, inspirujcych do dalszego doskonalenia modelu, szczególnie w zakresie moliwej optymalizacji działa diagnostycznych. I tak: * rozpatrujc proste relacje eksperymentalne diagnostyki oraz tribologii, w których słuszna jest relacja:v ( Θ) Z( Θ) = E D ( ) udało si opracowa model destrukcji maszyn: V ( Θ) V ( Θ 1 = 0 1 Θ ) ; * model ten ma istotne implikacje konstrukcyjne V 0 (K,W,R,N), eksploatacyjne Θ b (K,W,R,N) i diagnostyczne : takie S =φ(v) by γ = min.; * energetyczna miara destrukcji D, zalenie od typu procesu, jest ilorazem czasów lub cykli: D = Θ I Θ ( σ ), D ni = N b ( i ) b i b σ, * otrzymany model destrukcji to uogólniony symptomowy model destrukcji z dziedziny czasu w zadan miar destrukcji: S( D) = S ( K, W, R, N )( 1 D) 0 * niezawodno symptomowa R(S) jest take miar destrukcji w kategoriach: D resztkowego potencjalu szkodzen; Θ R( S) = resztkowego czasu zycia; Θb n pozostalej liczby cykli. N b * istnieje moliwo uogólnienia modelu destrukcji maszyn na system produkcyjny i reprodukcji technologii. Przedstawiony tu model destrukcji układu transformujcego energi mona stosowa do opisu zmian stanu technicznego zarówno całego obiektu jak i jego poszczególnych podzespołów i czci. Ujawnia si przy tym fraktalna natura procesów przekształcania energii, doskonalca moliwe sposoby przybliania opisu wiata rzeczywistego. 1 γ 2.5 Ewolucja stanu technicznego maszyn. Podobiestwo zuywania si rónego typu maszyn i ich elementów skłania do poszukiwania ogólnych modeli ewolucji ycia, odwzorowywanych obserwowanymi symptomami stanu. Jest to moliwe dla modeli budowanych na podstawie rozwaa fizykalnych i energetycznych, dla których znane s ju zasady przepływu i transformacji energii. Zuycie maszyn i innych obiektów technicznych przebiega zatem jakociowo podobnie, niezalenie od natury zuycia, co pozwala na stosowanie w badaniach modeli ewolucji symptomów zuycia [5]. Zuycie tych obiektów to jedynie ewolucja ich degradacji powodowana wewntrzn akumulacj energii dyssypowanej podczas ich uytkowania. Tworzone modele takich obiektów oparte o przepływ i transformacj energii dobrze ujmuj

24 ewolucj symptomów stanu (degradacji) szerokiej klasy obiektów. Intensywno degradacji obiektu zaley od wielu czynników natury konstrukcyjnej i eksploatacyjnej, okrelanych jako składowe wektora logistycznego. Maszyna widziana jako procesor energii ma jedno wejcie zasileniowe i dwa wyjcia: mocy przetworzonej (energii, produktu) oraz mocy (energii) dyssypowanej zewntrznie. Cz energii dyssypowanej jest akumulowana wewntrznie dajc w efekcie degradacj struktury wewntrznej, a co za tym idzie degradacj stanu obiektu. Miernikiem zaawansowania degradacji wewntrznej jest ewolucja eksportowanej mocy dyssypacji (strat)- V, zalenej równie od składowych wektora logistycznego L. Mona wic moc dyssypacji procesów resztkowych maszyny zapisa w postaci: V = V(θ, L), gdzie θ jest czasem ycia (działania, eksploatacji) obiektu oraz θb czasem do awarii (przeycia systemu). Zatem: V ( θ θ, L) = V ( L) ( θ ( L) ) (2.29) Jak wiadomo z obserwacji ruchu maszyn wikszo procesów resztkowych V(θ, L) jest nie obserwowalna i praktycznie dostpna jest tylko pewna grupa takich symptomów. Zatem obserwujc dostpny pomiarowo symptom stanu obiektu S(θ, L) naley zdawa sobie spraw z procesu przekształcania i filtracji informacji na drodze proces degradacji-symptom stanu obiektu. T operacj przekształcania i filtracji informacji symbolicznie mona zapisa w postaci: S V = Φ( ) = Φ( θ, L) (2.30) S0 V0 Dla wikszoci modeli symptomowych istnieje prosty zwizek midzy symptomow krzyw ycia a resztkowym czasem ycia D(S) = 1 - D(S), zwanym te potencjałem uszkodzenia. Dla grupy eksploatowanych obiektów niezawodno symptomowa jest równowana redniemu resztkowemu czasowi ycia obiektu: R( S) D( S) (2.31) Okrelanie niezawodnoci maszyn wymaga przeprowadzenia statystycznych bada zmian stanu obiektu za pomoc zbioru czynników w stosunkowo długim okresie czasu. Czynniki te mog ulega zmianie, co wymusza adaptacyjne okrelanie niezawodnoci, ponadto mona tu tylko wyróni dwa stany zdatnoci, co jest pewnym utrudnieniem moliwym do obejcia przy pomocy diagnostyki technicznej. Diagnostyczna obserwacja symptomu S dla N>>1 maszyn tego samego typu daje moliwo oceny procesu eksploatacji za pomoc: - redniej krzywej ycia - S(θ): S(θ) = Eω [S(θ, ω1, ω2, ω3, ω4)] (2.32) gdzie: θ - czas eksploatacji, ω1- rozrzut jakoci wytwarzania, ω2 - rozrzut obcienia roboczego, ω3 - rozrzut jakoci wykonanych napraw, ω4 - rozrzut posadowienia; - gstoci rozkładu symptomu - p(s): b = p(s) = p (θ) ds ( Θ) d( Θ) - niezawodnoci symptomowej - R(S): 1 (2.33) R(S) = p( S ) ds. (2.34) 0 0 S Wyznaczenie niezawodnoci symptomowej jest wic moliwe w oparciu o gsto rozkładu mierzonego symptomu (rys.2.5).na rysunku pokazano przykładowe przebiegi symptomowej