WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 |

«проблемы техники и технологии Научно-технический журнал Издается с 1995 года Учредитель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Выходит шесть раз в год ...»

-- [ Страница 1 ] --

Инновации и ка

Фундаментальные и прикладные

проблемы техники и технологии

Научно-технический журнал

Издается с 1995 года Учредитель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Выходит шесть раз в год высшего профессионального образования

№ 4 (306) 2014 «Государственный университет - учебно-научно-производственный

комплекс» (Госуниверситет - УНПК) Июль-август Содержание Редакционный совет Голенков В.А. д-р техн. наук, проф., председатель Естественные науки Пилипенко О.В. д-р техн. наук, Желтков В.И., Чадаев Ю.А. Динамические состояния продольно-сжатых неоднородных стержней….. 3 проф., зам. председателя Лавит И.М., Нгуен Ван Чыонг Сверхзвуковой нелинейный флаттер консольно защемленной Радченко С.Ю. д-р техн. наук, прямоугольной пластинки……………………………………………………………………………………… 8 проф., зам. председателя Абдрахимов Р.Р., Сапожников С.Б., Дьяконов А.А. Диспергирование углеродных нанотрубок в вязкой среде. 14 Борзенков М.И. канд. техн. наук, доц., Михеев А.В., Степанов Ю.С., Барсуков Г.В., Журавлева Т.А. Моделирование напряженно-деформированного секретарь состояния твердой частицы при внедрении в преграду со сверхзвуковой скоростью………………………... 18 Астафичев П.А. д-р юрид. наук, проф .

Моделирование технологических процессов Иванова Т.Н. д-р техн. наук, проф .

Киричек А.В. д-р техн. наук, проф. Горбунов А.А., Припадчев А.Д. Имитационное моделирование дополнительных аэродинамических Колчунов В.И. д-р техн. наук, проф. поверхностей крыла воздушного судна……………………………………………………………………… 24 Константинов И.С. д-р техн. наук, проф. Андрианов С.Б., Долгов В.Б. Моделирование зоны резания при внутреннем шлифовании…………… 32 Лобанов И.Е. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена перманентно закруНовиков А.Н. д-р техн. наук, проф .

ченного внутри круглой трубы потока………………………………………………………………………...

–  –  –

The journal is on the List of the peer-reviewed journals and editions stated by the High Attestation Commission at the Ministry of Education and Science of the Russian Federation for the publication of the main scientific results of the thesis for the academic degree .

_______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 539.3:539.384.4 В.И. ЖЕЛТКОВ, Ю.А. ЧАДАЕВ

ДИНАМИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ ПРОДОЛЬНО-СЖАТЫХ

НЕОДНОРОДНЫХ СТЕРЖНЕЙ

Рассматривается упругий неоднородный стержень в рамках гипотез Бернулли, нагруженнный продольной нагрузкой, не зависящей от времени. В постановке задачи учитываются квадраты углов поворота сечения, что приводит к известным уравнениям устойчивости прямых стержней, учитывающих изменение продольной нагрузки по длине. Рассмотрены граничные условия для следящей и мертвой нагрузки на концах. Приводятся безразмерные уравнения состояния. Получено аналитическое выражение для фундаментального решения задачи о свободных поперечных колебаниях однородного стержняпри постоянном градиенте продольной нагрузки и сформулирован метод последовательных приближений для стержня переменного поперечного сечения .

Ключевые слова: сжато-изогнутый стержень, гипотезы Бернулли, метод начальных параметров, аналитические решения, последовательные приближения .

В современной технике и строительстве часто встречаются элементы конструкций, физическими моделями которых являются прямые стержни .





В ряде случаев конструкторские соображения, зачастую требования оптимальной материалоемкости и т.п., приводят к необходимости использования переменного по длине переменного сечения. Закон изменения сечения по длине может быть гладким (например, стержни равного сопротивления) или ступенчатым (например, система однородных стержней с общей осью, контур которой состоит из прямых участков и вписан в фигуру равного сопротивления. Если такой стержень нагружен продольной и поперечной нагрузками, то одной из важных является ситуация, когда продольная нагрузка – сжимающая. При этом уменьшается несущая способность стержня, уменьшаются собственные частоты поперечных колебаний, что может привести к разрушению. Поэтому определение статических и динамических напряженно-деформированных состояний стержней переменного сечения при действии сжимающей продольной нагрузки является одним из непременных условий проектирования стержней и стержневых систем .

Примем, что для стержня справедливы гипотезы Бернулли [0, 0, 0]:

- поперечное сечение, плоское и ортогональное оси стержня в начальном состоянии, остается плоским и ортогональным к деформированной оси стержня и не изменяет поперечных размеров и формы (гипотеза плоских сечений);

- слои, параллельные оси стержня, не надавливают друг на друга, (иначе – на площадках с нормалями, ортогональными оси стержня, отсутствуют нормальные напряжения) (гипотеза ненадавливания слоев) .

Материал стержня считаем линейно-упругим .

В рамках принятых гипотез дифференциальное уравнение свободных поперечных колебаний однородного стержня с учетом влияния растяжения/сжатия на состояние изгиба принимают вид [0, 0, 0]:

EJ ( )v Av N ( x, t ) 0;.

( 1) однородные условия на торцах стержня:

EJ ( L)v( L) ( L) 0; EJ (0)v(0) (0) 0 EJ ( L)v( L) N ( L) ( L) v( L) 0 .

EJ (0)v(0) N (0) (0)v(0) 0 (2) и начальные условия:

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 3 Естественные науки

–  –  –

_______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бабаков, И.М. Теория колебаний / И.М. Бабаков. - М.: Дрофа, 2004. – 592 с .

2. Болотин, В.В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости / В.В. Болотин. – М.: Гос. изд .

физ.-мат. лит., 1961. – 340 с .

3. Васина М.В. Численно-аналитический метод определения форм свободных колебаний пространственно-криволинейных неоднородных стержней / Дисс. на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук – Тула, 2011 – 129 с .

4. Вольмир, А.С. Устойчивость деформируемых систем / А.С. Вольмир. – М.: Наука, 1957. – 984 с .

5. Грязев, М.В. Прикладные задачи механики деформируемого твердого тела. Часть 1. Статика стержней / М.В.Грязев, В.И. Желтков, А.А. Васин М.В., Васина. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. – 112 с .

6. Демидович, Б.П. Лекции по математической теории устойчивости / Б.П. Демидович. – М.: Наука, 1967. – 472 с .

_______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Желтков Владимир Иванович Тульский государственный университет, г. Тула Доктор физико-математических наук, доцент, профессор каф. «Математическое моделирование»

Чадаев Юрий Андреевич Тульский государственный университет, г. Тула Аспирант каф. «Математическое моделирование»

THE DYNAMIC STATE OF THE LONGITUDINALLY COMPRESSED

INHOMOGENEOUS RODS

Considered inhomogeneous elastic rod under the hypotheses Bernoulli, narozeniny longitudinal load, not time-dependent. The formulation takes into account the squares of the angles of rotation of the cross section, which leads to well-known equations stability of straight bars, taking into account the change of the longitudinal load length. Considered boundary conditions for the witness and dead load on the ends. Are the dimensionless equation of state. An analytic expression for the fundamental solution of the problem of free transverse vibrations of a uniform terinary constant gradient of the longitudinal load and the method of successive approximations for a rod of variable cross section .

Keywords: oblate-bent rod, hypotheses of Bernulli, method of initial parametres, analytical solutions, iterations .

BIBLIOGRAPHY

1. Babakov, I.M. Teorija kolebanij / I.M. Babakov. - M.: Drofa, 2004. – 592 s .

2. Bolotin, V.V. Nekonservativnye zadachi teorii uprugoj ustojchivosti / V.V. Bolotin. – M.: Gos. izd. fiz.-mat .

lit., 1961. – 340 s .

3. Vasina M.V. Chislenno-analiticheskij metod opredelenija form svobodnyh kolebanij prostran-stvennokrivolinejnyh neodnorodnyh sterzhnej / Diss. na soiskanie uchenoj stepeni kand. fiz.-mat. nauk – Tula, 2011 – 129 s .

4. Vol'mir, A.S. Ustojchivost' deformiruemyh sistem / A.S. Vol'mir. – M.: Nauka, 1957. – 984 s .

5. Grjazev, M.V. Prikladnye zadachi mehaniki deformiruemogo tverdogo tela. Chast' 1. Statika sterzh-nej / M.V.Grjazev, V.I. Zheltkov, A.A. Vasin M.V., Vasina. – Tula: Izd-vo TulGU, 2011. – 112 s .

6. Demidovich, B.P. Lekcii po matematicheskoj teorii ustojchivosti / B.P. Demidovich. – M.: Nauka, 1967. – 472 s .

Zheltkov Vladimir Ivanovich Tula State University, Tula D.Ph, professor of dept. ‘Mathematical modelling’ ChadaevYuryAndreevich Tula State University, Tula Post-graduate student of dept. ‘Mathematical modelling’ № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 7 Естественные науки УДК 533.6.013.42 И.М. ЛАВИТ, НГУЕН ВАН ЧЫОНГ

СВЕРХЗВУКОВОЙ НЕЛИНЕЙНЫЙ ФЛАТТЕР КОНСОЛЬНО

ЗАЩЕМЛЕННОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНКИ

Рассматриваются автоколебания прямоугольной пластинки в сверхзвуковом потоке газа. Пластинка защемлена вдоль одной из сторон, параллельных потоку. Деформирование пластинки описывается теорией Кармана, ее взаимодействие с потоком – поршневой теорией. Интегрирование по времени осуществляется по конечноразностной схеме КранкаНиколсон, по пространственной области – методом конечных элементов. Используются согласованные конечные элементы Богнера-Фокса-Шмита. Нелинейность задачи учитывается методом последовательных приближений. Результаты расчетов показывают, что при малых удлинениях пластинки наряду с обычной формой автоколебаний – предельным циклом, возникают нерегулярные, но не хаотические колебания .

Ключевые слова: аэроупругость, пластинка Кармана, автоколебания, нелинейный сверхзвуковой флаттер .

–  –  –

10 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии где обозначено: v t w. Оба уравнения при известных правых частях представляют собой уравнения линейных задач: первое – для изгиба пластинки, второе – для плоской задачи. Оба решаются методом конечных элементов. Использованный вариант метода решения первого уравнения описан в работе [4], второго – в работе [5] .

Среди возможных примеров решения задачи наибольший интерес представляют пластинки малого удлинения. Для них характерна потеря устойчивости – переход от затухающих колебаний к флаттеру – не в результате слияния двух первых собственных частот колебаний, а вследствие слияния более высоких частот .

Пусть a – длина стороны AD, а b – длина стороны AB. Рассмотрим задачу о флаттере пластинки при следующих исходных данных: 0.3, b a 3.6, h a 1.5 102, 3.14 102, 1.5 105. Число конечных элементов по оси абсцисс принималось равным 10, по оси ординат – 36, шаг по времени – t 0.05. Анализ точности решения показывает, что при этих параметрах относительная погрешность расчетов не превышает 103 .

Вычисление критического значения числа Маха, при достижении которого теряется устойчивость, с использованием линейной постановки задачи [4] дает M c 2.99. Более подробный анализ показывает, что вместо двух обычных интервалов изменения M : M M c, в котором колебания затухают, и M M c, в котором имеет место флаттер, в данном случае можно выделить пять интервалов изменения M (таблица 1) .

Таблица 1 – Интервалы изменения числа Маха

–  –  –

В первом интервале все собственные значения действительны, следовательно, колебания затухают – пластинка устойчива. Во втором интервале за счет слияния второго и третьего собственных чисел образуется пара комплексных собственных чисел и возникает флаттер

– пластинка теряет устойчивость. В третьем интервале опять все собственные значения устойчивы, и, следовательно, колебания должны затухать. В четвертом интервале возникает флаттер за счет слияния третьего и четвертого собственных значений и образования комплексной пары. И, наконец, в пятом интервале к ним добавляется пара комплексных собственных значений, образованная за счет слияния первого и второго собственных чисел .

1.5 w 1.5 0.5

–  –  –

Эти выводы линейного анализа проверялись с использованием изложенного выше метода. И действительно, колебания в интервале 1 затухают; во втором интервале возникает характерный для автоколебаний предельный цикл – простые гармонические колебания. Выглядящий парадоксальным вывод для третьего интервала также подтверждается: колебания затухают. В четвертом интервале возникает предельный цикл, но это уже не простые, хотя и гармонические колебания. Результаты расчетов для пятого цикла (при M 5.60 ) приведены на рисунках 2, 3 .

Колебания нерегулярны, траектория в фазовом пространстве запутана. Можно предположить, что в данном случае существует странный аттрактор [6]. Но это не так. Одним из признаков странного аттрактора является так называемое разбегание траекторий [6]: при малом изменении исходных данных траектории на фазовом портрете начинают (иногда через конечный интервал времени) заметно расходиться. Выполнение этого условия в данном случае проверялось, и было обнаружено, что разбегание траекторий отсутствует .

В заключение можно отметить, что сложность рассматриваемого явления – флаттера и значение его исследований для инженерной практики требуют использования методов нелинейного анализа. Знание частот и амплитуд флаттерных колебаний необходимо для прогноза усталостной прочности и управляемости летательного аппарата .

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 13-08-00134) .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Weiliang Y., Dowell E. Limit cycle oscillation of a fluttering cantilever plate // AIAA Journal. 1991. V. 29 .

N. 11. P. 1929-1936 .

2. A modern course in aeroelasticity / Dowell E. (ed.). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 2004. 746 p .

3. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977. 351 c .

4. Исаулова Т.Н., Лавит И.М. Устойчивость консольно защемленной косоугольной неоднородной пластины в сверхзвуковом потоке газа // Прикл. механика и техн. физика. 2011. Т. 52, № 4. С. 191-204 .

5. Лавит И.М., Нгуен Вьет Чунг. Термоупругопластическое деформирование толстостенного цилиндра с радиальной трещиной // Прикл. механика и техн. физика. 2008. Т. 49, № 3. С. 173-183 .

6. Лихтенберг А., Либерман М. Регулярная и стохастическая динамика. М.: Мир, 1984. 528 c .

Лавит Игорь Михайлович Тульский государственный университет, кафедра математического моделирования 300012, Тула, просп. Ленина, 92 Профессор Тел.: (84872)33-24-88 E-mail: IgorLavit@yandex.ru 12 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Нгуен Ван Чыонг Тульский государственный университет, кафедра математического моделирования 300012, Тула, просп. Ленина, 92 Аспирант Тел.: (84872)33-24-88 E-mail: 20021984@yandex.ru ________________________________________________________________________________

I.M. LAVIT, NGUYEN VAN TRUONG

SUPERSONIC NONLINEAR FLUTTER OF CANTILEVER

RESTRAINED RECTANGULAR PLATE

A method of solution for rectangular plate with supersonic gas flow self-oscillations problem is proposed. Plate deformation is simulated using the von Karman theory. An interaction between plate and flow is based on the piston flow theory. Time integration is executed with Crank-Nicholson finite-difference scheme. Space integration is executed with finite element method. Compatible Bogner-Fox-Schmitt finite elements are used. Nonlinearity of problem is adjudicated with iteration procedure. Computational results are indicated that a limit cycle or irregular, but not chaotic vibrations are appeared with small aspect ratio of plate .

Keywords: aeroelasticity, von Karman plate, self-oscillations, non-linear supersonic flutter .

BIBLIOGRAPHY

1. Weiliang Y., Dowell E. Limit cycle oscillation of a fluttering cantilever plate // AIAA Journal. 1991. V. 29 .

N. 11. P. 1929-1936 .

2. Modern course in aeroelasticity / Dowell E. (ed.). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 2004. 746 p .

3. Strang G., Fix G.J. An analysis of the finite element method. Prentice-Hall: Englewood Cliffs. 1973. 351 s .

4. Isaulova T.N., Lavit I.M. Stability of a cantilevered skew inhomogeneous plate in supersonic gas flow // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2011. V. 52. N. 4. P. 664-675 .

5. Lavit I.M., Nguyen Viet Trung. Thermoelastoplastic deformation of a thick-walled cylinder with a radial crack // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2008. V. 49. N. 3. P. 491-499 .

6. Lichtenberg A.J., Lieberman M.A. Regular and stochastic motion. NY: Springer-Verlag. 1983. 528 s .

Lavit Igor Mihailovich Tula State University, department of mathematical modeling 300012, Tula, Lenin ave., 92 Professor Tel: (84872) 33-24-88 E-mail: IgorLavit@yandex.ru Nguyen Van Truong Tula State University, department of mathematical modeling 300012, Tula, Lenin ave., 92 Postgraduate student Tel: (84872)33-24-42 E-mail: 20021984@yandex.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 13 Естественные науки УДК 532.135 Р.Р. АБДРАХИМОВ, С.Б. САПОЖНИКОВ, А.А. ДЬЯКОНОВ

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

В ВЯЗКОЙ СРЕДЕ

В работе рассмотрены проблемы диспергирования вязких суспензий эпоксидных смол с углеродными нанотрубками. Представлен способ диспергирования нанотрубок с помощью планетарного миксера и керамических мелящих тел. Проведен анализ качества диспергирования на атомно-силовом микроскопе, показавший равномерное распределение наночастиц на поверхности отвержденного материала .

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, эпоксидная смола, агломераты, планетарный миксер, диспергирование .

Введение. Углеродные нанотрубки (УНТ), обладающие, как известно, рекордными механическими характеристиками, рассматриваются многими исследователями как эффективное средство повышения прочности, износостойкости и термостойкости композитных полимерных материалов [1-3]. Уменьшение массы изделия, вызванное улучшением его физико-механических характеристик, является актуальной задачей ресурсосбережения в промышленных масштабах. Однако ожидаемый полезный эффект часто на порядки превосходит реально наблюдаемый на практике. Это связано с малой величиной адгезии углеродных наноматериалов к полимерным матрицам и их большой склонностью к агломерации [4].

Для разрушения агломератов УНТ используют ряд методов: гомогенизаторы, коллоидные мельницы, воздействие ультразвуком, перешивание с высокими сдвиговыми усилиями [5-6], диспергирование также осуществляют с помощью акустических и электрических устройств:

ультразвуковые свистки и сирены, магнитострикционные преобразователи для получения суспензий, волновые концентраторы (в виде распылительной насадки) для генерирования аэрозолей [7,8]. Данные методы не всегда позволяют установить требуемые технологические параметры, для получения требуемое качество материала, а также проверка качества дисперсии углеродных нанотрубок затруднена .

В данной работе рассмотрен один из методов диспергирования углеродных нанотрубок в вязкой среде с использованием планетарного миксера .

Исследуемый материал. В данной работе был использован материал ТАУНИТ-МД, который представляет собой нитевидные образования поликристаллического графита в виде сыпучего порошка из агломератов черного цвета. Агломераты микрометрических размеров имеют структуру спутанных пучков многостенных трубок [9] .

Рисунок 1 – УНТ Таунит-МД в просвечивающем электронном микроскопе JEOL (25000х)

Контроль параметров Таунита-МД проведен использованием просвечивающего электронного микроскопа JEOLJEM 2100 (рис. 1), параметры материала, предоставленные производителем, перечислены в таблице 1. Анализ изображений показывает, что размер одиночных УНТ в свернутом виде в 2-5 раз меньше длины расправленной УНТ .

14 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Диспергирование. Перемешивание УНТ проводилось с помощью миксера KURABO Mazerustar kk250 (рисунок 2), в режиме 9-8, что соответствует вращению платформы со скоростью 1700 об/мин. и контейнера 1580 об/мин. Нанотрубки массовой долей 1% были помещены в эпоксидную смолу ЭД-20 [10], для лучшей обработки в суспензию были добавлены шарики оксида циркония (ZnO2), диаметром 1,2-1,5 мм, общей массой равной массе смеси. Шарики в результате вращения в емкости создают сдвиговые усилия, способствующие разрушению агломератов и равномерному распределению нанотрубок в эпоксидной смоле .

–  –  –

Время для достижения лучшего качества диспергирования было определено опытным путем с проверкой на атомно-силовом микроскопе (рис. 3-4), на площадке 20х20 мкм .

Диспергирование проводилось в течение четырех промежутков времени: 10с, 50с, 100с и 150с .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 15 Естественные науки Судя по полученным снимкам, с увеличением времени диспергирования высота неровностей уменьшается (со 150 нм до 80 нм), и при этом распределения твердых частиц УНТ (острые пики) становится более равномерно .

Выводы. В работе рассмотрены проблемы диспергирования высоковязких суспензий эпоксидных смол с углеродными нанотрубками. Продемонстрирован способ диспергирования УНТ в вязкой среде с помощью планетарного миксера и определены необходимые технологические параметры. Проверка на атомно-силовом микроскопе показала равномерное распределение твердых частиц и уменьшение их высоты над поверхность отвержденного материала после обработки в течение 150 секунд .

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ МК-873.2014.8 .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Davis D.C. Improvement in Mechanical Properties for a Carbon Fiber Epoxy Composite Laminate due to Nanotube Science and Technology / D.C. Davis, J.W. Wilkerson, J. Zhu, D.O.O. Ayewah // Composite Structures. Vol. 92. - P. 2653-2662 .

2. Long X. Single-Walled Carbon Nanotubes Functionalized with High Bonding Density of Polymer Layers and Enhanced Mechanical Properties of Composites /X. Long// Macromolecules. -2007. - Vol. 40.- P. 3296-3305 .

3. The effect of carbon nanotube orientation on erosive wear resistance of CNT-epoxy based composites / J .

Chen, I. M. Hutchings, T. Deng, M. S.A. Bradley, K.K. Koziol // Carbon. – 2014. – Vol. 73. Р. 421–431 .

4. Liu L.Q. Rubbery and glassy epoxy resins reinforced with carbon nanotubes / L.Q. Liu, H.D. Wagner // Comp. Sci. Techn. - 2005. - Vol. 65. - P. 1861-1868 .

5. Fabrication of Carbon Multiwall Nanotube/Polymer Composites by Shear Mixing/ R. Andrews, D. Jacques, M. Minot, T. Rantell // Macro Mater Eng, - 2002, Vol 287, pp. 395–403 .

6. Carbon nanotube-reinforced epoxy-composites: Enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotube content / F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, U. Kpke, B. Fiedler, K. Schulte // Compos Sci. Technol, 2004, Vol. 64, pp .

2363–2371 .

7. Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика .

Избр. труды/ П. А. Ребиндер. - М.:Наука, 1979. -368 с .

8. Аввакумов, Е. Г., Механические методы активации химических процессов/ Е. Г. Аввакумов .

Новосибирск: Наука, 1989. - 306 с .

9. Углеродный наноматериал «Таунит МД» http://nanotc.ru/ index.php?option=com_content&task= view&id=8&Itemid=34 .

10. ГОСТ 10587-84: Смолы эпоксидно-диановые неутвержденные ТУ .

Абдрахимов Руслан Рамильевич ЮУрГУ, г. Челябинск Аспирант 454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 76 Тел. моб.: +7-951-781-99-77 E-mail: Ryslan90@gmail.com Сапожников Сергей Борисович ЮУрГУ, г. Челябинск Д-р технических наук, профессор 454080, г. Челябинск, пр-т Ленина 76 Тел. раб.: +7(351) 267-91-19 E-mail: ssb@susu.ac.ru Дьяконов Александр Анатольевич ЮУрГУ, г. Челябинск Д-р технических наук, профессор 454080, г. Челябинск, пр-т Ленина 76 Тел. раб.: +7(351) 248-34-14 E-mail: sigma-80@mail.ru ________________________________________________________________________________

16 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

DISPERSION CARBON NANOTUBES IN A VISCOUS MEDIUM

The paper discusses the problem of dispersion of viscous suspensions of epoxy resins with carbon nanotubes. Presents a method of dispersing nanotubes using a planetary mixer and ceramic chalking bodies. The analysis of the quality of dispersion on an atomic force microscope, which showed a uniform distribution of the nanoparticles on the surface of the cured material .

Keywords: carbon nanotubes, epoxy resin, agglomerates, planetary mixer, dispersion .

BIBLIOGRAPHY

1. Davis D.C. Improvement in Mechanical Properties for a Carbon Fiber Epoxy Composite Laminate due to Nanotube Science and Technology / D.C. Davis, J.W. Wilkerson, J. Zhu, D.O.O. Ayewah // Composite Structures. Vol. 92. - P. 2653-2662 .

2. Long X. Single-Walled Carbon Nanotubes Functionalized with High Bonding Density of Polymer Layers and Enhanced Mechanical Properties of Composites /X. Long// Macromolecules. -2007. - Vol. 40.- P. 3296-3305 .

3. The effect of carbon nanotube orientation on erosive wear resistance of CNT-epoxy based composites / J. Chen, I. M. Hutchings, T. Deng, M. S.A. Bradley, K.K. Koziol // Carbon. – 2014. – Vol. 73. R. 421–431 .

4. Liu L.Q. Rubbery and glassy epoxy resins reinforced with carbon nanotubes / L.Q. Liu, H.D. Wagner // Comp .

Sci. Techn. - 2005. - Vol. 65. - P. 1861-1868 .

5. Fabrication of Carbon Multiwall Nanotube/Polymer Composites by Shear Mixing/ R. Andrews, D. Jacques, M .

Minot, T. Rantell // Macro Mater Eng, - 2002, Vol 287, pp. 395–403 .

6. Carbon nanotube-reinforced epoxy-composites: Enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotube content / F.H. Gojny, M.H.G. Wichmann, U. Kpke, B. Fiedler, K. Schulte // Compos Sci. Technol, 2004, Vol. 64, pp .

2363–2371 .

7. Rebinder, P. A. Poverhnostnye javlenija v dispersnyh sistemah. Fiziko-himicheskaja mehanika. Izbr. trudy/ P .

A. Rebinder. - M.:Nauka, 1979. -368 s .

8. Avvakumov, E. G., Mehanicheskie metody aktivacii himicheskih processov/ E. G. Avvakumov. Novosibirsk: Nauka, 1989. - 306 s .

9. Uglerodnyj nanomaterial «Taunit MD» http://nanotc.ru/ index.php?option=com_content&task= view&id=8&Itemid=34 .

10. GOST 10587-84: Smoly jepoksidno-dianovye neutverzhdennye TU .

Abdrakhimov Ruslan Ramilievich SUrSU, Chelyabinsk Graduate student, Department of Applied Mechanics, Dynamics and strength of machines 454080, Chelyabinsk, Lenin Prospect 76 Tel. mob.: +7-951-781-99-77 E-mail: Ryslan90@gmail.com Sapozhnikov Sergei Borisovich SUrSU, Chelyabinsk Dr. Tech. Sc., Prof. of Applied Mechanics, Dynamics and Strength of Machines department 454080, Chelyabinsk, Lenin Prospect 76 Tel. slave.: +7 (351) -267-91-19 E-mail: ssb@susu.ac.ru Dyakonov Aleksandr Anatolyevich SUrSU, Chelyabinsk Dr. Tech. Sc., Prof. of Mechanical Engineering department 454080, Chelyabinsk, Lenin prospect, 76, Phone: (351) 248-34-14 E-mail: sigma-80@mail.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 17 Естественные науки УДК 539.42 А.В. МИХЕЕВ, Ю.С. СТЕПАНОВ, Г.В. БАРСУКОВ, Т.А. ЖУРАВЛЕВА

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ ТВЕРДОЙ ЧАСТИЦЫ ПРИ ВНЕДРЕНИИ

В ПРЕГРАДУ СО СВЕРХЗВУКОВОЙ СКОРОСТЬЮ

The authors obtained the equations of stress-strain state of the solid particles in the supersonic contact with the semi-infinite barrier .

Keywords: penetration, destruction, contact interaction, a barrier, a particle

–  –  –

20 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барсуков, Г.В. Современные технологии гидро- и гидроабразивной обработки заготовок [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, Е.Г. Алюшин // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2012. – № 6 – С .

15- 20 .

2. Барсуков, Г.В. Повышение эффективности гидроабразивного резания путем направленной вибрации материала вдоль линии реза [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, Е.Г. Алюшин, А.В. Воронков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – № 2-2. - 2012. – С. 53 – 63 .

3. Галиновский, А.Л. Минимизация технологической себестоимости гидроабразивного резания с учетом стоимостных и технологических параметров процесса обработки [Текст] / А.Л. Галиновский, В.А .

Тарасов, В.М. Елфимов // Известия высших учебных заведений «Машиностроение».-2011.-№4.- с. 46-54 .

4. Барсуков, Г.В. Определение производительности гидроабразивного резания с учетом характеристик абразивного зерна [Текст] / Г.В. Барсуков, А.В. Михеев // Справочник. Инженерный журнал. - 2008. - № 1. - С. 9

– 14 .

5. Барсуков Г.В. Определение компонентного состава масс абразивной смеси для резания материалов сверхзвуковой гидроабразивной струей [Текст] / Г.В. Барсуков, А.А. Александров // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – № 2-3. - 2012. – С. 74 – 81 .

6. Степанов, Ю.С. Моделирование разрушения многослойной преграды с газовым зазором под действием сверхзвукового струйного потока свободных абразивных частиц [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В .

Барсуков, А.В. Михеев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - № 4-2. – 2010. – С. 65 – 70 .

7. Журавлева, Т.А. Исследование влияния технологических режимов гидроабразивного резания на расслоение поверхности деталей из стеклотекстолита [Текст] / Г.В. Барсуков, Т.А. Журавлева // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2013. – № 4. С. 47 – 56 .

8. Михеев, А.В. Влияние параметров течения сверхзвуковой гидроабразивной струи на геометрическую форму поверхности разрушения преграды [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, А.В. Михеев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2012. – № 2 -5. С. 53 – 63 .

9. Барсуков, Г.В. Разрушение преграды сверхзвуковым потоком свободных абразивных частиц [Текст] / Г.В. Барсуков, Ю.С. Степанов, А.В. Михеев. - М.: Издательский дом «Спектр», 2010. – 152 c .

22 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

10. Михеев, А.В. Математическое моделирование процессов сверхзвукового удара и проникания тел в металлические преграды / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, А.В. Михеев – Орел: «Издательский дом «Орлик», 2012. – 160 c .

11. Степанов, Ю.С. Численное моделирование напряженно-деформированное состояние сферического индентора при сверхзвуковом ударном взаимодействии с преградой [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, А.А. Александров // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - № 2-3. – 2010. – С. 3–8 .

Михеев Александр Степанов Юрий Барсуков Геннадий Журавлева Татьяна Васильевич Сергеевич Валерьевич Александровна Госуниверситет - Госуниверситет - УНПК, Госуниверситет - УНПК, Госуниверситет - УНПК, УНПК, г. Орел д.т.н., профессор, директор д.т.н., профессор, зав. Аспирант кафедры К.т.н., докторант НОЦ «Орелнано» кафедрой КТОМП КТОМП Тел. (4862) 54-14-51 Тел. (4862) 54-14-51 Тел. (4862) 54-14-51 Тел. (4862) 54-14-51 E-mail: awj@list.ru E-mail: awj@list.ru E-mail: awj@list.ru E-mail: awj@list.ru ________________________________________________________________________________

A.V. MIKHEEV, Y.S. STEPANOV, G.V. BARSUKOV, T.A. ZHURAVLEVA

MODELING OF THE STRESS-STRAIN STATE OF SOLIDS DURING

INTRODUCTION INTO OBSTACLES AT SUPERSONIC SPEEDS

The authors obtained the equations of stress-strain state of the solid particles in the supersonic contact with the semi-infinite barrier .

Keywords: penetration, destruction, contact interaction, a barrier, a particle

BIBLIOGRAPHY

1. Barsukov, G.V. Sovremennye tehnologii gidro- i gidroabrazivnoj obrabotki zagotovok [Tekst] / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, E.G. Aljushin // Naukoemkie tehnologii v mashinostroenii. – 2012. – № 6 – S. 15- 20 .

2. Barsukov, G.V. Povyshenie jeffektivnosti gidroabrazivnogo rezanija putem napravlennoj vibracii materiala vdol' linii reza [Tekst] / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, E.G. Aljushin, A.V. Voronkov // Fundamen-tal'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. – № 2-2. - 2012. – S. 53 – 63 .

3. Galinovskij, A.L. Minimizacija tehnologicheskoj sebestoimosti gidroabrazivnogo rezanija s uche-tom stoimostnyh i tehnologicheskih parametrov processa obrabotki [Tekst] / A.L. Galinovskij, V.A. Tarasov, V.M. Elfimov // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij «Mashinostroenie».-2011.-№4.- s. 46-54 .

4. Barsukov, G.V. Opredelenie proizvoditel'nosti gidroabrazivnogo rezanija s uchetom harakteristik abrazivnogo zerna [Tekst] / G.V. Barsukov, A.V. Miheev // Spravochnik. Inzhenernyj zhurnal. - 2008. - № 1. - S. 9 – 14 .

5. Barsukov G.V. Opredelenie komponentnogo sostava mass abrazivnoj smesi dlja rezanija materialov sverhzvukovoj gidroabrazivnoj struej [Tekst] / G.V. Barsukov, A.A. Aleksandrov // Fundamental'nye i pri-kladnye problemy tehniki i tehnologii. – № 2-3. - 2012. – S. 74 – 81 .

6. Stepanov, Ju.S. Modelirovanie razrushenija mnogoslojnoj pregrady s gazovym zazorom pod dejstvi-em sverhzvukovogo strujnogo potoka svobodnyh abrazivnyh chastic [Tekst] / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, A.V. Miheev // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. - № 4-2. – 2010. – S. 65 – 70 .

7. Zhuravleva, T.A. Issledovanie vlijanija tehnologicheskih rezhimov gidroabrazivnogo rezanija na ras-sloenie poverhnosti detalej iz steklotekstolita [Tekst] / G.V. Barsukov, T.A. Zhuravleva // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. – 2013. – № 4. S. 47 – 56 .

8. Miheev, A.V. Vlijanie parametrov techenija sverhzvukovoj gidroabrazivnoj strui na geometricheskuju formu poverhnosti razrushenija pregrady [Tekst] / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, A.V. Miheev // Fundamen-tal'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. – 2012. – № 2 -5. S. 53 – 63 .

9. Barsukov, G.V. Razrushenie pregrady sverhzvukovym potokom svobodnyh abrazivnyh chastic [Tekst] / G.V. Barsukov, Ju.S. Stepanov, A.V. Miheev. - M.: Izdatel'skij dom «Spektr», 2010. – 152 c .

10. Miheev, A.V. Matematicheskoe modelirovanie processov sverhzvukovogo udara i pronikanija tel v metallicheskie pregrady / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, A.V. Miheev – Orel: «Izdatel'skij dom «Orlik», 2012. – 160 c .

11. Stepanov, Ju.S. Chislennoe modelirovanie naprjazhenno-deformirovannoe sostojanie sfericheskogo indentora pri sverhzvukovom udarnom vzaimodejstvii s pregradoj [Tekst] / Ju.S. Stepanov, G.V. Barsukov, A.A. Aleksandrov // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. - № 2-3. – 2010. – S. 3 – 8 .

Alexander Mikheev Yuri Stepanov Gennady V. Barsukov Tatiana Zhuravleva State University - ESPC, State University - ESPC, State University - ESPC, State University - ESPC, Ph.D. Professor, Director of the Re- Professor, Head. Depart- Ph.D., assistant professor Tel. (4862) 54-14-51 search and Educational Cen- ment KTOMP of chemistry E-mail: awj@list.ru ter"OrelNano" Tel. (4862) 54-14-51 Tel. (4862) 54-14-51 Tel. (4862) 54-14-51 E-mail: awj@list.ru E-mail: awj@list.ru E-mail: awj@list.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 23 Моделирование технологических процессов

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ УДК 629.735 А.А. ГОРБУНОВ, А.Д. ПРИПАДЧЕВ

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

КРЫЛА ВОЗДУШНОГО СУДНА

В представленной статье рассмотрен процесс имитационного моделирования для дополнительных аэродинамических поверхностей крыла магистрального воздушного судна. В результате применения имитационного моделирования в процессе проектирования дополнительной аэродинамической поверхности крыла получены экспериментальные данные, по которым можно проследить поведение модели с изменением времени, определить требуемые параметры при заданных конструктивно–геометрических и аэродинамических характеристиках, а так же изучить свойства модели при заданной геометрии .

Ключевые слова: дополнительная аэродинамическая поверхность; воздушное судно;

автоматизированное проектирование; имитационное моделирование .

При проектировании дополнительных аэродинамических поверхностей крыла для магистрального воздушного судна (ВС) необходимо изучение поведения моделей (квазиобъектов) дополнительных аэродинамических поверхностей крыла, отражающих свойства дополнительной аэродинамической поверхности, установленных на магистральное ВС, участвующее в процессе пассажирских перевозок. Причем модели дополнительных аэродинамических поверхностей на этапе эскизного проектирования представлены спецификацией (под спецификацией принято считать математические модели, при условии, что они формализованы) .

Таким образом, имитационная модель – это алгоритмическая поведенческая модель, а имитационное моделирование представляет собой процесс, направленный на изучение свойств и поведения модели для понимания того, как это возможно в действительности. Применение имитационного моделирования дает возможность проводить вычислительные эксперименты на основе разработанной модели, позволяющей проследить изменение ее поведения в течение времени при заданных начальных условиях [2, 5] .

В результате применения имитационного моделирования в проектировании дополнительной аэродинамической поверхности крыла получим экспериментальные данные, по которым можно проследить поведение модели с изменением времени, определить требуемые параметры при заданных конструктивно–геометрических и аэродинамических характеристиках, а так же изучить свойства модели при заданной геометрии .

Основной целью применения имитационного моделирования дополнительных аэродинамических поверхностей крыла является определение аэродинамических характеристик дополнительной аэродинамической поверхности крыла устанавливаемой на магистральное ВС, участвующее в процессе пассажирских перевозок при конструктивно–геометрических параметрах заданных на этапе эскизного проектирования, для их последующего уточнения .

Имитационное моделирование дополнительных аэродинамических поверхностей проводится с использованием программного продукта, предназначенного для решения CAE задач, а именно задачи вычислительной аэро– и гидродинамики (CFD). Для проведения имитационного моделирования выбран программный продукт SALOME предназначенный для решения задач вычислительной аэро– и гидродинамики [6]. SALOME представляет собой открытую интегральную программную платформу для выполнения численных расчетов и имиФундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии тационного моделирования.

Пользовательский интерфейс программы вычислительной аэро– и гидродинамики CFD в SALOME позволяет:

задавать исходные данные и просматривать результаты непосредственно в окне графического проектирования;

обладает понятным пользователю интерфейсом;

требует минимального времени на подготовку данных и просмотр результатов эксперимента .

Используемая САПР является конечно–элементным пре–постпроцессором, являющимся ядром вычислительной системы, вокруг которого объединяется множество CAE решателей. Так же SALOME позволяет разрабатывать собственные программные решения, что и было сделано [4], рисунок 1. В результате была разработана программа для исследования и расчета аэродинамических характеристик летательного аппарата. Разработанная программа на базе CAE решателя Open FOAM (анализ течения жидкостей и газов) позволила провести имитационное моделирование дополнительных аэродинамических поверхностей крыла для магистральных ВС .

Рисунок 1 – Алгоритм и экранные формы программы исследования и расчета аэродинамических характеристик дополнительной аэродинамической поверхности крыла ВС Программный модуль написан на языке программирования С++, с использованием операционной системы Linux. Для выполнения поставленной цели в рамках имитационного моделирования эскизное проектирование и разработка аэродинамических 3D моделей дополнительных аэродинамических поверхностей крыла было выполнено в системе CATIA [7] .

Использование САПР CATIA обусловлено тем, что система обладает функцией гибридного № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 25 Моделирование технологических процессов проектирования, сочетая в себе как поверхностные, так и твердые элементы в одной модели .

Немаловажным явилось и то, что система обладает возможностью свободной параметризации и позволяет производить построение моделей по ранее созданным чертежам, рисунок 2 .

Рисунок 2 – Общий вид дополнительной аэродинамической поверхности, патент № 2481242 По разработанному ранее чертежу общего вида дополнительной аэродинамической поверхности была построена ее 3D модель, рисунок 3 .

Рисунок 3 – Диалоговое окно системы CATIA, в которой представлена 3D модель дополнительной аэродинамической поверхности крыла, патент № 2481242 26 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Разработанная 3D модель была преобразована в формат STEP, позволяющий проводить имитационное моделирование в программе САПР SALOME. Формат STEP дает возможность описывать аэродинамические поверхности, полученные на основе математической модели используемой в программе САПР. Выбор формата данных STEP был определен исходя из требований программного обеспечения используемого для проведения имитационного моделирования .

По рисунку 3 видно, что все сопрягаемые части дополнительной аэродинамической поверхности, а именно сопряжения между рабочими поверхностями имеют плавные зализы с заданными радиусами. Получение точных аэродинамических форм стало возможным, благодаря использованию высокоуровневой CAD системы CATIA .

Решаемая задача вычислительной аэро– и гидродинамики сводится к анализу воздействия текучей среды на тело. Для расчета необходимо задать исходные данные в виде граничных и начальных условий. Тело ограничивается поверхностями, которые ограничивают область распространения текучей среды. Такие условия называются Wall (Стеной). В соответствии с тем, что для дополнительной аэродинамической поверхности применяется случай внешнего обтекания, для которого характерны такие параметры как скорость, давление, температура и др., данный тип называется Ambient Conditions (Внешние условия). В соответствие с заданными условиями будет решаться задача типа External (внешняя). Таким образом, расчетное пространство ограниченно с одной стороны областью заданными границами в виде стенок, образующих прямоугольный пустотелый параллелепипед и твердотельной моделью дополнительной аэродинамической поверхности, помещенной в пустотелый параллелепипед. Размер расчетной области определяется как автоматически, так и может задаваться пользователем. В данном случае, расчетная сетка построена пользователем, что позволило получить более точное решение математической задачи путем использования более мелкой расчетной сетки в расчетной области, рисунок 4 .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 27 Моделирование технологических процессов Таким образом, представленная на рисунке 4 расчетная область представляет собой пространственный куб, в который помешена 3D модель дополнительной аэродинамической поверхности крыла магистрального ВС, причем по осям OY и OX вокруг модели установлены граничные условия Wall в виде четырех граней, а по оси OZ установлены начальные условия, графически отображаемые в виде двух граней спереди и сзади 3D модели, рисунок 5 .

Рисунок 5 – Укрупненное отображение расчетной области

Граничные и начальные условия заданы в соответствии с условиями, в которых будет находиться дополнительная аэродинамическая поверхность в натуральном масштабе .

Начальное условие в виде грани находящейся перед дополнительной аэродинамической поверхностью в программе обозначаются как (Inlet), а грань, расположенная за дополнительной аэродинамической поверхностью называется (Outlet) т.е. выходной параметр. Задавая условия Inlet и Outlet, тем самым мы определяем характер течения текучей среды в расчетной области. Для исключения влияния граничных условий Wall на модель дополнительной аэродинамической поверхности, с целью устранения вихреобразования около граней Wall, для них задано движение со скоростью потока по направлению текучей среды. Параметры текучей среды задаются в соответствующем диалоговом окне .

Кроме параметров воздушной среды и начальных условий, задаем модель турбулентности, наиболее подходящую к текущему расчетному случаю. В нашем случае выбрана модель турбулентности k–e, которая наиболее часто используется при решении инженерных задач на практике .

Решаемая задача вычислительной аэро– и гидродинамики для дополнительной аэродинамической поверхности крыла выполнена для изучения движения текучей среды около тела, решение которой посредством САПР дает параметры, описывающие течение текучей среды, а именно: скорость, давление, температуру и др .

Процесс имитационного моделирования дополнительной аэродинамической поверхности крыла магистрального ВС в CFD программе SALOME был реализован в течение вреФундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии мени равного 200 расчетным шагам.

Количество расчетных шагов задается пользователем и выбирается из следующих соображений:

– получение достаточного объема информации;

– получение экспериментальных данных при установившемся процессе обтекания текучей средой исследуемой модели .

В результате многократно проводимых продувок в CFD программе было установлено, что устойчивый процесс обтекания, наблюдается, начиная с 65 расчетного шага, а количество итераций в 200 расчетных шагов выбрано исходя из объема полученной информации в размере 250 Гб. Дальнейшее увеличение объема полученной информации не требуется, так как полученного количества достаточно для принятия решения. Результаты имитационного моделирования отражают один и тот же момент времени, соответствующий расчетному шагу № 180, рисунок 6 .

–  –  –

Рисунок 6 – Результаты имитационного моделирования для дополнительной аэродинамической поверхности крыла ВС:

а – изменение скорости распределения текучей среды по поверхности дополнительной аэродинамической поверхности крыла; б – распределение давления в сечении дополнительной аэродинамической поверхности; в – распределение давления по дополнительной аэродинамической поверхности; г – векторное движение частиц текучей среды в сечении дополнительной аэродинамической поверхности; д – векторное движение частиц текучей среды в сечении концевой части крыла; е – обтекание потоком текучей среды дополнительной аэродинамической поверхности № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 29 Моделирование технологических процессов Характер обтекания для дополнительной аэродинамической поверхности крыла, патент № 2481242, следующий: при обтекании потоком текучей среды крыла происходит перетекание среды с нижней плоскости крыла на верхнюю, при этом на концевой шайбе 1, снабжённой дополнительной аэродинамической стреловидной поверхностью 2 малого удлинения с острой передней кромкой 3, смонтированной с внешней стороны концевой шайбы 1, образуется поле вертикальных скосов, трансформирующееся в устойчивое вихревое течение с образованием конического вихря на передней кромке 3 дополнительной аэродинамической поверхности 2, установленной на концевой шайбе 1, рисунок 7. На нижней вертикальной аэродинамической поверхности 8 поле вертикальных скосов из – за малого удлинения нижней поверхности не приводит к преждевременному образованию вихря на передней кромки 9, а трансформируется на конце поверхности в концевой конический вихрь .

–  –  –

Представленная выше дополнительная аэродинамическая поверхность крыла повышает аэродинамическую эффективность ВС и позволяет обеспечить максимальный эффект от процесса перетекания потока воздуха во всей области эффективных значений [1]. Это позволяет: увеличить эффективный размах крыла, снижая индуктивное сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъемную силу на конце крыла; увеличить эффективное удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах; позволяет улучшить топливную экономичность у воздушного судна и дальность полёта .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аэрокосмическое обозрение: аналитика, комментарии, обзоры / ООО «Издательская группа «Бедретдинов и Ко». – М.: Издательская группа «Бедретдинов и Ко», 2008. – № 5. – С. 54 – 57 .

2. Павловский, Ю.Н. Имитационные модели и системы / Ю.Н. Павловский. – М.: ФАЗИС: ВЦ РАН, 2000. – 134 с .

30 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

3. Патент 2481242 РФ, МПК В64С 3/10. Законцовка крыла летательного аппарата / А. А. Горбунов, А .

Д. Припадчев (РФ). – №2011148436. – Заявл. 28.11.2011. – Опубл. 10.05.2013. Бюл. № 13. – 4 с .

4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013616240 РФ. Программа для исследования и расчета аэродинамических характеристик ЛА / А. В. Гордиенко, А. А. Горбунов, А. Д. Припадчев; заявитель и патенто обладатель Гос. образоват. учреждение Оренбург гос. ун–т. – № 2013616240 ; заявл. 14.05.2013 ; зарегистр. 02.07.2013. – 1 с .

5. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука / Р. Шеннон. – М.: Мир, 1978 .

– 268 с .

6. CFD Analysis – Guidance for Good Practice [Электронный ресурс] / NAFEMS Ltd. – 2013. – Режим доступа: http://www.nafems.org/about/ .

7. 3D EXPERIENCE для аэрокосмической и оборонной отрасли [Электронный ресурс] / Dassault Systemes. – 2012–2013. – Режим доступа: http://www.3ds.com/ru/solutions/aerospace–defense/ .

–  –  –

SIMULATION ADDITIONAL AIRFOIL WING AIRCRAFT

Simulation modeling to additional aerodynamic surfaces for main aircraft present in the article. Result of applying simulation modeling for additional aerodynamic wing surfaces is experimental data, by which one can follow the behavior of the model with the change of time, determine the required parameters for the given structural– geometric and aerodynamic characteristics, as well as to explore the properties of the model with a fixed geometry .

Keywords: additional aerodynamic surfaces; main aircraft; computer aided design; simulation modeling .

BIBLIOGRAPHY

1. Ajerokosmicheskoe obozrenie: analitika, kommentarii, obzory / OOO «Izdatel'skaja gruppa «Bedret-dinov i Ko». – M.: Izdatel'skaja gruppa «Bedretdinov i Ko», 2008. – № 5. – S. 54 – 57 .

2. Pavlovskij, Ju.N. Imitacionnye modeli i sistemy / Ju.N. Pavlovskij. – M.: FAZIS: VC RAN, 2000. – 134 s .

3. Patent 2481242 RF, MPK V64S 3/10. Zakoncovka kryla letatel'nogo apparata / A. A. Gorbunov, A. D. Pripadchev (RF). – №2011148436. – Zajavl. 28.11.2011. – Opubl. 10.05.2013. Bjul. № 13. – 4 s .

4. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM № 2013616240 RF. Programma dlja issledovanija i rascheta ajerodinamicheskih harakteristik LA / A. V. Gordienko, A. A. Gorbunov, A. D. Pri-padchev;

zajavitel' i patento obladatel' Gos. obrazovat. uchrezhdenie Orenburg gos. un–t. – № 2013616240 ; za-javl. 14.05.2013 ;

zaregistr. 02.07.2013. – 1 s .

5. Shennon, R. Imitacionnoe modelirovanie sistem – iskusstvo i nauka / R. Shennon. – M.: Mir, 1978. – 268 s .

6. CFD Analysis – Guidance for Good Practice [Jelektronnyj resurs] / NAFEMS Ltd. – 2013. – Rezhim dostupa: http://www.nafems.org/about/ .

7. 3D EXPERIENCE dlja ajerokosmicheskoj i oboronnoj otrasli [Jelektronnyj resurs] / Dassault Systemes. – 2012–2013. – Rezhim dostupa: http://www.3ds.com/ru/solutions/aerospace–defense/ .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 31 Моделирование технологических процессов УДК 621.92 С.Б. АНДРИАНОВ, В.Б. ДОЛГОВ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ВНУТРЕННЕМ ШЛИФОВАНИИ

Рассмотрены схемы шлифования внутренних поверхностей подшипников качения и гидроцилиндров. Предложен алгоритм моделирования зоны резания единичного зерна сборным шлифовальным инструментом. Разработана компьютерная модель зоны резания в программе Deform 3D, проведен анализ напряженно–деформированного состояния поверхностного слоя заготовки и определены геометрические показатели качества поверхностного слоя заготовки Ключевые слова: Deform 3D, моделирование, зона резания, единичное зерно, внутренне шлифование .

Процесс шлифования является одним из прогрессивных способов формирования внутренних поверхностей ответственных деталей подшипников качения и внутренних поверхностей гильз гидроцилиндров, обеспечивающий высокую производительность и качество обрабатываемой поверхности. Однако дальнейшее повышение производительности в настоящее время существенно ограничено механическими свойствами шлифовального материала. Разработка и внедрение на производство новых шлифовальных материалов процесс дорогостоящий и продолжительный во времени, поэтому большинство исследований направлено на модернизацию или разработка новых схем обработки позволяющие существенно повысить не только производительность но и качество обрабатываемой поверхности .

Для определения рациональной схемы проведем анализ возможных схем внутреннего шлифования [1–8]. Несмотря на большое количество работ посвященных внутреннему шлифованию, большинство рассматривают классическую схему шлифования сплошным кругом (рисунок 1, а) или сравнивают одну две схеме шлифования с классической схемой. В соответствии с данными [1] максимальная скорость круга работающего по схеме (рисунок 1, а) не превышает 30–50 м/с .

Рисунок 1 – Схемы шлифования отверстий:

а) стандартным сплошным кругом; б) сплошным кругом с прерывистой режущей поверхностью;

в) сборным кругом с металлическим корпусом и каналами для подвода СОЖ через инструмент;

г) инструментом с аксиально–смещенным режущим слоем; д) цельнопрессованным инструментом с внутренними каналами для СОЖ; е) инструмент с радиально–подвижными сегментами .

Дальнейшее повышение скорости может привести к разрушению инструмента или образованию тепловых дефектов на обрабатываемой поверхности. Прерывистое шлифование (рис. 1, б–г) позволяет повысить скорость резания за счет снижения теплообразование в зоне обработки, однако, прерывистость процесса шлифования может привести к снижению параметров качества поверхностного слоя обрабатываемой заготовки. Подача СОЖ через внутренние каналы инструмента (рис. 1, д) или поры существенно усложняет технологию изготовления инструмента, а также требует дополнительной очистки СОЖ при работе. Шлифование инструментом с радиально–подвижными сегментами (рис. 1, е) и обеспечивающим высокое (до 1 МПа) давление СОЖ в зоне обработки, позволяет получить высокую производительность и минимизировать возможность возникновения дефектов на обрабатываемой поверхностности заготовки, при этом увеличивается вспомогательное время на установку боковых крышек, а также возникают сложности при обработке глубоких отверстий .

32 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Представленная схема обработки сборным инструментом с радиально подвижными сегментами и установленными по торцам инструмента уплотнительными манжетами (рисунок 2) позволяет обеспечить высокую производительность исключив недостатки схемы (рисунок 1, е). Разработанная гидродинамическая модель [9, 10] доказывает образование и удержание в зоне обработки высокого давления СОЖ, результаты моделирования подтверждаются экспериментальными исследованиями .

–  –  –

В последние годы все чаще применяется компьютерное моделирование процессов механической обработки. Разработанные алгоритмы и методы решения задач прикладной механики позволяют учитывать множество конструкционных и технологических факторов, а также оценивать напряженно–деформированное состояние поверхностного слоя заготовки и рабочей поверхности инструмента и много другое. Моделирование процессов непосредственно в зоне резания позволяет оценить возможности инструмента, определять режимы обработки и оценивать качество обработанной поверхности заготовки. Исследования напряжений, тепловых полей, фазовых превращений, структуры и получение модели поверхностного слоя после обработки возможно с помощью программ реализующих метод конечных элементов. В настоящий момент существует несколько программных продуктов позволяющих решать подобные задачи, среди них можно выделить Ansys, SolidWorks Simulation, Abaqus, Deform 3D и др. для решения данной задачи выбираем программу Deform 3D .

Рассмотрим алгоритм моделирования зоны резания единичного шлифовального зерна сборным шлифовальным инструментом работающим по схеме (рис. 2) .

1. Выбор и назначение шлифовального материала. Для заданных условий обработки, необходимой точности и качество обрабатываемой поверхности в соответствии с рекомендациями [11] выбираем характеристики шлифовального материала .

2. Выбор и определение геометрических параметров шлифовального зерна. В соответствии с рекомендациями [12] определяем форму и геометрические размеры шлифовального зерна основной фракции, т.к. более 75% всех шлифовальных зерен инструмента принадлежит данной фракции .

3. Построение объемной модели зоны резания. Используя встроенный в программу Deform 3D модуль геометрического моделирования или используя другую CAD программу создаем геометрическую модель зоны резания (шлифовальное зерно и заготовка), с целью сокращения машинного времени создаем только часть заготовки участвующей в процессе резания в заданный период времени .

4. Параметры расчета и создание сетки. Задаем в программе Deform 3D начальные условия а также параметры расчета, такие как свойства материала заготовки и зерна, скорости перемещений, взаимодействия объектов между собой и с окружающей средой, параметры сетки .

5. Расчет. При выполнении расчета программа позволяет использовать только все ресурсы компьютера, но и запустить параллельное вычисление одновременно на нескольких компьютерах, что существенно сокращает время расчета. Просмотр предварительных результатов моделирования при расчете позволяет оценить их адекватность и внести при необходимости изменения .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 33 Моделирование технологических процессов Рисунок 3 – Результаты компьютерного моделирования в программе Deform 3D

7. Просмотр результатов. Результаты моделирования отображаются на экране монитора в виде разноцветных 3D моделей и графиков .

Результаты компьютерного моделирования процесса шлифования внутреннего кольца подшипника качения инструментом (рис. 3) в программе Deform 3D представлены на рисунке 3. Исследование проводилось при следующих режимах обработки: материал заготовки – сталь ШХ15, материал шлифовального зерна электрокорунд, окружная скорость вращения инструмента 45 м/с, расход СОЖ 0,02 м3/мин .

Анализ геометрических параметров полученного поверхностного слоя заготовки удобнее проводить в любой другой CAD–программе, например в SolidWorks. Результаты моделирования показали о формировании на обрабатываемой поверхности заготовки шероховатости Ra=0,14–0,2 мкм. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают результаты моделирования .

Таким образом, использовании программы Deform позволяет в короткие сроки провести моделирование процесса резания и на основе анализа полученных результатов скорректировать параметры технологического процесса для обеспечения заданного качества поверхностного слоя заготовки при оптимальных режимах обработки .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абразивная и алмазная обработка материалов [Справочник] /Под ред. А.Н. Резникова. – М.:

Машиностроение, 1977. – 391 с .

2. Якимов, А.В. Прерывистое шлифование / А.В. Якимов. – Киев.: Вища школа, 1986. – 252 с .

3. Попов, С. А. Шлифование высокопористыми кругами / С.А. Попов, Р.В. Ананьян. – М.:

Машиностроение, 1980. – 79 с .

4. Ящерицын, П. И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга / П. И. Ящерицын, И. П. Караим. – Минск: Наука и техника, 1974. – 256 с .

5. Пат. 2182531 Российская Федерация, МПК B24B. Способ внутреннего шлифования / Д.Р. Блурцян, В.Г. Гусев, Ю.В. Трифонова и др.; заявитель и патентообладатель Блурцян Д.Р.; заявл. 19.01.00; опубл. 20.05.02 .

– 4 с .

34 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

6. Кобяков, Е.Т. Кинематика процесса шлифования наклонными кругами / Ю.С. Степанов, Е.Т .

Кобяков, М.Г. Подзолков //Справочник. Инженерный журнал. – 2003. № 6. – С. 60-64 .

7. Афанасьев, Б.И. Абразивная обработка отверстий / Ю.С. Степанов, Б.И. Афанасьев.- М.: Машиностроение-1, 2003. – 120 с .

8. Гусев, В.Г. Дискретное внутреннее шлифование /Ю.С. Степанов, В.Г. Гусев, Б.И. Афанасьев / Под общей ред.Ю.С. Степанова.- М.: Машиностроение-1, 2004. – 190 с .

9. Гусев, В.Г. Моделирование давления смазочно–охлаждающей жидкости при шлифовании инструментом с радиально–подвижными абразивными сегментами / В.Г. Гусев, С.Б. Андрианов // СТИН. 2012 .

№2. – С. 29–33 .

10. Гусев, В.Г. Течение смазочно–охлаждающей жидкости через торцовые уплотнения соосного шлифовального инструмента / В.Г. Гусев, С.Б. Андрианов // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности, 2012. – №4. – С. 32–35 .

11. Справочник технолога–машиностроителя: в 2–х т., Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К .

Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с .

12. Грабченко, А.И. 3D моделирование алмазно–абразивных инструментов и процессов шлифования / А.И. Грабченко, В.Л. Доброскок, В.А. Федорович. – Х.: НТУ “ХПИ”, 2006. – 364 с .

Андрианов Сергей Борисович Долгов Вадим Борисович Муромского института (филиал) ВлГУ, г. Муром Муромского института (филиал) ВлГУ, г. Муром Ст. преподаватель каф. АПМиТП Студент E–mail: andrianov_s@rambler.ru E–mail: andrianov_s@rambler.ru ________________________________________________________________________________

S.B. ANDRIANOV, V.B. DOLGOV

MODELING CUTTING ZONE AT INTERNAL GRINDING

The schemes of grinding internal surfaces of rolling bearings and hydro cylinders are considered. The algorithm of modelling the cutting zone of the singular grain by the grinding tool. The computer model of the cutting zone in the program Deform 3D has been worked out, the analysis of the stress– strain state of the surface layer of the workpiece is conducted and the geometrical parameters of the quality of the surface layer of the workpiece have been determined .

Keywords: Deform 3D, modelling, cutting zone, singular grain, internal grinding .

BIBLIOGRAPHY

1. Абразивная и алмазная обработка материалов [Справочник] /Под ред. А.Н. Резникова. – М.:

Машиностроение, 1977. – 391 с .

2. Якимов, А.В. Прерывистое шлифование / А.В. Якимов. – Киев.: Вища школа, 1986. – 252 с .

3. Попов, С. А. Шлифование высокопористыми кругами / С.А. Попов, Р.В. Ананьян. – М.: Машиностроение, 1980. – 79 с .

4. Ящерицын, П. И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга / П. И. Ящерицын, И. П. Караим. – Минск: Наука и техника, 1974. – 256 с .

5. Пат. 2182531 РФ, МПК B24B. Способ внутреннего шлифования / Д.Р. Блурцян, В.Г. Гусев, Ю.В .

Трифонова и др.; заявитель и патентообладатель Блурцян Д.Р.; заявл. 19.01.00; опубл. 20.05.02. – 4 с .

6. Кобяков, Е.Т. Кинематика процесса шлифования наклонными кругами / Ю.С. Степанов, Е.Т .

Кобяков, М.Г. Подзолков //Справочник. Инженерный журнал. – 2003. № 6. – С. 60-64 .

7. Афанасьев, Б.И. Абразивная обработка отверстий / Ю.С. Степанов, Б.И. Афанасьев.- М.: Машиностроение-1, 2003. – 120 с .

8. Гусев, В.Г. Дискретное внутреннее шлифование /Ю.С. Степанов, В.Г. Гусев, Б.И. Афанасьев / Под общей ред.Ю.С. Степанова.- М.: Машинострое-ние-1, 2004. – 190 с .

9. Гусев, В.Г. Моделирование давления смазочно–охлаждающей жидкости при шлифовании инструментом с радиально–подвижными абразивными сегментами / В.Г. Гусев, С.Б. Андрианов // СТИН. 2012. №2. – С. 29–33 .

10. Гусев, В.Г. Течение смазочно–охлаждающей жидкости через торцовые уплотнения соосного шлифовального инструмента / В.Г. Гусев, С.Б. Андрианов // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности, 2012. – №4. – С. 32–35 .

11. Справочник технолога–машиностроителя: в 2–х т., Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с .

12. Грабченко, А.И. 3D моделирование алмазно–абразивных инструментов и процессов шлифования / А.И. Грабченко, В.Л. Доброскок, В.А. Федорович. – Х.: НТУ “ХПИ”, 2006. – 364 с .

Sergey Andrianov Vadim Dolgov Murom Institute (branch) of VSU, Murom Murom Institute (branch) of VSU, Murom St. Lecturer Department. APMiTP student E–mail: andrianov_s@rambler.ru E–mail: andrianov_s@rambler.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 35 Моделирование технологических процессов УДК 532.517.4:536.24 И.Е. ЛОБАНОВ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННОГО

ТЕПЛООБМЕНА ПЕРМАНЕНТНО ЗАКРУЧЕННОГО

ВНУТРИ КРУГЛОЙ ТРУБЫ ПОТОКА

В результате исследования были получены решения для интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении теплоносителей в вышеуказанных каналах, более общие, чем существующие. Полученные в данном исследовании решения верифицированы существующим и оригинальным экспериментальным материалом. Существующие решения являются частным случаем новых решений .
Полученные экспериментальные данные отличаются оригинальностью. Реализованная теория позволяет точнее прогнозировать уровень интенсификации теплообмена, чем имеющаяся; теорию необходимо использовать при доводке существующих и разработке перспективных теплообменных аппаратов и устройств. Применение разработанных расчётных методов интенсифицированного теплообмена позволит снизить металлоёмкость и габариты, а также температуру стенок перспективных теплообменных аппаратов с интенсифицированным теплообменом .

Ключевые слова: закрученный поток; скрученная лента; теплообмен; интенсификация; математическое моделирование; эксперимент; турбулентное .

Во многих областях техники широко применяются различного рода трубчатые теплообменные аппараты и теплообменные устройства, в которых, в результате интенсификации теплообмена, может быть достигнуто снижение их массогабаритных показателей при заданных значениях теплового потока, гидравлических потерь, расходов и температур теплоносителей. В рамках данного исследования под интенсификацией теплообмена понимаются применение закрутки потока при установке ленточного закручивателя в прямых круглых трубах [1–3]. Данный метод отличается технологичностью. Возможна комбинированная интенсификация теплообмена: вставка скрученной ленты в трубу с накаткой [4]; к недостаткам последней следует отнести слишком высокий опережающий рост гидравлического сопротивления канала по сравнению с ростом теплообмена. К недостаткам метода закрутки всего потока по сравнению с применением дискретных, поверхностно расположенных турбулизаторов потока, исследование которых наиболее полно представлено в [5] – c экспериментальной, а в [6] – с теоретической точек зрения соответственно, является то, что турбулизации подвергается полностью весь поток, в то время как при использовании турбулизаторов – только пристенный слой, что обеспечивает более выгодное соотношение роста теплообмена по сравнению с ростом гидросопротивления. Основное преимущество закрутки потока скрученной ленты по сравнению со шнеком заключается в том, что лента не перегораживает трубу полностью, как шнек, поэтому она закручивает весь поток: от оси до стенки. Кроме того, вставки типа шнек требуют гораздо большего количества металла и обладают повышенной опасностью заноса и загрязнения [1].

Постоянная закрутка потока обеспечивает постоянство при фиксированном угле закрутки:

( arctg w w x, (1) где w, wx – тангенциальная и осевая составляющие скорости закрученного потока соответственно) .

Степень интенсификации теплообмена зависит как от конструктивных параметров закручивающих устройств, так и от гидродинамических и тепловых условий процесса теплообмена. Применение ленточных закручивателей потока с постоянной закруткой в прямых круглых трубах позволяет довольно существенное – до (2030)% – повысить теплосъём при равных потерях на гидросопротивление [1–2]. Экспериментальные данные по теплообмену справедливы только для определённого вида течений и типоразмеров скрученной ленты, на которых были проведены эти исследования, а расчётные методы исследования интенсифиФундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии кации теплообмена при турбулентном течении в трубах разработаны ещё недостаточно, на что указывается, например в [1–4], они опираются на упрощённые модели сложных физических явлений, принимаемые при этом допущения приводят к значительному расхождению с опытными данными .

В связи вышеизложенным, необходима разработка новых, более точных, чем существующие, теоретических методов исследования интенсификации теплообмена при применении ленточных закручивателей потока .

Математическое моделирование теплообмена в круглых трубах с ленточными закручивателями следует начать с детерминирования средних скоростей на внешней границе турбулентного пограничного слоя трубы и в канале, ограниченном стенкой трубы и поверхностью скрученной ленты, поскольку они будут существенным образом отличаться от аналогичных параметров в круглой трубе без ленты. Существующие экспериментальные данные показывают, что в круглых трубах с ленточными завихрителями (а также в кольцевых каналах со шнековыми завихрителями) поле скоростей в ядре потока имеет спиральный характер и соответствует т.н.

вынужденному вихрю (квазитвёрдое вращение со скоростью:

w 2R w x H, (2) Н – полный шаг ленточного закручивателя, где R – текущий радиус круглой трубы, w x – средняя осевая скорость), наложенному на практически равномерное осевое течение .

У стенки скорость на внешней границе тангенциального гидродинамического пограничного слоя будет равна w 2R0 w x H (R0 – радиус круглой трубы). Детерминирование max потерь на трение производится из допущения, что диссипация энергии происходит преимущественно только у стенки, а в ядре потока, в связи с квазитвёрдым вращением, диссипация энергии настолько мала, что ею можно пренебречь. Энергия генерации вынужденного вихревого движения может быть определена независимым образом .

На внешней границе пограничного слоя результирующая скорость будет равна:

–  –  –

Осреднённая скорость на внешней границе пограничного слоя в канале, ограниченном внутренней стенкой трубы и поверхностью скрученной ленты, детерминируется в соответствии с долями вышеуказанных поверхностей:

–  –  –

данном случае рассматривается постоянная закрутка потока по всей длине трубы, поэтому можно его принять как развитое стабилизированное течение. Анализ существующих многочисленных экспериментальных данных, приведённых в [1–3], позволяет постулировать эквивалентность профилей полных обобщённых скоростей для закрученных и незакрученных поМоделирование технологических процессов

–  –  –

M w LR – массовый расход тангенциальной составляющей скорости для половигде ны трубы;

g – ускорение свободного падения .

38 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Сравнение расчётных значений коэффициента полного гидравлического сопротивления в канале со скрученной лентой с экспериментальными данными при классических граничных условиях для воздуха [1] показало, что теория очень хорошо коррелирует с имеющимися экспериментальными данными по полному гидравлическому сопротивлению в трубах с ленточными закручивателями в широком диапазоне определяющих параметров .

Следовательно, теоретические данные, полученные в рамках данной работы, достаточно хорошо коррелируют с имеющимися экспериментальными данными по гидравлическому сопротивлению в каналах с ленточными закручивателями потока при классических граничных условиях для довольно широкого диапазона определяющих параметров, перекрывающий существующий экспериментальный [1–2]. Данный теоретический подход к исследованию гидравлического сопротивления в трубах со скрученной лентой при классических граничных условиях в дальнейшем применим к исследованию гидросопротивления для условий однофазного закрученного потока при одностороннем нагреве [3, 8]. Анализ покаМоделирование технологических процессов

–  –  –

=0,032 и 1 5 – константы .

где Интеграл в выражении (17) примет нижеприведённый вид, который решается в рамФундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Детерминирование теплового потока, связанного с трением, проводится аналогично потерям на трение на основе классических зависимостей для прямых круглых труб, а также по эффективной скорости. В работе [1] представлено доказательство, основанное на аналогии Рейнольдса, того, что теплообмен, связанный с трением, закрученного потока в трубе, детерминируется по зависимостям для прямолинейного движения осевой скорости на полную скорость.

Эффективная скорость на внешней границе пограничного слоя в трубе и результирующая средняя скорость детерминируется вышеприведённым соотношением:

w0 wx 1 4 2 R0 H. Оценка роли в теплообмене для закрученного потока внутри трубы

–  –  –

На основании формулы (25) можно сделать вывод, что с увеличением числа Рейнольдса значение вихревого смешения в теплообмене в трубах со скрученной лентой снижается, что связано с общей турбулизацией потока. В работах [1, 2] оценивается влияние на теплообмен эффекта оребрения, создаваемого скрученной лентой. В подавляющем числе случаев закручиватели потока устанавливаются с достаточным зазором [1–4, 8], поэтому эффект оребрения крайне невелик и при исследовании, как правило, не учитывается [3, 8] .

Анализ указывает на довольно хорошее соответствие теории с существующим экспериментом для труб с ленточными закручивателями в широком диапазоне определяющих параметров .

Таким образом, теоретические данные по теплообмену в трубах со скрученной лентой, полученные в рамках данной работы, достаточно хорошо коррелируют с имеющимися экспериментальным материалом при классических граничных условиях для широких диапазонов геометрических характеристик ленточного закручивателя потока и режимов течения теплоносителя, которые в значительной мере превосходят существующие экспериментальные [1–2]. Очень важным представляется вопрос о влиянии числа Прандтля на теплообмен при турбулентном течении в трубах со скрученной лентой .

Анализ полученных расчётных значений теплообмена при турбулентном течении в трубах с ленточными закручивателями потока показывает, что погрешность решения по приближённой методики [2] по отношению к уточнённой, полученной в данной работе, составляет от +5% до –15%, что указывает на неоспоримое преимущество последнего, поэтому её необходимо использовать, несмотря на более высокую сложность по сравнению с существующими методиками расчёта. Теория, разработанная в данном исследовании, позволяет детерминировать теплообмен в закрученном потоке как для очень низких, так и для очень высоких чисел Прандтля, в то время как теория [2] – только от 0,7 до 1000. Характерным примером может служить случай теплообмена при турбулентном течении в трубах с ленточными закручивателями потока, если в качестве теплоносителя используется масло марки 42 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Следовательно, разработанная теория позволяет в очень значительной степени по сравнению с существующими теориями [1, 2] расширить диапазон своего применения по числу Прандтля при расчёте теплообмена при турбулентном течении в круглых трубах со скрученной лентой. Вышепредставленный теоретический подход к исследованию теплообмена в трубах со скрученной лентой при классических граничных условиях, разработанный в данном исследовании, в дальнейшем применим к исследованию теплообмена для условий однофазного закрученного потока внутри круглой трубы при одностороннем нагреве [3, 8] .

Сравнение расчётных значений по теплообмену для условий однофазного закрученного потока при одностороннем нагреве с экспериментом [3, 8] при обязательном выборе соответствующих определяющих параметров в зависимости от числа Рейнольдса для относительных шагов скрученной ленты H/D=3,5; 4,8; 8,1; 8,5; 12,6; 16,5; (прямая полоса) показало их удовлетворительную корреляцию .

Как уже отмечалось, расчётные данные по теплообмену при турбулентном течении в трубах со скрученной лентой при одностороннем нагреве, полученные по теории, разработанной в данном исследовании, хорошо коррелируют с экспериментом [3, 8], в то время как остальные существующие теории не могут удовлетворительно ему соответствовать, что убедительно доказывает анализ, приведённый в [3]. Следовательно, вышепредставленная теория имеет перед существующими теориями неоспоримое преимущество при расчёте осреднённого теплообмена при турбулентном течении теплоносителя в трубах с ленточными закручивателями потока при одностороннем теплообмене, поэтому её необходимо использовать, несмотря на её относительно более высокую сложность .

Можно заключить, что представленные в настоящей научной работе теоретические расчётные данные достаточно хорошо коррелируют с имеющимся экспериментальным материалом по осреднённому теплообмену в каналах с постоянной закруткой потока при турбулентном течении теплоносителя как при классических граничных условиях [1, 2], так и для условий однофазного закрученного потока при одностороннем нагреве [3, 8] в широкой области определяющих параметров .

B рамках данной работы была разработана теоретическая модель и получены аналитические решения для расчёта теплообмена и гидравлического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена путём закрутки потока с помощью скрученной ленты, отличающаяся от известных моделей более высокой точностью, отсутствием дополнительных допущений, учётом большего числа параметров, оказывающих влияние на процесс интенсифицированного теплообмена. Некоторые из существующих решений [1, 2] могут быть охарактеризованы как частный случай представленных аналитических решений, иными словами: эти аналитические решения являются более сложными по отношению к существующим решениям. Расчётные данные по интенсифицированному теплообмену и гидросопротивлению хорошо соответствуют существующим экспериментальным данным, имея гораздо меньшую погрешность по отношению к последним, чем существующие решения. Решения, полученные в данной работе, гораздо качественнее описывают имеющийся экспериментальный материал, чем существующие; применение точных решений можно считать оправданным, несмотря на их относительную сложность, поскольку они справедливы в довольно широком диапазоне геометрических характеристик скрученной ленты и режимов течения применяемых теплоносителей. Применение разработанной теории позволяет прогнозировать резервы интенсификации теплообмена посредством применения № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 43 Моделирование технологических процессов ленточных закручивателей потока в тех областях, где ещё нет надёжных экспериментальных данных. В представленном научном исследовании теоретические расчётные данные в достаточной степени хорошо коррелируют с имеющимся экспериментальным материалом, как по гидравлическому сопротивлению, так и по осреднённому теплообмену, в каналах с ленточными закручивателями потока при турбулентном течении теплоносителя, как при классических граничных условиях [1–2], так и для условий однофазного турбулентного закрученного потока при одностороннем нагреве [3, 8] в довольно широком диапазоне геометрических характеристик скрученной ленты и режимов течения применяемых теплоносителей существенно перекрывающем диапазон существующего эксперимента .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мигай, В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования / В.К. Мигай. – Л.:

Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1987. – 263 с .

2. Смитберг, Э. Трение и характеристики теплообмена при вынужденной конвекции в трубах с завихрителями из скрученной ленты. – Труды американского общества инженеров–механиков (русский перевод) .

– Серия С: Теплопередача. – Т.86. – № 1 / Э. Смитберг, Ф. Лэндис. – М.: Мир, 1964. – С. 52–65 .

3. Варава, А.Н. Экспериментальное исследование потерь давления и теплообмена при вынужденной конвекции в закрученном потоке при одностороннем нагреве // Труды VI Минского международного форума по тепломассообмену / А.Н. Варава, А.Н. Дедов, Е.М. Захаров, и др. – Минск, 2008. – С. 1–18 .

4. Zimparov V., Petkov V. Compound heat transfer augmentation by a combination of spirally corrugated tubes with a twisted tape // Proc. Compact Heat Exchengers A Festschrift on the 60–th Birthday of Ramesh K. Shah. Proceedings of Compact Heat Exchengers the International Symposium in Grenoble 24 August 2002. – Grenoble, 2002. – p.p. 477–482 .

5. Эффективные поверхности теплообмена / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, И.З. Копп и др. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 408 с .

6. Лобанов, И.Е. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в каналах: дисс. … д.т.н. – М., 2005. – 632 с .

7. Лобанов, И.Е. Математическое моделирование предельного теплообмена для турбулизированного потока в каналах / И.Е. Лобанов, А.И. Доценко. – М.: МИКХиС, 2008. – 194 с .

8. Варава, А.Н. Исследование гидравлического сопротивления и теплообмена в однофазном закрученном потоке при одностороннем нагреве / А.Н. Варава, А.В. Дедов, А.Т. Комов, В.В. Ягов // Теплофизика высоких температур, 2006.– Т. 44. – № 5. – С. 699–708 .

9. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена [Текст] / С.С. Кутателадзе. – М.: Атомиздат, 1979. – 416 с .

10. Теория тепломассообмена / Под ред. А.И.Леонтьева. – М.: Изд–во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997. – 683 с .

11. Лобанов, И.Е. Современные проблемы интенсификации теплообмена в каналах с помощью периодически поверхностнорасположенных турбулизаторов потока прямоугольного поперечного сечения / И.Е. Лобанов, И.В. Антюхов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2013. – № 3–2(299). – С. 22–27 .

Лобанов Игорь Евгеньевич Московский авиационный институт (ГТУ), г. Москва Д.т.н., ведущий научный сотрудник ПНИЛ–204 Тел. 8 (495) 158–42–68 E–mail: lloobbaannooff@live.ru I.E. LOBANOV

MATHEMATICAL MODELING INTENSIFY HEAT PERMANENT

SWIRLED INSIDE ROUND PIPE FLOW

As a result of research the decisions for intensification of heat exchange were received at turbulence current of heat–carriers in the above–stated channels, more general, than existing. The decisions, received in the given research, support by an existing and original experimental material .

The existing decisions are a special case of the new decisions. The received experimental data distinguish by originality. The realized theory allows more precisely to predict a level intensification of heat exchange, than available; the theory is necessary for using at operational development existing and development perspective heat exchangers of devices and devices. The application of the developed settlement methods intensification of heat exchange will allow to lower metal–consuming and dimensions, and also temperature of walls perspective heat exchangers of devices with intensification by heat exchange .

44 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Keywords: the twirled flow braided tape; heat exchange; intensification; mathematical modeling; experiment; turbulence .

–  –  –

1. Migay, V.K. Modelirovaniye teploobmennogo energeticheskogo oborudovaniya [Text] / V.K. Migay. – L.:

Energoatomizdat. Leningradskoye otdeleniye, 1987. – 263 p .

2. Smitberg, E. Treniye i kharakteristiki teploobmena pri vynuzhdennoy konvektsii v trubakh s za– vikhritelyami iz skruchennoy lenty. – Trudy amerikanskogo obshchestva inzhenerov–mekhanikov (russkiy perevod). – Seriya S: Teploperedacha. – T.86. – № 1 [Text] / E. Smitberg, F. Lendis. – M.: Mir, 1964. – p.p. 52–65 .

3. Varava, A.N. Eksperimental'noye issledovaniye poter' davleniya i teploobmena pri vynuzhdennoy konvektsii v zakruchennom potoke pri odnostoronnem nagreve // Trudy VI Minskogo mezhdunarodnogo foruma po teplomassoobmenu [Text] / A.N. Varava, A.N. Dedov, Ye.M.Zakharov, i dr. – Minsk, 2008. – Sektsiya № 1. Konvektivnyy teplomassoobmen. – Doklad № 1–64. – p.p. 1–18 .

4. Zimparov V., Petkov V. Compound heat transfer augmentation by a combination of spirally corrugated tubes with a twisted tape // Proc. Compact Heat Exchengers A Festschrift on the 60–th Birthday of Ramesh K. Shah .

Proceedings of Compact Heat Exchengers the International Symposium in Grenoble 24 August 2002. – Grenoble, 2002 .

– p.p. 477–482 .

5. Effektivnyye poverkhnosti teploobmena / E.K. Kalinin, G.A. Dreytser, I.Z. Kopp i dr. – M.: Energo– atomizdat, 1998. – 408 p .

6. Lobanov, I.Ye. Matematicheskoye modelirovaniye intensifitsirovannogo teploobmena pri turbulent–nom techenii v kanalakh: diss. … d.t.n. M., 2005. – 632 p .

7. Lobanov, I.Ye. Matematicheskoye modelirovaniye predel'nogo teploobmena dlya turbulizirovannogo potoka v kanalakh [Text] / I.Ye. Lobanov, A.I. Dotsenko. – M.: MIKKhiS, 2008. – 194 p .

8. Varava, A.N. Issledovaniye gidravlicheskogo soprotivleniya i teploobmena v odnofaznom zakruchen–nom potoke pri odnostoronnem nagreve // Teplofizika vysokikh temperatur [Text] / A.N. Varava, A.V. Dedov, A.T. Komov, V.V. Yagov. – 2006.– T. 44. – № 5. – p.p. 699–708 .

9. Kutateladze, S.S. Osnovy teorii teploobmena [Text] / S.S. Kutateladze. – M.: Atomizdat, 1979. – 416 p .

10. Teoriya teplomassoobmena [Text] / Pod red. A.I.Leont'yeva. – M.: Izd–vo MGTU im. N.E.Baumana, 1997 .

– 683 p .

11. Lobanov, I.Ye. Sovremennyye problemy intensifikatsii teploobmena v kanalakh s pomoshch'yu periodicheski poverkhnostnoraspolozhennykh turbulizatorov potoka pryamougol'nogo poperechnogo secheniya [Text] / I.Ye. Lobanov, I.V. Antyukhov // Fundamental'nyye i prikladnyye problemy tekhniki i tekhnologii, 2013. – №3– 2(299). – p.p. 22–27 .

Lobanov Igor Evgenevich Moscow aviation institute (STU), Moscow Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher of PLMS–204 Tel. 8 (495) 158–42–68 E–mail: lloobbaannooff@live.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 45 Конструирование, расчеты, материалы

КОНСТРУИРОВАНИЕ, РАСЧЕТЫ,

МАТЕРИАЛЫ УДК 621.22:538.975 А.А. ШИШКО, А.С. ПРУШАК, А.Г. ШАГОЙКА, А.Ю. ПАВЛОВСКИЙ, Е.И. ЭЙСЫМОНТ, Е.В. ОВЧИННИКОВ, Н.М. ЧЕКАН

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

ДЛЯ МЕТАЛЛООБРАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Разработаны составы композиционных покрытий на базе соединений алюминий– титан–азот для металлообрабатывающего инструмента работающего при повышенных температурах эксплуатации. Исследовано влияние технологических параметров формирования покрытий на функциональные характеристики. Установлено, что оптимальными характеристиками обладают составы в разработанном соотношении компонентов, которое определяется толщиной слоя, количеством слоев, определенным процентным соотношением Al и Тi в материале в целом. Изменение процентного содержания Al:Ti в пределах более или менее разработанного, приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик .

Ключевые слова: покрытие, алюминий, титан, нитриды, структура, свойства, плазма Современное машиностроение широко применяет инструмент, на рабочую поверхность которого, нанесены композиционные покрытия [1]. К числу наиболее распространенных покрытий для металлообрабатывающего инструмента относят нитрид титана TiN, который наносят с помощью плазмохимических технологий. Покрытие из нитрида титана обеспечивают высокую износостойкость инструмента для холодного деформирования металлических заготовок благодаря предотвращению явлений схватывания и задира [85]. При нанесении покрытий из нитрида титана на металлорежущий инструмент (сверла, фрезы, метчики, зенкеры и т.п.) эффект резко снижается. Это обусловлено использованием повышенных температур для формирования покрытия из TiN (300°С – 500С), которые вызывают снижение твердости инструмента из–за явления отпуска. Кроме того, несепарированная капельная фаза TiN повреждает режущую крошку, вызывая её затупление и снижение режущей способности [2] .

Известно износостойкое покрытие для рабочих поверхностей плунжерных пар топливных насосов [3]. Композиционное покрытие содержит несколько слоев, в. т.ч. слой нитрида титана, меди или медьсодержащего сплава и составляет от 0,01 мкм до 0,5 мкм. Такое покрытие наносят в вакуумных установках послойно на подготовленную поверхность деталей плунжерных пар. Данное покрытие обеспечивает высокую износостойкость пар трения в режиме воздействия высоких нагрузок и небольших перемещений. К существенным недостаткам материала относятся недостаточная эффективность для металлорежущего инструмента и плохая смачиваемость смазочно–охлаждающими средами, вследствие наличия поверхностного гидрофобного слоя политетрафторэтилена .

В качестве аналога выбрано следующее покрытие на основе титансодержащих соединений. Покрытие является многослойным, причем внутренний слой выполнен из нитрида титана или титана, а наружный из алмазоподобного продукта, содержащего не более 20% графитовой фазы, при соотношении титана и углерода в этих слоях, равном стехиометрическому в соединении TiC,.причем число чередующих слоев составляет от 1 до 6. Композиционный материал для покрытий на основе титансодержащих соединений и легирующих добавок, отличающийся тем, что в качестве функциональной добавки содержит углеродсодержащий алмазоподобный продукт с содержанием графитовой фазы 5% мас. – 20% мас.

Характерными признаками аналога являются:

использование в качестве функционального модификатора углеродосодержащего компонента, включающего алмазоподобную и графитоподобную фракцию при содержании графитоподобной фракции 10% – 20%;

46 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии наличие в материале сочетания титансодержащих и углеродсодержащих компонентов в виде функциональных слоев определенной толщины, при числе сочетаний от 1 до 8;

стехиометрическое соотношение элементов Ti и С, равное их соотношению в соединении TiC (карбид титана) .

К существенным недостаткам материала по аналогу относятся недостаточная эффективность для металлорежущего инструмента и плохая термостойкость [86], которая обусловлена наличием алмазоподобных слоев, адгезионная прочность резко снижается при превышении температуры более Т=573 К, в связи с чем данные покрытия не могут эксплуатироваться без подвода внешей смазочно–охлаждающей .

В связи с этим для обработки различного рода инструмента и деталей трения применяют композиционные многослойные покрытия, слои которых выполняют различные функции – формирующую, противоизносную, антикоррозионную, термостойкую .

Предлагаемый состав композиционного материала для покрытий на основе алюминий– титаносодержащих соединений является многослойным, причем внутренний слой выполнен из нитрида титана или титана, а наружный из нитрида титана–нитрида алюминия, процентое содержание Ti и Al в покрытии составляло 50%:50%, причем число чередующих слоев составляет от 1 до 4 .

Сопоставительный анализ разработанного состава и аналога, показывает, что разработанный композиционный материал отличается тем, что он дополнительно включает слой (AlTi)N (алтин), который в процессе эксплуатации (обработки металлической детали) обеспечивает высокую износостойкость инструмента и качество обрабатываемой поверхности при высоких температурах эксплуатации. Дополнительный эффект обеспечивается применением многослойного композиционного материала, в котором сочетание «алтин–титан» или «алтин–нитрид титана» повторяется от 1 до 4 раз .

Эффект действия композиционного материала усиливается при соотношении элементов титана и алюминия в слоях, равном их стехиометрическому соотношению в соединении алюминида титана с формулой AlTi .

При формировании композиционного материала применяли слои из титана, нитрида титана (TiN), полученные при магнитной сепарации плазменного потока, слои (AlTi)N (алтины)). Слои наносили на режущие кромки сверл из стали Р6М5 с диаметром рабочей части 0,3, 0,5, 0,8, 1,0. 2,0 мм. Для нанесения композиционного материала использовали серийную установку вакуумного напыления УВНИПА–1–001. Установка содержит газовый ионный источник, с помощью которого осуществляли очистку и нагрев изделий, источник плазмы стационарного катодно–дугового разряда с металлическими (титан, алюминий) катодами .

Слой композиционного материала формировали за один цикл нанесения. Контроль толщины осуществляем расчетным методом, исходя из предварительно определенных значений скорости осаждения. Составы материалов приведены в таблице 1 .

Триботехнические испытания композиционного материала проведены по схеме «плоскость–ролик» на установке, разработанной на базе машины трения СМТ–1. Использовали стандартную четырехпроводную схему измерения контактного сопротивления в паре трения .

Момент полного износа покрытия определяли по снижению уровня контактного сопротивления до величины 1 мОм, характерной для множественного металлического контакта .

Ресурсные испытания сверл с композиционным покрытием проводили на сверлильной установке при постоянной нагрузке 27,7Н. В процессе испытаний замеряли время сверление одного отверстия и количество сверлений до затупления сверла. В качестве материала для сверления использовали текстолит поделочный марки ПТ толщиной 5 мм .

Результаты испытаний приведены в таблицах 21–22. В таблице 22 приведены сравнительные характеристики различных композиционных покрытий, имеющих одинаковую технологию формирования. Как следует из данных таблицы 21 и 23 разработанные составы композиционного материала для покрытий (составы 2–7) превосходят аналог (состав 1) по комплексу характеристик – имеют более высокую износостойкость и более низкий коэффициент трения .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 47 Конструирование, расчеты, материалы

–  –  –

Оптимальными характеристиками обладают составы в разработанном соотношении компонентов, которое определяется толщиной слоя, количеством слоев, определенным процентным соотношением Al и Тi в материале в целом. Изменение процентного содержания Al:Ti в пределах более или менее разработанного, приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик. [4] Состав VIII приводит к увеличению коэффициента трения, т.к. уменьшение количества термостойких слоев приводит к уменьшению адгезионной прочности и увеличивает время сверления особенно при большом количестве циклов (500–600 шт.). Уменьшение толщины функциональных слоев мене 0,01 мкм (состав 10) или их увеличение более 0,2 мкм (состав 48 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

11) или снижает долговечность покрытия из композиционного материала или не дает дополнительного эффекта при увеличении стоимости покрытия .

–  –  –

Оптимальными характеристиками обладают покрытия из материалов, в которых соотношение элементов Al/Ti равно 1:1 или стехиометрическому соотношению в соединении (AlTi)N (алтин). Превышение содержания алюминия (состав 14) или его уменьшение (состав XV) по отношению к стехиометрическому неблагоприятно сказывается или на росте коэффициента трения или на износостойкости покрытия .

Таким образом, состав в разработанном соотношении компонентов обладает более высокими эксплуатационными характеристиками по сравнению с аналогом .

Покрытия из разработанного композиционного материала прошли испытания на ОАО «Белкард» при использовании различного вида металлообрабатывающего инструмента и рекомендованы к промышленному применению .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Научно–технический прогресс в машиностроении: Современные методы упрочнения деталей машин [Текст] / Под ред. К.В. Фролова // Обзор. информ. Выпуск 9. – М., 1991. – 187 с .

2. Комплексный анализ триботехнических свойств многослойных сверхтвердых покрытий [Текст] / Янь Цуань [и др.] // О природе трения твердых тел: межд. симпозиум. – Гомель, ИММС НАНБ. – 2002. – С. 94 –95 .

3. Композиционное многослойное покрытие: пат. 10924 Респ. Беларусь, МПК (2006) C23C 14/06 / В.А .

Струк, Г.А. Костюкович, В.И. Кравченко, Е.В. Овчинников, А.В. Рогачев, А.В. Попов, А.М. Радевич, С.В. Авдейчик; заявитель ОАО «Белкард» – № a 20040490; заявл. 31.05.2004; опубл. 30.08.2008. // «Изобретения. Полезные модели. Промышленные образцы»: Официальный бюллетень национального центра интеллектуальной собственности. – 2008. – № 4. – С. 113 .

4. Овчинников, Е.В. Наноструктурированные фторсодержащие покрытия [Текст] / Е.В. Овчинников // Фундаментальные проблемы техники и технологии. – 2013. – №3 – 2(299). – С. 60–67 .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 49 Конструирование, расчеты, материалы Овчинников Евгений Витальевич УО «Гродненский государственный университет им. Янки Купалы», г.Гродно кандидат технических наук, зам .

декана факультета инновационных технологий e–mail: ovсhin_1967@mail.ru А.A. SHISHKO, A.S. PRUSHAK, A.G. SHAGOYKA, A.YU. PAVLOVSKY, E.I. EYSYMONT, E.V. OVCHINNIKOV, N.M. CHEKAN

TRIBOTECHNICAL COMPOSITE COATING FOR TOOL MACHINED METAL

The compositions of composite coatings based compounds aluminum–titanium – nitrogen for metalworking tools operating at elevated operating temperatures. The influence of technological parameters for the formation of coatings on functional characteristics. It was established that the compositions exhibit optimum performance in relation to the developed components, which is determined by layer thickness, number of layers, a certain percentage ratio of Al and Ti in the material as a whole. Changing the percentage of Al: Ti in the range of more or less elaborate, leading to a deterioration in performance .

Keywords: cover, aluminum, titanium nitride, structure, properties, plasma

BIBLIOGRAPHY

1. Nauchno–tekhnicheskiy progress v mashinostroyenii: Sovremennyye metody uprochneniya detaley mashin [Text] / Pod red. K.V. Frolova // Obzor. inform. Vypusk 9. – M., 1991. – 187 p .

2. Kompleksnyy analiz tribotekhnicheskikh svoystv mnogosloynykh sverkhtverdykh pokrytiy [Text] / Yan' Tsuan' [i dr.] // O prirode treniya tverdykh tel: mezhd. simpozium. – Gomel', IMMS NANB. – 2002. – p.p. 94 –95 .

3. Kompozitsionnoye mnogosloynoye pokrytiye: pat. 10924 Resp. Belarus', MPK (2006) C23C 14/06 / V.A .

Struk, G.A. Kostyukovich, V.I. Kravchenko, Ye.V. Ovchinnikov, A.V. Rogachev, A.V. Popov, A.M. Radevich, S.V .

Av-deychik; zayavitel' OAO «Belkard» – № a 20040490; zayavl. 31.05.2004; opubl. 30.08.2008. // «Izobreteniya. Poleznyye modeli. Promyshlennyye obraztsy»: Ofitsial'nyy byulleten' natsional'nogo tsentra intellektual'noy sobstvennosti .

– 2008. – № 4. – p. 113 .

4. Ovchinnikov Ye.V. Nanostrukturirovannyye ftorsoderzhashchiye pokrytiya [Text] / Ye.V. Ovchinnikov // Fundamental'nyye problemy tekhniki i tekhnologii.–2013. –№3 –2(299). – p.p. 60–67 .

–  –  –

50 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии УДК 621.95.01 В.В. СИДОРОВА, М.С. РАЗУМОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО СВЕРЛЕНИЯ

В статье рассматривается экспериментальное устройство для вибрационного сверления отверстий малого диаметра. Описаны его конструктивные особенности принцип работы .

Ключевые слова: сверление, устройство, отверстия, производительность, вибрации, стойкость, прочность .

Отверстия цилиндрической формы являются конструктивным элементом многих типов деталей: от валов и осей до корпусных деталей, которые находят применение в машинах и механизмах различного назначения .

Для получения глубоких отверстий используются в основном методы:

сплошного сверления, при котором весь материал, расположенный в объеме будущего отверстия, измельчается в стружку;

кольцевого сверления, при котором в стружку переходит только кольцевая полость .

электрохимическая обработка .

Первый метод получил гораздо большее распространение на практике, так как процесс кольцевого сверления отличается меньшей надежностью и большей сложностью осуществления. Кроме того, метод кольцевого сверления применяется для сверления отверстий относительно большого диаметра, более 30 мм [1] .

Электрохимическая обработка основана на явлении анодного растворения металла в электролите под действием постоянного электрического тока, однако, его практическое применение является дорогостоящим при массовом и серийном производстве .

Задача повышения надежности процесса сверления глубоких отверстий особенно актуальна при обработке отверстий малого диаметра (до 5 мм), при заданной величине вылета инструмента прочность сверла резко снижается с уменьшением его диаметра. Сверление отверстий малого диаметра широко распространено в промышленности: при изготовлении оборудования топливной аппаратуры, авиа и ракетостроении .

Сверление изделий из титановых сплавов имеет свои особенности, выражающиеся в специфических требованиях, предъявляемых к качеству деталей из данного материала. Однако их важным преимуществом является высокая надежность, обусловленная отсутствием продуктов коррозии в системах, относительно малая тепловая деформация из–за низкого коэффициента теплового расширения, отсутствие струевой коррозии [2] .

Одним из наиболее перспективных методов для повышения производительности сверления титановых сплавов является вибрационное резание [3] .

В настоящее время известно большое количество вибровозбудителей разных типов и компоновок, которые устанавливаются на станках, где реализуют процесс вибрационной обработки. Но применение большинства из них не осуществимо для станков имеющих вертикальное расположение шпинделя. Однако это становится возможным при использовании электромагнитных и электродинамических вибровозбудителей. Электромагнитные и электродинамические вибраторы имеют широкие возможности по возбуждению колебаний большого диапазона частот (вплоть, до ультразвуковых). Но они работоспособны лишь при небольших силах резания вследствие своей малой удельной мощности. Тем не менее, использование вибраторов такого вида вполне приемлемо при вибрационном сверлении отверстий малого диаметра [4] .

Однако сложная конструкция электродинамического вибровозбудителя, а именно электрическая схема подключения катушек, а так же передача вибраций на шпиндель станка, приводящая к сокращению ресурса станочного оборудования увеличивает себестоимость обработки. Применение вибрационного оборудования на основе постоянных магнитов позволит значительно снизить его себестоимость .

В течение последних лет свойства постоянных магнитов заметным образом изменились, что хорошо видно из приведенной ниже диаграммы (рисунок 1) [5] .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 51 Конструирование, расчеты, материалы

–  –  –

Линия 1 показывает динамику развития свойств ферритовых магнитов, именно тех, которые используются обычно в защелках, динамиках и т.п .

Линия 2 – магнитные алюминиево–никелиевые сплавы, применяемые обычно в радио и телевизионной аппаратуре .

Линия 3 и Линия 4 – соответствуют новому виду магнитов, изготавливаемых на основе редкоземельных элементов. Линия 3 – самарий – кобальтовые магниты, Линия 4 – неодим

– железо – боровые .

Как видно из диаграммы магнитная энергия самариевых магнитов в 6 раз выше, а неодимовых в 10 раз выше, чем у ферритовых (керамических) изделий .

На практике это означает, что неодимовый магнит, небольшого размера, способен создавать механические усилия, которые вполне соответствуют усилиям, характерным для обычных машин и механизмов, т. е – десятки и сотни килограммов .

Сущность работы спроектированного устройства для вибрационного сверления поясняется на рисунке 2, на котором показано устройство для вибрационного сверления в разрезе .

Спроектированное устройство для вибрационного сверления содержит корпус 1 и крышку корпуса 2, в которых посредством подшипников 3,4 закреплен входной вал 5. Вращение с входного вала посредством гибкой связи 6 передаётся на выходной вал 7, на котором расположены магниты 8. При вращении выходного вала магниты взаимодействуют с расположенными в магнитных корпусах 9,10 магнитами 11, установленных таким образом, чтобы соблюдалась обратная полярность относительно магнитов 8 расположенных в выходном валу 7. В процессе взаимодействия создаются вибрации, частота которых определяется количеством магнитов 8 в выходном валу 7 и магнитов 11 в магнитных корпусах 9, 10 .

Усилие вибрации регулируется расстоянием между магнитами 8 выходного вала 7 и магнитами 11,12 расположенными в корпусах магнитов 9,10 регулирующимися посредством резьбы на корпусе 1 и крышке корпуса 2 устройство для вибрационного сверления, и магнитных корпусах 9,10. Амплитуда вибрации ограничивается регулировочной гайкой 13, в которой находится подшипник 14 с возможностью осевого перемещения и между регулировочной гайкой 13 и выходным валом 7 находятся упорные подшипники 15,16,17,18, между которыми находятся пружины 19,20 для гашения ударов между выходным валом 7 и регулировочной гайкой 13 .

Амплитуда вибрации ограничивается регулировочной гайкой, в которой находится подшипник с возможностью осевого перемещения и между регулировочной гайкой и выходным валом находятся упорные подшипники, между которыми находятся пружины для гашения ударов между выходным валом и регулировочной гайкой .

52 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Устройство работает следующим образом: в шпинделе станка закрепляется входной вал 5 вибросверлильного устройства, затем фиксируется корпус 1 вибросверлильного устройства. Подбирается количество магнитов 8,11,12 исходя из нужной частоты вибрации .

Магнитные корпуса 9,10, с магнитами закручивают в корпусе 1 и крышке корпуса 2 устройство для вибрационного сверления, тем самым устанавливают осевую силу вибрации. После настройки включается вращения шпинделя и производится обработка .

Трехмерная модель устройства представлена на рисунке 3 .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 53 Конструирование, расчеты, материалы Разработанная модель позволит повысить технологичность устройства для вибрационного сверления и снизить вибрации, передаваемые на шпиндель станка, а именно, к приспособлениям для металлорежущих станков, относящихся к сверлильно–расточной и фрезерной группе с вертикальным расположением шпинделя для увеличения производительности и улучшения качества формообразования отверстий .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Драчев, О.И. Повышение эффективности вибрационного сверления глубоких отверстий [Текст] / О.И .

Драчев, А.О. Драчев, Г.В. Тараненко, В.А. Тараненко. – Старый Оскол: ТНТ. – 2010. – 220 с .

2. Капырин, Г.И. Титановые сплавы в машиностроении. [Текст] / Г.И. Капырин, Б.Б. Чечулин, С.С .

Ушков. – М.: Машиностроение, 1977. – 248 с .

3. Масленников, А.В. Использование вибрационного резания для управления стружкообразованием [Текст] / А.В. Масленников, С.А. Чевычелов, Д.И. Гвоздев, В.В. Сидорова, М.Ш. Гатиев // Известия Юго– Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии, 2012. – № 2–1. – С. 117–120 .

4. Масленников, А.В. Проектирование электромагнитного привода возбудителя высокочастотных вибраций [Текст] / А.В. Масленников, А.И. Барботько, И.В. Бондарцев // Вестник машиностроения, 2007. – №10. – С. 19–21 .

5. Абушенко, А.В. О постоянных магнитах для простого инженера – [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://c–a–m.narod.ru/techno/magnit.html (дата обращения 27.03.2014) .

–  –  –

BIBLIOGRAPHY

1. Drachev, O.I. Povysheniye effektivnosti vibratsionnogo sverleniya glubokikh otverstiy [Text] / O.I. Drachev, A.O. Drachev, G.V. Taranenko, V.A. Taranenko. – Staryy Oskol: TNT. – 2010. – 220 p .

2. Kapyrin, G.I. Titanovyye splavy v mashinostroyenii. [Text] / G.I. Kapyrin, B.B. Chechulin, S.S. Ushkov. – M.: Mashinostroyeniye, 1977. – 248 p .

3. Maslennikov, A.V. Ispol'zovaniye vibratsionnogo rezaniya dlya upravleniya struzhkoobrazovaniyem [Text] / A.V. Maslennikov, S.A. Chevychelov, D.I. Gvozdev, V.V. Sidorova, M.SH. Gatiyev // Izvestiya Yugo–Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii, 2012. – № 2–1. – p.p. 117–120 .

4. Maslennikov, A.V. Proyektirovaniye elektromagnitnogo privoda vozbuditelya vysokochastotnykh vibratsiy [Text] / A.V. Maslennikov, A.I. Barbot'ko, I.V. Bondartsev // Vestnik mashinostroyeniya, 2007. – №10. – p.p. 19–21 .

5. Abushenko, A.V. O postoyannykh magnitakh dlya prostogo inzhenera – [Elektronnyy resurs] – Rezhim dostupa. – URL: http://c–a–m.narod.ru/techno/magnit.html (data obrashcheniya 27.03.2014) .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 55 Конструирование, расчеты, материалы Как видно по уравнениям (1) и (2) термические напряжения для заданного момента времени зависят от комплекса физических характеристик материала инструмента и охлаждающей среды .

Термические напряжения, в какой либо точке в каждый момент времени могут быть растягивающими или сжимающими. В процессе резания в зоне контакта происходит суммирование сжимающих механических и термических напряжений, а вне контактной зоны термические и механические напряжения могут иметь разный знак [1] .

Быстрый нагрев и охлаждение во время прерывистого резания вызывают термические «удары», температурное поле в поверхностных слоях характеризуется высокими градиентами температур и термические напряжения при высоких контактных температурах достигают значительных величин. Если величина превысит предел прочности в, то образуются трещины и начинается хрупкое разрушение [1] .

Воспользуемся последней рекомендацией (в) в качестве критерия оценки прочностных свойств инструмента .

Для этого необходимо провести расчет зависимости термических напряжений от температуры к согласно формулам (1) и (2) при известных значениях параметров, входящих в эти формулы после импульсного намагничивания, далее необходимо сравнить полученные значения термических напряжений с механическими нагружающими напряжениями .

Расчеты проведены для твердого сплава ВК4 и быстрорежущей стали Р6М5 для точки, отстоящей от режущей кромки на глубине х=0,5мм и при t=0,01с и температурах к = 1273 К, 0 = 293 К .

Исследования физических и механических характеристик твердых сплавов при магнитно–импульсной обработке [2] показывают снижение температурного коэффициента линейного расширения на 1.5…3%, увеличение теплопроводности и теплоемкости на 10…15% .

Относительно модуля упругости и коэффициента Пуансона исследования [3] говорят об их незначительном снижении, которыми можно в расчетах пренебречь .

Полученные расчетные результаты показаны на рисунке 1 а, б, в, г, из которых видно:

1. Для твердого сплава ВК4 при нагреве (рис. 1, а) термические напряжения ослабляются при импульсном намагничивании (прямая 2), что расширяет температурный диапазон использования инструмента на 50…70оС. Использование намагниченного инструмента при температуре выше 370оС нецелесообразно, так как эффекта увеличения прочности нет. При охлаждении (рис. 1, б), хотя и наблюдается эффект ослабления термических напряжений (сравниваются прямые 2 и 1), однако использовать инструмент при температурах выше 120оС нельзя, так как в этом диапазоне температур термические напряжения выше нагружающих механических напряжений .

2. Для быстрорежущей стали Р6М5 при нагреве (рис. 1, в) практически можно использовать весь диапазон температур как для ненамагниченного, так и для намагниченного инструмента. Наблюдается ослабление термических напряжение (прямая 2), что еще больше расширяет температурный диапазон. При охлаждении (рис. 1, г) температурный диапазон значительно сужается до 300оС .

Анализ проведенных расчетов с учетом комплекса физико–механических параметров намагниченных инструментальных материалов позволяет сделать вывод о том, что эффект ослабления термических напряжений у намагниченных инструментальных материалов имеется, однако этот эффект незначительный (порядка 10…15% по предложенной методике), поэтому использование намагниченного инструмента возможно при строгом соблюдении технологических норм термодинамических параметров .

Другим свойством режущего инструмента является его стойкость. Влияние импульсного намагничивания на стойкость режущего инструмента исследовано в производственных условиях на примере концевых фрез [4] .

В производственных условиях фрезы испытывались с использованием критерия равного или оптимального износа. Для этого фиксировалось количество деталей и рассчитывалось время наработки. При этом велось наблюдение за состоянием износа режущей части инструмента и при достижении установленного критерия равного износа (задиры поверхности обрабатываемого материала) дальнейшую работу прекращали и заменяли изношенный инструмент на новый. Полученные результаты сравнивались с контрольными или со справочными значениями периода стойкости фрез .

56 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 57 Конструирование, расчеты, материалы относительная стойкость концевых фрез 10 при производственных испытаниях составила 125,5%;

относительная стойкость концевых фрез 12 при производственных испытаниях составила 155,5%;

увеличение стойкости концевых фрез подтверждают перспективность применения импульсного намагничивания для режущих инструментов .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лоладзе, Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента [Текст] / Т.Н. Лоладзе. – М.: Машиностроение, 1982. – 320 с .

2. Малыгин, Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин [Текст] / Б.В. Малыгин. – М.: Машиностроение, 1989 –112 с .

3. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов [Текст] / Б.Г. Лившиц, В.С. Крапошин, Я.Л .

Линецкий. – М.: Металлургия, 1980. – 320 с .

4. Путырский, В.С. Влияние импульсного намагничивания на стойкость режущего инструмента. [Текст] / В.С. Путырский, Л.Г. Никитина // Сб. трудов «Научные достижения Муромских ученых» – Муром, Изд.– полиграфический центр, МИ ВлГУ, 2000 – 94 с .

–  –  –

INFLUENCE OF PULSE MAGNETIZATION ON CONDITION

OF CUTTING TOOLS

The state of cutting part of instrument is considered by the analysis of thermal tensions of the magnetized toolpiece, arising up in the process of cutting. The criterion of estimation of prochnostnykh properties of instrument is chosen. Dany recommendation on the use of the magnetized toolpiece on thermodynamics parameters. The results of production tests of end milling cutters, work– hardened the impulsive magnetizing are presented. The criterion of estimation of firmness of toolpiece is offered .

Keywords: strength, resistance, pulse magnetization, thermal stress, the cutting tool .

BIBLIOGRAPHY

[1] Loladze, T.N. Prochnost' i iznosostoykost' rezhushchego instrumenta [Text] / T.N. Loladze. – M.: Mashinostroyeniye, 1982. – 320 p .

[2] Malygin, B.V. Magnitnoye uprochneniye instrumenta i detaley mashin [Text] / B.V. Malygin. – M.: Mashinostroyeniye, 1989 –112 p .

[3] Livshits B.G. Fizicheskiye svoystva metallov i splavov [Text] / B.G. Livshits, V.S. Kraposhin, YA.L .

Linetskiy. – M.: Metallurgiya, 1980. – 320 p .

[4] Putyrskiy, V.S. Vliyaniye impul'snogo namagnichivaniya na stoykost' rezhushchego instrumenta. [Text] / V.S. Putyrskiy, L.G. Nikitina // Sb. trudov «Nauchnyye dostizheniya Muromskikh uchenykh» – Murom, Izd.– poligraficheskiy tsentr, MI VlGU, 2000 – 94 p .

–  –  –

58 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии УДК 621.865.8 О.Н. КРАХМАЛЕВ, Д.И. ПЕТРЕШИН

СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ

В МАНИПУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ С УПРУГИМИ ЗВЕНЬЯМИ

Представлена методика определения собственных частот и форм свободных упругих колебаний, возникающих в манипуляционных системах с тремя степенями свободы, рассмотрен пример использования методики .

Ключевые слова: Манипуляционные системы, упругие колебания, собственные частоты .

–  –  –

60 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Для решения полученного частотного уравнения можно воспользоваться существующими стандартными компьютерными программами. Или же, рассчитать коэффициенты a, b и c кубичного уравнения (9) и перейдя к неполному виду этого уравнения в форме (10) воспользоваться тригонометрическим методом его решения. [5] При проведении расчётов параметры модели имели следующие значения: m1=20.0 кг, m2=10.0 кг, m3=5.0 кг, R1=0.05 м, l1=0.6 м, l2=0.28 м, l3=0.28 м, c1=c2=1.0e4 Нм/рад, c3=1.0e6 Н/м. Выполним расчёт собственных частот исследуемой модели в зависимости от выбора значений её обобщённых координат qi, i=(1,2,3) .

Выполним расчёт собственных частот исследуемой модели для положения, задаваемого обобщёнными координатами, имеющими значения: q1=0.0 рад, q2= /3 рад, q3=0.0 м .

Рассмотрим частотную функцию f ( x) x ax bx c, x k 2, определяемую кубичным уравнением (10), график этой функции представлен на рисунке 2 .

На графиках, представленных на рисунках 3 и 4, в увеличенном масштабе выделены диапазоны, содержащие решения частотного уравнения для k1, k2 и k3 соответственно .

Собственные частоты ki, i=(1, 2, 3) могут быть рассчитаны путём численного решения частотного уравнения (9) .

В данном примере вычислить собственные частоты можно аналитически. Поскольку для исследуемой модели матрица [M] имеет диагональный вид, переменные в уравнениях свободных колебаний разделены mii qi ci qi 0, i = (1, 2, 3) .

–  –  –

62 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 63 Конструирование, расчеты, материалы Исследуем зависимость собственных частот от обобщённых координат qi, i=(1, 2, 3) .

Как видно из полученных выше аналитических выражений для ki, i=(1, 2, 3) собственные частоты не зависят от обобщённой координаты q1, так как изменение этой координаты меняет положение всей модели целиком, не изменяя её конфигурации от которой зависят инерционные свойства модели .

Собственная частота k1 зависит от изменения обобщённых координат q2 и q3. Зависимость k1(q2), q2=[0, /2] при q3=0 представлена на рисунке 6. [7]

–  –  –

Таким образом, проведен всесторонний анализ свободных колебаний выбранной манипуляционной системы с тремя степенями свободы .

Аналогично может быть проведен анализ свободных колебаний манипуляционной системы с тремя степенями свободы произвольной формы. Аналитические решения для собственных частот удаётся получить не всегда, однако всегда можно сформировать частотное уравнение, решение которого может быть получено численно. Расчёт собственных частот манипуляционных систем с числом степеней свободы больше трёх выполняется с использованием специально разработанных компьютерных программ .

–  –  –

1. Крахмалев, О.Н. Исследование малых отклонений от программных движений манипуляционных систем с упругой податливостью, сосредоточенной в сочленениях звеньев [Текст] / О.Н. Крахмалев // Вестник Брянского государственного технического университета, 2011. – №4. – С. 39–46 .

2. Крахмалев, О.Н. Математическое моделирование динамики манипуляционных систем промышленных роботов и кранов–манипуляторов [Текст] / О.Н. Крахмалев. – Брянск: БГТУ, 2012. – 200 с .

3. Крахмалев, О.Н. Математическое моделирование динамики манипуляционных роботов [Текст] / О.Н .

Крахмалев // В мире научных открытий, 2012. – №8.1. – С. 51–59 .

4. Крахмалев, О.Н. Методика анализа влияния сил инерции на динамику манипуляционных роботов [Текст] /О.Н. Крахмалев // Теория механизмов и машин, 2012. –№20. – Т.10. – С. 41–53 .

5. Крахмалев, О.Н. Моделирование динамики манипуляционных систем роботов при малых упругих деформациях и диссипации в шарнирах [Текст] / О.Н. Крахмалев // Современные проблемы теории машин, 2013. – №1. – С. 122–124 .

6. Крахмалев, О.Н. Определение динамической точности манипуляционных систем роботов с упругими шарнирами [Текст] / О.Н. Крахмалев, Л.И. Блейшмидт // Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014. – №1. – С. 29–36 .

7. Крахмалев, О.Н. Оптимизация законов движения при моделировании динамики манипуляционных роботов [Текст] / О.Н. Крахмалев, Д.М. Медведев, Д.И. Петрешин // Вестник Брянского государственного технического университета, 2014. – №1 – С. 45–48 .

–  –  –

NATURAL OSCILLATION FREQUENCIES

IN HANDLING SYSTEMS WITH ELASTIC LINKS

Presents a methodology determining the natural frequencies of free elastic vibrations arising in manipulations systems with three degrees of freedom. An example of the use of the methodology .

Keywords: manipulation systems, elastic vibrations, oscillation frequency .

BIBLIOGRAPHY

1. Krakhmalev, O.N. Issledovaniye malykh otkloneniy ot programmnykh dvizheniy manipulyatsionnykh sistem s uprugoy podatlivost'yu, sosredotochennoy v sochleneniyakh zven'yev [Text] / O.N. Krakhmalev // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2011. – №4. – p.p. 39–46 .

2. Krakhmalev, O.N. Matematicheskoye modelirovaniye dinamiki manipulyatsionnykh sistem promyshlennykh robotov i kranov–manipulyatorov [Text] / O.N. Krakhmalev. – Bryansk: BGTU, 2012. – 200 p .

3. Krakhmalev, O.N. Matematicheskoye modelirovaniye dinamiki manipulyatsionnykh robotov [Text] / O.N .

Krakhmalev // V mire nauchnykh otkrytiy, 2012. – №8.1. – p.p. 51–59 .

4. Krakhmalev, O.N. Metodika analiza vliyaniya sil inertsii na dinamiku manipulyatsionnykh robotov [Text] /O.N. Krakhmalev // Teoriya mekhanizmov i mashin, 2012. –№20. – T.10. – p.p. 41–53 .

5. Krakhmalev, O.N. Modelirovaniye dinamiki manipulyatsionnykh sistem robotov pri malykh uprugikh deformatsiyakh i dissipatsii v sharnirakh [Text] / O.N. Krakhmalev // Sovremennyye problemy teorii mashin, 2013. – №1 .

– p.p. 122–124 .

6. Krakhmalev, O.N. Opredeleniye dinamicheskoy tochnosti manipulyatsionnykh sistem robotov s uprugimi sharnirami [Text] / O.N. Krakhmalev, L.I. Bleyshmidt // Problemy mashinostroyeniya i nadezhnosti mashin, 2014. – №1. – p.p. 29–36 .

7. Krakhmalev, O.N. Optimizatsiya zakonov dvizheniya pri modelirovanii dinamiki manipulyatsionnykh robotov [Text] / O.N. Krakhmalev, D.M. Medvedev, D.I. Petreshin // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2014. – №1 – p.p. 45–48 .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 65 Конструирование, расчеты, материалы УДК 67.03+629.113 П.В. ГРЕЧИХИН

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ

Проанализировано применение современных материалов в автомобилестроении с целью увеличения надежности, повышения экономичности и снижения вредного влияния автотранспорта на окружающую среду. Показаны конкретные примеры применения современных материалов в автомобилестроении и эффективность их применения Ключевые слова: автомобилестроение, современные материалы, алюминиевые сплавы, композитные материалы, полимерные материалы .

Вопросы экономичности, экологичности и надежности производимых автомобилей – это первоочередные вопросы, которые решаются в автомобилестроении. В этой связи изучается и вопрос о применении современных материалов в конструкциях автомобилей Снижение массы автомобиля влияет на вышеуказанные факторы, особенно с ужесточением требований по экономичности и экологичности. Логично предположить, что снижение массы автомобилей должно происходить путем применения более легких сплавов (алюминиевых и магниевых). По аналогии с авиастроением алюминиевые сплавы, как легкие и прочные материалы, нашли достаточно широкое применение в автомобилестроении. Применение алюминиевых сплавов достигло уровня массового производства, хотя пока только на дорогих моделях (Audi, Jaguar). Это связано с тем, что алюминиевые сплавы более дорогие материалы по сравнению со сталями. В настоящее время успешно освоены многие детали шасси и двигателей из алюминиевых сплавов, а также более легкие компоненты .

Алюминиевые сплавы в решении вопроса о снижении массы автомобилей занимают пока ведущее место. Но уже имеются и более привлекательные материалы с высокими механическими качествами, но еще более легкие. Освоением их в массовом производстве как раз и занимаются ведущие автомобилестроительные фирмы и производители компонентов .

Современные автомобили в силу объективных причин становятся все более сложными и, соответственно, более тяжелыми. Новые легкие конструкционные материалы призваны компенсировать по весу, в том числе, и новые узлы, и системы активной и пассивной безопасности, снижение уровня токсичности, а также постоянное повышение уровня комфорта .

Тем не менее, эксплуатационные характеристики автомобилей постоянно улучшаются, так как двигатели становятся более эффективными, кузова более аэродинамичными, трансмиссии совершенствуются, снижается сопротивление качению шин .

Снижение массы автомобиля – дело не только сложное, но и дорогое, так как связано с необходимостью применения новых, более легких, но достаточно прочных материалов, которые обычно стоят дороже .

Реальное снижение веса может дать только «тотальный» поиск более легких заменителей буквально для всех конструкционных материалов .

Анализ показывает, что новые модели часто все–таки удается сделать легче своих предшественников. Например, масса последнего Ford Fiesta на 25 кг меньше модели предыдущего поколения. Peugeot 508 2.0 весит на 70 кг меньше заменяемой им модели 407 2.0, хотя и превосходит последнюю по габаритам .

Для автомобилей более дорогих и соответственно более обремененных всевозможным оборудованием, снижение веса за счет легких материалов еще важнее. На модели Audi А8 уже применена так называемая пространственная алюминиевая рама (Aluminium Space Frame

– ASF). [1] Компания Jaguar пошла еще дальше: модель XJ (7–ое поколение) чуть ли не вся сделана из алюминия (в сотрудничестве с канадским производителем алюминия – компанией Alcan). Сейчас Ягуар выпускает уже третью «полностью алюминиевую» модель в «большой»

66 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии серии (купе и кабриолет ХК). Эта технология будет частично использоваться и в следующем Range Rover .

Есть примеры использования алюминия не столь радикально. Например, в автомобилях BMW 7–ой серии и Audi А6 из алюминия делаются лишь отдельные крупные детали, в то время как все другие остаются стальными .

Для электромобилей и гибридов проблема снижения веса является еще более актуальной, так как это связано с возможно допустимым весом аккумуляторной батареи, от которой зависит запас хода .

Снижение массы автомобиля идет также по пути применения композиционных материалов. Композитные материалы – это материалы, которые состоят из нескольких (хотя бы из двух) компонентов, каждый из который имеет свои индивидуальные характеристики и свойства, не похожие на свойства других компонентов. И при их соединении «объединённое тело» получает совершенно новые свойства .

Самый простой пример: металлическая арматура, гравий, цемент и вода. В соединении эти материалы образуют железобетон, и мы получаем новый материал со свойствами, которыми не обладает ни один отдельно взятый компонент. Древесная стружка, склеенная в единый блок или лист полимерным клеем, так же является композитом. Это всем известная древесно–стружечная плита .

Пузырьки воздуха, замурованные в полистирол, на выходе дают пенополистирол .

Алюминиевые волокна, объединённые керамической матрицей, это металлокерамика .

Отдельно взятые стеклянные волокна хрупки. Смола и отвердитель текучи. Но при их соединении стеклянные волокна, объединённые полимерной матрицей клея, превращаются в монолит с поразительными характеристиками по упругости, твёрдости, электро– и теплопроводности. Плотность же этого материала, названного стеклопластиком, втрое меньше .

Стеклопластики не поддаются коррозии. При ударе волокна – наполнители композита уплотняются, а габариты детали уменьшаются. При аналогичном ударе металл может порваться или сложиться гармошкой. Происходит это потому, что у стеклопластика степень рассеивания ударной энергии в четыре раза выше, чем у металла. Именно эти свойства делают стеклопластик очень востребованным в автомобильной отрасли .

Стеклопластик очень удобный материал. Он даёт возможность создавать лёгкие, сложные, красивые формы; даёт возможность, изменяя состав входных компонентов, получать конечный материал с заданными характеристиками. Не стоит забывать и такие свойства стеклопластика, как прозрачность для радиоволн, хорошее поглощение шумов и вибраций, прекрасные электроизоляционные характеристики. Немало важно и то, что соотношение стоимости к сложности решения технической задачи тоже идёт в плюсы композитных материалов .

Новые и практически аналогичные свойства имеют и другие композитные материалы, например, углепластики – нити углерода, сплетенные в ткани и скрепленные эпоксидной смолой. Углепластики отличаются высокой прочностью, жёсткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче .

Композитные материалы всё больше применяются в современном автомобилестроении. Это бамперы и обтекатели, приборные панели, элементы кузова, основания сидений. Не редкость и стеклопластиковое днище автомобиля .

В частности, кузов нового электромобиля BMW i3 в значительной степени выполнен из углепластика. Это дало возможность увеличить вес батареи на 250–350 кг. Фактически кузов делается из синтетического материала, усиленного углеволокном .

Кузов из такого материала на 50% легче стального и на 30% легче алюминиевого .

Структурные элементы из нового материала могут легко комбинироваться с алюминиевыми кузовными панелями или металлизироваться .

До сих пор углеволокно применялось для легких спортивных моделей и для очень дорогих автомобилей. Причина проста. Процесс изготовления кузовных и прочих моделей из углепластика или с содержанием углепластика занимает много времени, а потому и дорог .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 67 Конструирование, расчеты, материалы Однако технология производства композитов совершенствуется, изготовления деталей сокращается по времени. Это дает возможность организовать уже серийный выпуск и соответственно снизить цену .

Все выше сказанное касалось в основном кузовных панелей. Очередь за компонентами и некоторыми деталями шасси .

Компания ZF разработала заднюю подвеску для автомобилей малого класса, где упругим элементом является поперечная однолистовая рессора из синтетического материала, но не усиленная углеволокном. Рессора называется Transverse Composite Leaf Spring и выполняет также функцию направляющего аппарата подвески. Такая подвеска может быть применена и для электромобилей. [2] Как известно, широчайшее распространение получила подвеска типа Мак Ферсон, состоящая из одного блока, куда входит и пружинная рессора, и амортизатор, и достаточно мощные связующие и фиксирующие элементы. Вот их–то и стремятся облегчить .

Сначала вместо стали применяли алюминий (на сравнительно дорогих моделях). Сейчас делаются попытки использовать композитные материалы, в том числе углеволокно. При этом экономия веса получается довольно значительной .

Так, стойка Мак Ферсон в сборе из углеволокна (для деталей, где это возможно) весит в 2 раза меньше, чем аналогичная стойка с применением алюминия .

В современном автомобилестроении широко используются полимерные материалы .

Это материалы, состоящие из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (– СН2 – CHCl –)n. Таким образом, полимер – это высокомолекулярное соединение, в котором количество мономерных звеньев достаточно велико .

Из полимеров можно делать передние бамперы и багажные крышки,– и многое другое. В будущем ожидается серийное производство полимерных панелей для внешнего корпуса автомобиля и кузовов .

Важным преимуществом использования полимеров в автомобилестроении является комфортность автомобиля, достигаемая значительно лучшими акустическими свойствами, нежели у металлов, Потребителю скоро станут доступны легкие панорамные крыши, крышки багажного отделения с интегрированными замками и рукоятками и др. Еще одна сфера, где полимеры утвердились безраздельно – внутренняя отделка салона. Здесь доминирующее место занимает технический текстиль. [3] Применение технического текстиля на данном рынке довольно велико .

Какие факторы обусловливают применение технического текстиля на автомобильном рынке Европы? Прежде всего, возрастающий спрос на подушки безопасности, особенно на боковые подушки и надувные экраны. Это благотворно отражается на потреблении используемых для их производства полиамидных (ПА) волокон .

Отметим также рост потребления автомобильных ковров и обивочных тканей. Не будем сбрасывать со счетов заботу об окружающей среде: растет спрос на волокна наиболее экологически безопасные, причем либо изготовленные в результате рециклинга отходов, либо пригодные для рециклинга по истечении срока эксплуатации автомобиля. Наконец, производители волокон вкладывают значительные средства в развитие сферы производства и потребления новых типов волокон, где технический текстиль для автомобильного рынка занимает одно из ведущих мест .

В настоящее время значительный объем технического текстиля для автомобилей выпускается в виде объемных, гладких тканей или полотен, изготавливаемых, в свою очередь, из ПЭФ текстурированных нитей. Эти материалы (преимущественно в виде окрашенных ворсовых тканей) чаще всего используются в качестве внутренней обивки для потолков автомобилей, а также для дверей, сидений и тормозных колодок АВС. [4] Рынок шин отличается от других рынков комплектующих изделий для автомобилей своей ориентацией на производителя, а не на конечного потребителя. Самая крупная область 68 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии технического текстиля для этих целей – кордная ткань, изготавливаемая из вискозных и реже

– арамидных волокон. Положительным образом влияют на развитие рынка шин в Европе новые образцы продукции, остающиеся безопасными после прокола, повышенный спрос на вискозные и арамидные нити .

Таким образом, современный рынок материалов для автомобилестроения – это крупный рынок со сформировавшейся структурой и развитой конкурентоспособностью, на котором сегодня активно действуют от 20 до 30 автомобильных компаний .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колесник, П.А. Материаловедение на автомобильном транспорте [Текст] / П.А. Колесник, В.С .

Кланица. – М.: Академия, 2005. – 318 с .

2. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов [Текст]/ С.Н. Колесов .

– 2–е изд., перераб. и доп.– М.: Высш. шк., 2007. – 535 с .

3. Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов[Текст] / Ю.М. Лахтин. – М.:

Металлургия, 1983. – 360 с .

4. Мотовилин, Г.В. Автомобильные материалы. Справочник [Текст]/ Г.В. Мотовилин, М.А. Масино, О.М. Суворов. – 3–е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1989. – 463 с .

Гречихин Павел Вадимович Мценский филиал Госуниверситета – УНПК, студент II курса группы Т–2–70, специальность 151900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

E–mail: pgrechihin@mail.ru

–  –  –

The article deals with the application of modern materials in automobile industry to increase reliability, efficiency and to reduce harmful influence of vehicles on the environment. It gives examples of modern materials usage in the automobile industry and shows the efficiency of their application .

Keywords: automobile industry, modern materials, aluminum alloys, composite materials, polymeric materials .

BIBLIOGRAPHY

1. Kolesnik, P.A. Materialovedeniye na avtomobil'nom transporte [Text] / P.A. Kolesnik, V.S. Kla-nitsa. – M.:

Akademiya, 2005. – 318 p .

2. Kolesov, S.N. Materialovedeniye i tekhnologiya konstruktsionnykh materialov [Text]/ S.N. Kolesov. – 2–ye izd., pererab. i dop.– M.: Vyssh. shk., 2007. – 535 p .

3. Lakhtin, YU.M. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov[Text] / YU.M. Lakhtin. – M.: Metallurgiya, 1983. – 360 p .

4. Motovilin, G.V. Avtomobil'nyye materialy. Spravochnik [Text]/ G.V. Motovilin, M.A. Masino, O.M. Suvorov. – 3–ye izd., pererab. i dop. – M.: Transport, 1989. – 463 p .

Grechikhin Pavel Vadimovich Mtsensk branch of the State University – ESPC, student II course of T–2–70, specialty 151900.62 "Technology, equipment and automation engineering industries" E–mail: pgrechihin@mail.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 69 Машиностроительные технологии и инструменты

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

И ИНСТРУМЕНТЫ

УДК 621.9.02 Г.М. НАУМОВ, В.Г. ГУСЕВ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОТОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПУТЕМ ОБОСНОВАННОГО

ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ С ЧПУ

Приведены сведения о текущем состоянии технического перевооружения отечественных машиностроительных предприятий современным оборудованием с ЧПУ. Рассмотрены вопросы совершенствования подготовки серийного производства путем обоснования поэтапного выбора металлорежущих станков с ЧПУ на основе классификации деталей по топологическим и габаритным свойствам. Разработанная методика учитывает современную тенденцию в оснащении технологических процессов высокоэффективными средствами. Приведены сведения о реальном эффекте от применения предложенной методики на одном из машиностроительных предприятий РФ .

Ключевые слова: станки с ЧПУ, высокоточное изделие, серийное производство, классификация, средств оснащения, технологический процесс .

Предприятия отечественного машиностроения с середины 19-го века вкладывают большие средства в модернизацию и техническое перевооружение механообрабатывающих производств. В рамках этих мероприятий приобретаются современные обрабатывающие центры с ЧПУ, высокопроизводительный режущий инструмент, иные средства технологического оснащения. Однако, ожидаемый эффект (улучшение качества изделий и сокращение сроков производства) удается достичь далеко не всегда. При этом проблема стоит особо остро на предприятиях с большим парком станков с ЧПУ (50…80 единиц и более) .

Одной из основных причин этого факта является отсутствие формализованного подхода к определению наиболее эффективных инструментов производства сложных высокоточных изделий. В большинстве случаев данная задача решатся исключительно силами инженеров-технологов, и, как следствие этого, эффективность решения полностью зависит от индивидуального подхода и профессионального опыта .

В связи с вышесказанным ставится задача разработки формализованного подхода к выбору металлорежущего оборудования с ЧПУ для производства сложных высокоточных изделий. Под термином «высокоточное изделие» подразумевается деталь, изготавливаемая на станке с ЧПУ (не менее 70% операций по техпроцессу) и имеющая не менее 5-8 контролируемых размеров с предельными отклонениями ±0,02 мм .

На первом этапе решения задачи разрабатывается классификация производимых на предприятии изделий по топологическим признакам: габаритные размеры, геометрическая форма, предельные отклонения формы и взаимного расположения поверхностей; иные признаки, прямым образом влияющие на процесс обработки на станках с ЧПУ. При этом универсальный подход к классификации изделий (модульная технология проф. Б. М. Базрова) не всегда может эффективно использоваться для решения данной задачи в силу большой номенклатуры современных предприятий и высокой степени диверсификации основного производства .

В качестве примера на рисунке 1 приведена двухуровневая классификация изделия «Пресс-форма» для литья под давлением. На первом уровне изделия классифицируются по первичным топологическим признакам, на втором – по квалитету точности размеров, параметрам микронеровностей рабочих поверхностей, отклонению формы и взаимному расположению поверхностей .

–  –  –

где – соответственно максимальная высота, длина и ширина заготовки;

– предельные перемещения режущего инструмента по оси X, Y, Z; – величина вылета режущего инструмента; – высота системы инструментального оснащения; – величина безопасного расстояния перебега инструмента; и – величина безопасного расстояния для исключения столкновения рабочих органов станка с концевыми ограничителями по осям X и Y .

–  –  –

Значения определяются из справочных данных станка. Значения и определяются, исходя из рекомендаций производителя режущих инструментов и № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 71 Машиностроительные технологии и инструменты средств оснащения, но в большинстве случаев значение данных параметров будет уникальным (в зависимости от обрабатываемого материала, максимальной глубины обработки и диаметра режущего инструмента). Значение может варьироваться в пределах (75…150) % от величины Безопасные расстояния и для исключения столкновения рабочих органов станка с концевыми ограничителями по осям X и Y могут быть рассчитаны исходя из (5…7) % от величины предельного перемещения по соответствующим осям .

На третьем этапе определяются ограничительные перечни применяемых средств оснащения: режущих инструментов, технологической оснастки. Традиционно применяемые схемы выбора режущего инструмента с использованием исключительно каталогов поставщиков режущего инструмента не учитывают особенности оборудования, используемого в процессе производства изделий. В этой связи предлагается применение функциональной схемы выбора режущего инструмента и вспомогательных средств оснащения, учитывающей результаты расчетно-аналитических данных предыдущих этапов .

Применение этой схемы в условиях реального производства доказало её целесообразность и эффективность. Так, например, для сложных высокоточных изделий фрезерной группы количество ошибок при разработке технологических процессов механообработки снизилось на 30…40%. Данный подход позволяет сократить сроки технологической подготовки производства сложных изделий и внедрения их в серийное производство. Помимо этого, данная методика позволяет провести на предприятии унификацию применяемых средств оснащения, снизив в 1.5…2,0 раза количество применяемых позиций режущего инструмента и вспомогательной оснастки .

–  –  –

72 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Следует отметить, что предложенная схема выбора оборудования (рис. 2) для производства высокоточных изделий может быть реализована как при помощи расчетноаналитических методов, так и с применением современных средств автоматизации (CAD/CAM-систем и систем автоматизации технологической подготовки производства) .

Наумов Георгий Михайлович Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых аспирант 3-го года обучения кафедры «Технология машиностроения»

Сот. тел. 8-920-924-34-00.раб. тел. (4922)479-924 Е-mail: enaumov@mail.ru Гусев Владимир Григорьевич Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения»

600015, г. Владимир, проспект Ленина, д.35А, кв. 10 моб. тел. 8-900-473-89-32; раб. тел. (4922)479-924 .

Е-mail: prof_gusev@mail.ru ______________________________________________________________________________________

–  –  –

PRODUCTION PREPARATION IMPROVEMENT OF HIGH-PRECISION

PRODUCTS BY THE REASONABLE CHOICING OF NUMERICAL

CONTROL EQUIPMENT

Current state data of machine-building enterprises rearmament by the modern numerical control machines are given. Improvement questions of a serial production preparation by the way of a stage-by-stage choice of numerical control metal-cutting machines on the details classification base by topological and dimensional properties are considered. The developed technique considers a modern trend in technological processes suppling by high-efficiency means. Real effect data from the offered technique application are given at one of the Russian Federation machine-building enterprises .

Keywords: numerical control machines, high-precision products, serial production, classification, equipping process means, technological process .

Naumov Georgy Mikhailovich Vladimir state University. A.G. and N.G. Stretovych student of the 3rd year of study of the Department "Technology of mechanical engineering" SOT. phone 8-920-924-34-00 RAB. phone (4922)479-924 E-mail: enaumov@mail.ru Gusev Vladimir Grigorievich Vladimir state University named after Alexander G. and Nicholas G. Stretovych doctor of technical Sciences, Professor of the Department "Technology of mechanical engineering" 600015,, Vladimir, Lenin Avenue, da, square 10 mob. phone 8-900-473-89-32; a servant. phone (4922)479-924 .

E-mail: prof_gusev@mail.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 73 Машиностроительные технологии и инструменты УДК 621.914 Г.Е. МАЛЮТИН

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ РЕЗАНИЯ ПРИ ЧИСТОВОЙ ОБЪЕМНОЙ

ОБРАБОТКЕ ВОГНУТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

СФЕРИЧЕСКИМИ ФРЕЗАМИ НА СТАНКАХ С ЧПУ

Рассматривается проблема повышения производительности объемного 3D фрезерования зон, оставшихся необработанными после получистового фрезерования .

Ключевые слова: объемное фрезерование, необработанные зоны, производительность .

Объемное фрезерование один из широко распространенных способов обработки поверхностей со сложными формами. Конкуренция между производителями машиностроительной отрасли ведет к постоянному повышению производительности и снижению стоимости продукции. Достигается это различными способами: назначением рациональных режимов резания [1] и применением усложненных траекторий движений инструмента [2] .

Фрезерование, в отличие от других методов механической обработки, характеризуется непостоянством геометрических параметров зоны резания. Например, при черновой объемной обработке, которая производится цилиндрическими концевыми фрезами, вблизи дна формируется необработанная зона (рис.1). Чистовая обработка подобных поверхностей производится сферическими фрезами .

Рисунок 1 - Схема послойного чернового фрезерования

Непостоянство геометрии зоны резания приводит к изменениям усилий резания, что вызывает непостоянство параметров точности обработки, и даже может стать причиной поломки инструмента .

В связи с этим, задача по назначению оптимальных значений усилий резания на каждом участке обрабатываемой поверхности, зависящих от геометрии зоны резания является актуальной .

Наиболее полное аналитическое описание изменений усилий резания было предоставлено в работе [3], в виде зависимостей:

–  –  –

где Rфр. – радиус фрезы;

T- величина предварительно заданного припуска;

T- заданная точность обработки;

Rпов. – радиус участка обрабатываемой поверхности [6] .

Угол наклона плоскости сдвига стружки и угол между линией среза и направлением равнодействующей силы определяются по выражениям [3]:

–  –  –

где ф - передний угол инструмента, для сферических фрез колеблется в пределах от 5 до 10 max; Ka- коэффициент утолщения стружки, рассчитывается по выражению [7,8]:

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 75 Машиностроительные технологии и инструменты

–  –  –

76 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Выражение 12 позволяет с высокой точностью определять угол контакта режущей кромки с обрабатываемой поверхностью, но при врезании инструмента в ранее необработанную зону (рисунок 4), кроме кромки CF дополнительно вступает в работу участок кромки EC .

Рисунок 4 - Схема определения угла контакта режущей кромки в ранее необработанной зоне

–  –  –

Выводы .

1.Полученные выражения позволяют определять изменения усилий резания в широком диапазоне подач и скоростей, при меняющихся геометрических параметрах зоны резания .

2. Упрощенная форма полученных математических зависимостей приемлема для покадрового управления режимами резания при чистовом фрезеровании на станках с ЧПУ, а их расчетные величины отличаются от рассчитанных по выражениям (1-3) не более, чем на 5% .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амбросимов, С.К. Исследование динамики процесса резания при выходе зуба из зоны обработки при фрезеровании / С.К. Амбросимов, А.Н. Большаков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2010. - № 1. – С. 29 –34 .

2. Амбросимов С.К., Вепренцев О.Ю., Косенков М.А., Большаков А.Н. Исследование параметров срезаемого слоя при винтовом фрезеровании со спиралевидной траекторией // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2011.-№ 6-3.- С.3-12

3. Батуев В.В. Повышение производительности и точности чистового фрезерования пространственносложных поверхностей со ступенчатым припуском. Автореферат дис. … канд. техн. наук / В.В. Батуев.- Челябинск: Южно-Уральский государственный университет, 2007. С. 9 .

4. Козлов А.М. Повышение производительности объемного фрезерования необработанных зон. / А.М .

Козлов, Г.Е. Малютин // Сб. науч. статей V Междунар. науч.-техн. конф. «Машиностроение – основа технологического развития России». Курск, 22-24 мая 2013 г. 2013, С. 307–310 .

5. Козлов А.М. Обеспечение точности объемного фрезерования на станках с ЧПУ при наличии ранее необработанных зон / А.М. Козлов, Г.Е. Малютин // Матер. областного профильного семинара «Школа молодых ученых по проблемам технических наук». 26-27 сентября 2013г. Липецк, 2013.- С. 82–86 .

6. Козлов А.М., Малютин Г.Е. Автоматическое определение радиуса дуги при объемном фрезеровании на станках с ЧПУ // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2013. - № 11.- С. 14–18 .

7. Козлов А.М. Расчет коэффициента усадки стружки при чистовой обработке сферическими фрезами. / А.М. Козлов, Г.Е. Малютин // Материалы III международной научно-практической конференции «21 век: фундаментальная наука и технологии. Москва. 23-24 января 2014 г. - С. 89-94 .

8. Козлов А.М., Малютин Г.Е. Повышение эффективности чистового объемного 3D фрезерования на станках с ЧПУ// Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2014. - № 6. - С. 39–43 .

80 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Малютин Геннадий Евгеньевич Липецкий государственный технический университет, аспирант кафедры «Технология машиностроения», иинженер-конструктор Тел.: +7 950 805 48 60 E-mail: malgena@rambler.ru _______________________________________________________________________________

–  –  –

DEFINITION OF CUTTING FORCES IN FINISHING SCULPTED

CONCAVE SURFACE COMPLEX SHAPE SPHERICAL MILLS ON CNC

The problem of performance milling zones surround left untreated after Finishing milling .

Key words: volume milling, rough area, performance .

–  –  –

1. Ambrosimov, S.K. Issledovanie dinamiki processa rezanija pri vyhode zuba iz zony obrabotki pri frezerovanii / S.K. Ambrosimov, A.N. Bol'shakov // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i teh-nologii. – 2010. - № 1. – S. 29 –34 .

2. Ambrosimov S.K., Veprencev O.Ju., Kosenkov M.A., Bol'shakov A.N. Issledovanie parametrov srezaemogo sloja pri vintovom frezerovanii so spiralevidnoj traektoriej // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. – 2011.-№6-3.- S.3-12

3. Batuev V.V. Povyshenie proizvoditel'nosti i tochnosti chistovogo frezerovanija prostranstvenno-slozhnyh poverhnostej so stupenchatym pripuskom. Avtoreferat dis. … kand. tehn. nauk / V.V. Batuev.- Chelja-binsk: JuzhnoUral'skij gosudarstvennyj universitet, 2007. S. 9 .

4. Kozlov A.M. Povyshenie proizvoditel'nosti ob#emnogo frezerovanija neobrabotannyh zon. / A.M. Kozlov, G.E. Maljutin // Sb. nauch. statej V Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. «Mashinostroenie – osnova tehnolo-gicheskogo razvitija Rossii». Kursk, 22-24 maja 2013 g. 2013, S. 307–310 .

5. Kozlov A.M. Obespechenie tochnosti ob#emnogo frezerovanija na stankah s ChPU pri nalichii ranee neobrabotannyh zon / A.M. Kozlov, G.E. Maljutin // Mater. oblastnogo profil'nogo seminara «Shkola molo-dyh uchenyh po problemam tehnicheskih nauk». 26-27 sentjabrja 2013g. Lipeck, 2013.- S. 82–86 .

6. Kozlov A.M., Maljutin G.E. Avtomaticheskoe opredelenie radiusa dugi pri ob#emnom frezerovanii na stankah s ChPU // Naukoemkie tehnologii v mashinostroenii. - 2013. - № 11.- S. 14–18 .

7. Kozlov A.M. Raschet kojefficienta usadki struzhki pri chistovoj obrabotke sfericheskimi frezami. / A.M .

Kozlov, G.E. Maljutin // Materialy III mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «21 vek: fun-damental'naja nauka i tehnologii. Moskva. 23-24 janvarja 2014 g. - S. 89-94 .

8. Kozlov A.M., Maljutin G.E. Povyshenie jeffektivnosti chistovogo ob#emnogo 3D frezerovanija na stankah s ChPU// Naukoemkie tehnologii v mashinostroenii. - 2014. - № 6. - S. 39–43 .

Malyutin Gennadiy Evgenevich Lipetsk State Technical University Graduate student of «Mechanical Engineering», Engineer Тел.: +7 950 805 48 60 E-mail: malgena@rambler.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 81 Машиностроительные технологии и инструменты УДК: 621.002.539.3 (075.8) А.П. СЕРГИЕВ, А.В. МАКАРОВ, А.А. ПРОСКУРИН

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СООТНОШЕНИЯ ПЕРВИЧНОЙ И РЕВЕРСИВНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В

ЗОНЕ СРЕЗА ПРИ ХОЛОДНОЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКЕ

В статье представлено постадийное исследование реверсивной деформации на предмет возникновения трещин и образования заусенцев .

Ключевые слова: структура, травление, деформация, реверсивное нагружение, заусенцы .

Заусенцы, образующиеся при холодной листовой вырубке, представляют собой разновидность выступающих дефектов кромок и являются одним из показателей качества. Эти дефекты, как правило, нежелательное следствие технологического процесса производства, отрицательно сказывающееся на всех его этапах. В этой связи в технологический процесс изготовления деталей вводят дополнительные операции .

Чтобы избежать введения дополнительных операций в технологический процесс, используют способы и методы чистовой штамповки. Одним из таких методов является реверсивная вырубка .

Существуют патенты на изобретения, в которых описывается реверсивная вырубка за два нагружения, т.е. первичная деформация и окончательная вырубка. В результате проведения анализа источников, связанных с реверсивной вырубкой, не было обнаружено подтверждения того, что 2 является оптимальным числом нагружений, поэтому было решено провести эксперименты и рассмотреть как деформируются зерна меди М1 на заготовке ленты толщиной 1,5 мм и шириной 18 мм, при реверсивном нагружении .

Эксперименты проводились на установке, представляющей собой кривошипный пресс и вырубной штамп, на котором регулируются величина первичной и реверсивной деформации. Описание установки представлено в работе [1] .

Результаты экспериментов оценивались посредством системы MAPS-2 с компьютерным управлением. Для проведения оценки, полученные образцы были запрессованы в смолу ClaroFast (смола на основе акрила прозрачного) и диаметрально разрезаны, после чего производилось травление с целью выявления структуры металла. Для травления было опробовано четыре разных травителя: №3 [25 HCl; 8г FeCl3; 100 мл H2O]; №11 [5 г FeCl3; 30 мл HCl;

100 мл H2O]; №13 [50 мл 3%-ного H2O2; 50 мл NH3]; №17 [3г AgNO3; 100 мл H2O] (Рисунок 1). Наиболее подходящим оказался травитель №3. Солянокислые растворы хлорного железа относятся к самым распространенным реактивам. Их применяют как для травления меди, так и её сплавов, но в зависимости от способа травления они оказывают различное действие. Нами было применено травление погружением для выявления поверхности зёрен, рассматриваемых при малых увеличениях. При применении спиртового раствора чётче проявляется периодическое отражение. Продолжительность травления составляла 30 секунд [2] .

После травления результаты были зафиксированы в определенном масштабе, позволяющем сделать вывод об изменении расположения зерен в процессе реверсивной деформации .

Предварительные исследования соотношения первичной и реверсивной деформации позволили установить их оптимальные соотношение для различных материалов [1] .

82 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Постадийное исследование первичного, реверсивного деформирования и окончательной вырубки на примере вырубки шайбы из меди М1 толщиной 1,5 мм с внутренним диаметром 8 мм и наружным 15 мм при оптимальных соотношениях первичной и реверсивной деформации позволили проследить характер деформации зерен и процесса зарождения трещин в зоне деформации .

На рисунке 2, а представлен образец после первичной деформации на величину 30% от толщины заготовки. При первичной деформации зерна вытягиваются и поворачиваются в направлении деформации .

На рисунке 2, б представлен тот же образец после реверсивной деформации на величину 40%. На котором видно, что зерна вытянулись и развернулись в направлении реверсивной деформации .

На рисунке 3а представлена поверхность отверстия шайбы, а на рисунке 3б – наружная поверхность после окончательной вырубки. Которая свидетельствует о полном отсутствии заусенцев, как по внутренней, так и по наружной поверхностям вырубки .

Для достижения результатов, полученных в ходе представленного исследования, в производстве был разработан технологический процесс реверсивной вырубки листовых деталей .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 83 Машиностроительные технологии и инструменты

–  –  –

84 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Разработанный технологический процесс реверсивной вырубки подтвержден патентом [3], в котором приведено описание устройства, обеспечивающего первичную, реверсивную и окончательную вырубку за один ход штампа .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сергиев, А. П. Проведение контрольных экспериментов для оптимизации нового технологического процесса реверсивной вырубки листовых деталей [Текст] / А.П. Сергиев, А.А. Проскурин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – № 5. – 2012. – С. 99-103 .

2. Беккерт М. Способы металлографического травления: справ. изд. [Текст] / М. Беккерт, X. Клемм. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1988. – 400 с .

3. Патент на полезную модель № 126270 Российская Федерация, МПК B21D. Устройство реверсивной вырубки листовых деталей / А. П. Сергиев, А. А. Проскурин. - №2012125098; заявл. 15.06.2012; опубл .

27.03.2013 .

–  –  –

1. Sergiev AP Conduct control experiments to optimize the new process reversible cutting sheet metal parts [Text] / A.P. Sergiev, A.A. Proskurin // Fundamental and applied problems of engineering and technology – № 5. – 2012. – P. 99-103 .

2. Beckert M. Metallographic etching methods: Ref. ed. Russ. with it. [Text] / M. Beckert, K. Klemm. – 2nd ed., Rev. and add. – Moscow: Metallurgy, 1988. – 400 p .

3. Patent for useful model № 126270 Russian Federation, MPK B21D. The device reversible cutting of sheet parts / A. P. Sergiev, A. A. Proskurin. no 2012125098; Appl. 15.06.2012; publ. 27.03.2013 .

–  –  –

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 85 Машиностроительные технологии и инструменты УДК 621.787.6.004 С.В. БАРИНОВ, А.В. ЯШИН

ФОРМИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОЙ СТРУКТУРЫ ДЕФОРМАЦИОННЫМ

УПРОЧНЕНИЕМ СТАТИКО–ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКОЙ

Установлена возможность создания в материале гетерогенной структуры поверхностным пластическим деформированием. Рассмотрены упрочненные области, формирующиеся в поверхностном слое, после накатывания и статико–импульсной обработки. Произведена оценка долговечности упрочненных поверхностей .

Ключевые слова: поверхностное пластическое деформирование, твердость, долговечность, равномерность упрочнения, гетерогенная структура .

Обеспечение высокой долговечности деталей машин является актуальной задачей современного машиностроения. Достаточно часто её повышают за счет применения различных упрочняющих обработок, увеличивающих твердость несущего поверхностного слоя. В настоящее время широкое применение находят технологии, обеспечивающие повышение долговечности за счет создания в материале чередующихся твердых и вязко–пластичных областей, образуя, таким образом, гетерогенную структуру .

Такие технологии реализуются с помощью известных методов термической, химико– термической обработки, нанесением покрытий и т.д. [1]. Они в основном формируют неравномерно упрочненный поверхностный слой с характерно выраженными внутренними границами перехода к неупрочненному металлу, что способствует появлению концентраторов напряжений и возникновению усталостных трещин .

Деформационное упрочнение лишено данного недостатка, оно позволяет увеличивать твердость, создавая при этом плавный переход между упрочненной областью и основным материалом. Кроме того, преимуществом использования ППД является низкая энергоемкость и простота применяемой технологической оснастки .

Среди имеющихся способов формирования гетерогенной структуры практически отсутствуют технологии, в основе которых лежит поверхностное пластическое деформирование (ППД). Это связано с технологическими сложностями получения известными методами ППД поверхностного слоя, обладающего одновременно большой глубиной (до 3 мм и более) и требуемой равномерностью упрочнения .

Новый способ – статико–импульсная обработка (СИО) дал возможность использования ППД для получения гетерогенной структуры, за счет воздействия на упрочняемую поверхность управляемых ударных импульсов, которые обеспечивают более широкие возможности по формированию упрочненного поверхностного слоя глубиной до 6…8 мм и повышению твердости до 6500 МПа [2]. При СИО пластическое деформирование упрочняемого материала осуществляется импульсной нагрузкой, которая является следствием возникновения в ударной системе, при ударе, волн деформации и управляется её геометрическими параметрами. Статическая составляющая нагрузки практически не участвует в процессе упругопластического деформирования и предназначена для наиболее полного использования импульсной. В результате, упрочненная поверхность состоит из пластических отпечатков, которые перекрываются между собой в заданном порядке.

Их перекрытие и будет определять равномерность упрочнения, которая характеризуется коэффициентом перекрытия:

X K 1 ;

s X, f 60 где: X – расстояние между центрами отпечатков, мм;

s – скорость подачи заготовки относительно инструмента, мм/мин;

– размер отпечатка, измеряемого в направлении смещения очага деформации, мм;

86 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

f – частота ударов, Гц .

Таким образом, если К = 0, т.е. х = край одного отпечатка граничит с краем другого;

если 0 K 1, когда х – отпечатки перекрываются; при К = 1 происходит многократное вдавливание инструмента в одно и тоже место. В результате предварительных исследований установлено, что при режимах обработки когда 0 К 0,5, формируется явно выраженная гетерогенная структура упрочненного поверхностного слоя, для которой характерно чередование твердых и мягких областей [2,3] .

Для оценки влияния равномерности деформационного упрочнения на долговечность использовались образцы из стали 40Х. В одних, статико–импульсной обработкой была создана гетерогенная структура, в других, с помощью статического метода ППД – накатывания роликом, получен равномерно упрочненный поверхностный слой. Для оценки равномерности упрочнения под обработанными поверхностями была измерена микротвердость по глубине и в направлении подачи инструмента. По результатам измерения микротвердости построены эпюры её распределения в поверхностном слое (рисунки 1, 2) .

Рисунок 1 – Эпюра распределения степени упрочне- Рисунок 2 – Эпюра распределения степени упрочнения (HV) в поверхностном слое стали 40Х, после ния (HV) в поверхностном слое стали 40Х с гетенакатывания стержневым роликом шириной 6 мм, рогенными областями, после СИО, с удельной энердиаметром 10 мм, с силой 23000Н. гией ударов 5 Дж/мм, частотой ударных импульсов f =12 Гц, коэффициентом перекрытия К=0,4 .

После накатывания роликом в материале получен поверхностный слой с максимальной степенью упрочнения (HV) 60–70% и толщиной 2 мм (рисунок 1). Полученная упрочненная область равномерно расположена по поверхности. С увеличением глубины степень упрочнения постепенно уменьшается, плавно переходя к значению основного материала .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 87 Машиностроительные технологии и инструменты В результате статико–импульсной обработки сформированная гетерогенная структура в поверхностном слое представляет собой области с меняющимися участками различной твердости (рис.2). На поверхности, обработанного материала, она состоит из твердых участков со степенью упрочнения 80–90%, которые чередуются с более вязкими и пластичными областями с HV=70–80% и 60–70%. На глубине 0,5 мм возникают участки со степенью упрочнения 40–50%, которые к 1,5 мм плавно переходят в области с HV=30–40%. Они в свою очередь, на уровне 3 мм, постепенно заменяются на подслой с HV = 20–30%. На уровне 4 мм начинают располагаться области с HV = 10–20%, которые на глубине 7–9 мм постепенно переходят в основной материал .

Оценка долговечности образцов с различной равномерностью деформационного упрочнения была выполнена в результате контактно усталостных испытаний, посредством обкатывания поверхностей шарами, согласно методике [4]. В результате было установлено, что долговечность после накатывания роликом повысилась в 1,5…2 раза, а у созданного СИО гетерогенно упрочненного поверхностного слоя в 5 раз .

Выводы:

установлена возможность создания в поверхностном слое чередующихся твердых и пластичных участков (гетерогенной структуры) деформационным упрочнением статико– импульсной обработкой;

в результате эксплуатационных испытаний подтверждена эффективность созданной СИО гетерогенно упрочненной структуры, т.к. ее долговечность, относительно неупрочненной, была повышена в пять раз, а долговечность равномерно упрочненной структуры после накатывания роликом, только в два раза .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соловьев, Д.Л. Повышение долговечности деталей машин созданием гетерогенно наклепанной структуры [Текст] / Д.Л. Соловьев, А.В. Киричек, С.В. Баринов // Тяжелое машиностроение, 2010. – № 7. – С. 4–7 .

2. Киричек, А.В. Технология и оборудование статико–импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием [Текст] / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.Г. Лазуткин. – М.: Машиностроение, 2004. – 288 с .

3. Киричек, А.В. Повышение контактной выносливости деталей машин гетерогенным деформационным упрочнением статико–импульсной обработкой [Текст] / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, С.В. Баринов, С.А .

Силантьев // Упрочняющие технологии и покрытия, 2008. – №7(43). – С. 9–15 .

4. Киричек, А.В. Экспериментальный комплекс для исследований контактно–усталостного изнашивания деталей машин [Текст] / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, С.В. Баринов, Д.Е. Тарасов // Известия ОрелГТУ, серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии», – 2009. – № 3–2/275 (561). – С. 7–13 .

Баринов Сергей Владимирович Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г .

Столетовых», г Муром Кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой автоматизированного проектирования машин Tel: (49234) 77144;

E–mail: box64@rambler.ru Яшин Александр Васильевич Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г .

Столетовых», г Муром Студент Tel: (49234) 77144;

E–mail: box64@rambler.ru ________________________________________________________________________________

88 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

FORMATION HETEROGENEOUS STRUCTURE DEFORMATION

STATICS HARDENING PULSE PROCESSING

The possibility of creating a heterogeneous structure of the material surface plastic deformation. Considered hardened region formed in the surface layer after rolling and static pulse processing. An assessment of the durability of hardened surfaces .

Keywords: surface plastic deformation, hardness, durability, uniformity of hardening, the heterogeneous structure .

BIBLIOGRAPHY

1. Solov'yev, D.L. Povysheniye dolgovechnosti detaley mashin sozdaniyem geterogenno naklepannoy struktury [Text] / D.L. Solov'yev, A.V. Kirichek, S.V. Barinov // Tyazheloye mashinostroyeniye, 2010. – № 7. – p.p. 4–7 .

2. Kirichek, A.V. Tekhnologiya i oborudovaniye statiko–impul'snoy obrabotki poverkhnostnym plasti-cheskim deformirovaniyem [Text] / A.V. Kirichek, D.L. Solov'yev, A.G. Lazutkin. – M.: Mashinostroyeniye, 2004. – 288 p .

3. Kirichek, A.V. Povysheniye kontaktnoy vynoslivosti detaley mashin geterogennym deformatsionnym uprochneniyem statiko–impul'snoy obrabotkoy [Text] / A.V. Kirichek, D.L. Solov'yev, S.V. Barinov, S.A. Silant'yev // Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya, 2008. – №7(43). – p.p. 9–15 .

4. Kirichek, A.V. Eksperimental'nyy kompleks dlya issledovaniy kontaktno–ustalostnogo iznashiva-niya detaley mashin [Text] / A.V. Kirichek, D.L. Solov'yev, S.V. Barinov, D.Ye. Tarasov // Izvestiya OrelGTU, seriya «Fundamental'nyye i prikladnyye problemy tekhniki i tekhnologii», – 2009. – № 3–2/275 (561). – p.p. 7–13 .

Barinov Sergey Vladimirovich Murom Institute of Vladimir State University, Murom Ph.D., head of cathedra "Automated design of machines" Tel: (49234) 77144; E–mail: box64@rambler.ru Yashin Alexander Vasilevich Murom Institute of Vladimir State University, Murom student Tel: (49234) 77144; E–mail: box64@rambler.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 89 Машиностроительные технологии и инструменты УДК 621.91.01 С.Н. ТРУНОВ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ НА СТАНКАХ

С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Статья посвящена обработке изделий на станках с числовым программным управлением. Предложен метод параметрического программирования станков с числовым программным управлением и рассмотрены примеры его применения при обработке изделий. Рассмотрен способ повышения качества обрабатываемой поверхности на станках с числовым программным управлением, с помощью возможностей параметрического программирования .

Ключевые слова: система числового программного управления, параметрическое программирование, автоколебания, электропривод .

Для создания конкурентоспособной продукции необходимо располагать современной технологией её изготовления с применением высокопроизводительного быстропереналаживаемого оборудования. В металлообрабатывающем производстве таким требованиям отвечают современные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). При использовании таких станков качество обработки зависит напрямую от качества управляющих программ. В связи с этим формируются требования к квалификации оператора станка с ЧПУ, сокращается время обработки детали и увеличивается срок службы инструмента за счет оптимизации режимов резания. Поэтому для эффективного использования станков с ЧПУ предъявляются высокие требования к процессу подготовки управляющих программ .

В условиях современного производства подготовка управляющих программ осуществляется разными методами с помощью различных технических и программных средств .

Эти методы ориентированы либо на автоматическое (CAM– системы), либо на ручное программирование. Для выбора того или иного метода программирования важно учитывать основные требования и критерии оценки управляющей программы, такие как:

точность – управляющая программа должна обеспечивать максимально точную обработку и содержать минимальное количество ошибок;

экономичность – удельная стоимость разработки управляющей программы, определяется такими показателями как время разработки и отладки программы, стоимость инструментария и сложность программ;

практичность – показатель простоты, удобности и скорости выполнения тестирования и отладки управляющей программы, а также обработки детали;

эффективность – набор атрибутов, относящихся к соотношению между уровнем качества функционирования управляющей программы и временем затрачиваемых на обработку;

краткость – характеризует отсутствие лишней дублирующейся информации;

гибкость – характеризует способность настраивать программу на аналогичные циклы обработки .

Естественно, что автоматизированная разработка программ для станков с ЧПУ характеризуется меньшими затратами времени, однако в ряде случаев отладка этих программ весьма более сложна, чем при ручном программировании. Поэтому выбор используемого метода создания управляющих программ определяется конкретными условиями производства, такими как: номенклатура деталей, парк станков, возможности систем ЧПУ, финансовые возможностями предприятия, уровень квалификации специалистов .

Одним из способов создания управляющих программ, полностью удовлетворяющих вышеизложенным критериям и требованиям, является метод параметрического программирования. Производители систем управления используют параметрическое программирование в качестве расширения G–кода. Его можно сравнить с компьютерными языками программиФундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии рования, такими как Basic, но он может быть доступен на уровне G–функций (кодов). В отличие от ЧПУ программирования, в параметрическом программировании расширяются возможности, сравнимые с объектно–ориентированными. Используя его в системах управления ЧПУ становится возможной вариантность вычисления, применение логических операторов, работа с проходами инструмента, движениями манипуляторов. Добавляются элементы, осуществляющих полный контроль над ЧПУ – доступ к системным переменным и ячейкам программы электроавтоматики, возможность создавать свои собственные G–коды и функции, которые наиболее полно реализуют управление всех компонентов станка. Возможен доступ к параметрам ЧПУ, хранящим информацию об инструменте, положении рабочих органов, манипуляторов, системы координат, значений G–кода управляющей программы и ошибок .

Подобно компьютерным языкам программирования, в параметрическом программировании существует несколько версий языков: Custom Macro, Macro В, User Task (Okuma), Q Routine (Sodick), Advanced Programming Language (APL G&L). Например, в СЧПУ Fanuc этот язык называется Macro B, из подмножества языка Basic. С помощью параметрического программирования возможно разрабатывать диалоговые управляющие программы, организовать дополнительные информационные окна и работать с подпрограммами (макропрограммами) .

Макропрограммой называется программа, которая находится в памяти СЧПУ и содержит различные макрокоманды. Макропрограмму можно вызывать из обычной программы обработки с помощью G кода, аналогично постоянным циклам. Такие программы могут выполняться в активном режиме, в ходе выполнения основной управляющей программы или в фоновом режиме, в свободное от всех других задач время .

Как правило, макропрограмма представляет собой отдельную программу, содержащую код для выполнения однотипных задач, таких как обработка повторяющихся контуров детали при многопроходной обработке (например, при фрезеровании и растачивании); расчёт координат сетки отверстий, в которых необходимо выполнить несколько операций (сверление многоуровневых отверстий, фрезерование фасок, нарезание резьбы). Примером такой задачи может служить обработка типовой детали, эскиз которой представлен на рисунке 1 .

Рисунок 1 – Эскиз типовой детали для макропрограммирования

В стандартном программировании, с помощью G–кода, должны быть рассчитаны координаты центров для каждого отверстия, и ввод координат повторяется для каждого инструмента, используя соответствующий цикл обработки. В подпрограмме может быть рассчитано положение отверстий один раз, затем значения координат сохраняются в переменных и могут многократно использоваться для различных операций с использованием различных циклов обработки .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 91 Машиностроительные технологии и инструменты При обработке данной детали необходимо выполнить операции зенкования фасок и нарезания резьбы в двенадцати отверстиях. При создании управляющей программы, например, используя CAM–системы, координаты для выполнения круговой и винтовой интерполяции будут прописаны для каждого отверстия, что значительно увеличит код управляющей программы и усложнит её дальнейшую отладку на станке. Используя метод параметрического программирования и относительную систему координат, становится возможным вызывать макропрограммы зенковки и резьбофрезы для каждого отверстия, тем самым сократив объем кода программы в двенадцать раз .

Если размер файла управляющей программы не имеет значения, необходимо стремиться сократить количество повторяющихся данных в коде программы. Основной причиной этого является снижение вероятности возникновения ошибки при редактировании программы и в процессе её отладки. Например, при изменении чертежа, инженеру–программисту не нужно строить новую модель детали и генерировать код управляющей программы, достаточно лишь внести изменения в соответствующую макропрограмму. Такое редактирование возможно произвести непосредственно на пульте системы ЧПУ, что значительно сократит время редактирования управляющей программы и повысит её эффективность .

Благодаря параметрическому программированию, возможность редактирования управляющих программ появляется у оператора станка с ЧПУ. Например, у рассматриваемой типовой детали существует несколько модификаций в зависимости от диаметра обнижения D. При создании управляющих программ с помощью CAM–систем в этом случае необходимо иметь три программы, что не рационально по отношению к дисковому пространству системы ЧПУ. Используя макропрограммы становиться возможным вести обработку лишь по одной управляющей программе для всех модификаций детали. Оператор станка в диалоговом режиме выбирает номер модификации детали перед началом выполнения управляющей программы. Такой метод позволяет не только сэкономить дисковое пространство системы ЧПУ, но и значительно сократить время работы инженера–программиста по созданию управляющих программ, так как модификаций детали может быть не только три, как в приведённом примере, но и значительно больше .

Метод параметрического программирования может быть использован не только для повышения эффективности процесса разработки и отладки управляющих программ, но и для повышения качества обрабатываемых деталей. На основе параметрического программирования был реализован способ повышения виброустойчивости процесса резания непосредственно в процессе обработки. Способ основан на постоянном периодическом изменении скорости резания, которое способствует гашению автоколебаний за счет гашения автоколебаний и исключения резонансных явлений [1]. Такие незначительные изменения частоты вращения получили название «девиация скорости резания» [1] .

Однако при этом возникает проблема управления электроприводом таким образом, чтобы обеспечивалась подобная девиация за счет периодического изменения частоты вращения шпинделя. Это относительно просто обеспечивается при использовании комплектных электроприводов с аналоговым управлением путем периодического изменения уровня управляющего напряжения за счет наложения на него дополнительного сигнала. Однако в настоящее время на современных станках с ЧПУ используется цифровой способ управления частотой вращения шпинделя [2], что не позволяет использовать подобные способы управления .

Решение этой задачи еще более осложняется, если регулирование частоты вращения осуществляется посредством сервоусилителя, связанного с системой ЧПУ по оптическому каналу [3], что исключает возможность подключения дополнительных блоков коррекции (рисунок 2) .

Поэтому техническая реализация этого способа на станках с ЧПУ может быть основана только на использовании специальных макропрограмм, изменяющих частоту вращения привода главного движения в функции выбранного параметра обработки, например, одной из координат .

Для этого используются возможности параметрического программирования .

92 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

Процесс растачивания отверстия был выбран для проведения экспериментов на станке, с целью дальнейшей отладки макропрограммы. Использование метода девиации и управление частотой вращения привода главного движения также возможно и при других технологических операциях. Эксперименты по реализации режимов девиации скорости резания проводились на вертикальном обрабатывающем центре фирмы Tongtai модели TMV–720AD с системой ЧПУ Fanuc FS 0i–MC [3], который предназначен для обработки с использованием различного режущего инструмента. На станке возможна обработка наружных и внутренних, плоских и фасонных поверхностей, пазов, уступов, зубьев зубчатых колёс и т.п. При этом можно выполнять несколько операций механической обработки за счет автоматической замены режущего инструмента из магазина .

Параметры вращения шпинделя задавались в основной программе на основании планируемых экспериментов с поочередным варьированием каждого параметра на двух уровнях, план проводимого эксперимента приведён в таблице 1. Для большей достоверности и определения эффективности работы макропрограммы эксперименты проводились сериями, при этом использовались возможности ручного и автоматического управления работой станка .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 93 Машиностроительные технологии и инструменты

–  –  –

Результаты эксперимента фиксировались на дисплее системы ЧПУ, а также для дальнейшего изучения и проверки достоверности показаний сохранялись в виде видео файлов .

Для наглядности фиксируемых данных на шпиндель станка была нанесена метка, позволяющая при покадровом воспроизведении видео материалов рассчитать частоту вращения шпинделя, что позволило построить переходные процессы для различных частот вращения и параметров девиации .

Рисунок 4 – Изменение частоты вращения при торможении и разгоне в режиме девиации максимальная частота вращения – 1500 об/мин, частота девиации – 2 Гц, амплитуда девиации – 5% Анализ результатов исследования позволяет сделать вывод, что продолжительность переходного процесса разгона превышает продолжительность переходного процесса торможения, и является, таким образом, лимитирующим процессом, определяющим предельно возможную частоту девиации. Эта частота в пределе может быть увеличена до 4 герц. Дальнейшее повышение частоты может привести к нежелательным перегрузкам привода. Однако достигнутые параметры девиации вполне достаточны для устранения автоколебаний в процессе обработки и улучшения качества обработанной поверхности .

Проведённые исследования показали возможность реализации метода программного управления девиацией привода главного движения на станке с ЧПУ по заданной макропрограмме. Разработанная макропрограмма является достаточно универсальной и может встраиваться в любые программы для обработки изделий на станках с ЧПУ. Полученные результаты подтверждают эффективность использования метода параметрического программирования .

Таким образом, использование параметрического программирования и макропрограммирования при разработке программ для станков с ЧПУ расширяет функциональные возможности таких станков и в ряде случаев использование таких программ эффективнее, чем программ, разработанных на основе автоматизированного программирования с использованием CAM–систем .

94 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афонин, А.А. Использование систем ЧПУ на основе персональных компьютеров (PCNC) для управления девиацией параметров режима резания [Текст] / А.А. Афонин, Н.А. Афонина, А.Б. Орлов // Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника, 2003. – С. 50–56 .

2. Иванов, В.М. Электроприводы с системами числового программного управления [Текст] / В.М. Иванов. – Ульяновск: УлТГУ, 2006. – 152 с .

3. Руководство по эксплуатации FANUC серия 0i Mate – TC .

Трунов Сергей Николаевич Тульский государственный университет, г. Тула Аспирант кафедры «Автоматизированные станочные системы»

E–mail: tsn.88@mail.ru ________________________________________________________________________________

S.N. TRUNOV

AUTOMATE THE PROCESSING OF ARTICLES ON MACHINE TOOLS

NUMERICALLY CONTROLLED

BASED ON PARAMETRIC PROGRAMMING

Article is devoted to the processing of articles on machine tools with numerical control. Proposed a method of parametric programming machines with numerical control and the examples of its use in the treatment of products. The way of improving the quality of the treated surface with CNC controlled by parametric programming opportunities .

Keywords: numerical control system, parametric programming, self–oscillation, the electric drive .

BIBLIOGRAPHY

1. Afonin, A.A. Ispol'zovaniye sistem CHPU na osnove personal'nykh komp'yuterov (PCNC) dlya upravleniya deviatsiyey parametrov rezhima rezaniya [Text] / A.A. Afonin, N.A. Afonina, A.B. Orlov // Izvestiya TulGU .

Seriya Tekhnologicheskaya sistemotekhnika, 2003. – p.p. 50–56 .

2. Ivanov, V.M. Elektroprivody s sistemami chislovogo programmnogo upravleniya [Text] / V.M. Ivanov. – Ul'yanovsk: UlTGU, 2006. – 152 p .

3. Rukovodstvo po ekspluatatsii FANUC seriya 0i Mate – TC .

Trunov Sergey Nikolaevich Tula State University, Tula Graduate student "Automated Machine Tools" E-mail: tsn.88@mail.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 95 Машиностроительные технологии и инструменты УДК 621.9.02:621.0785 .

М.А. АФАНАСЕНКОВ

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ

ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЛОЕВ

НА ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Рассмотрен алгоритм системного подхода к процессу разработки условий и методов формирования на поверхности режущего инструмента функциональных слоев, с учетом всех особенностей его дальнейшего применения для обработки конкретного типа заготовок .

Ключевые слова: системный подход, функциональный слой, режущий инструмент, износостойкие покрытия, эксплуатационные свойства, увеличение стойкости .

Одной из основных тенденций современного машиностроения является повышение производительности механообработки при сохранении требуемых качества и точности деталей машин. Эффективность лезвийной обработки на современном этапе развития машиностроения в немалой степени зависит от работоспособности режущего инструмента, которая, в первую очередь, определяется сочетанием физико–механических свойств инструментального материала – твердостью, прочностью, износостойкостью и т.п. Однако, получение оптимального сочетания таких свойств в объеме материала режущего инструмента представляет значительные трудности .

Поскольку создание нового материала является чрезвычайно длительным и дорогостоящим процессом, то наиболее эффективной является разработка технологий нанесения защитных износостойких покрытий на рабочие поверхности режущего инструмента [1] .

Улучшение эксплуатационных характеристик инструментов является одним из основных направлений повышения ресурса и надежности их работы. Основные и наиболее важные эксплуатационные показатели работоспособности инструментов в значительной степени определяются качеством поверхностных слоев, потому формирование высококачественных поверхностных слоев – одно из наиболее эффективных средств повышения работоспособности инструментов .

Наряду с традиционными способами повышения эксплуатационных свойств режущего инструмента в настоящее время применяются новые перспективные, так называемые, физико–технические, или электрофизические методы обработки. Эти методы, как правило, связаны с использованием различных источников энергии и способны гораздо сильнее влиять на свойства поверхностных слоев инструмента, чем традиционно применяемая поверхностная обработка упрочнения. К таким способам относится обработка изделий в вакууме с использованием энергии пучков ускоренных ионов и атомов [2, 3] .

В современном автоматизированном машиностроительном производстве важную роль играет внедрение инновационных технологий, позволяющих в значительной мере увеличивать производительность обработки резанием, обеспечивать высокую гибкость производственных процессов. Так же, тенденция увеличения объема механической обработки резанием и рост расходов на её осуществление предъявляют высокие требования к экономическим показателям эффективности машиностроительных производств и, как следствие, возникает необходимость узкого специализированного использования различного режущего инструмента и режимов резания для обработки различных материалов с определенным химическим составом и свойствами .

Режущий инструмент является наиболее уязвимым звеном в технологических системах автоматизированного производства, поэтому использование современного высокопроизводительного и качественного режущего инструмента повышенной надежности, позволяет заметно увеличить эффективность автоматизированного производства и надежность его функционирования. Важной особенностью режущего инструмента является возможность его использования с применением различных смазочно–охлаждающих технологических сред 96 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии (СОТС), позволяющих так же повысить износостойкость. При подборе предпочтение отдается режущему инструменту физико–механические, теплофизические и кристаллофизические свойства, которого наиболее полно отвечают условиям резания. Следует отметить, что как нет идеального, или универсального инструментального материала, также нет и какого– то универсального покрытия или метода упрочнения режущего инструмента. Чтобы достичь максимальной эффективности обработки для каждой конкретной технологической операции механической обработки и для каждого конкретного материала обрабатываемой заготовки целесообразно выбирать наиболее рациональный инструментальный материал и метод его упрочнения или покрытия .

В настоящее время различают методы электронно–лучевой (ЭЛО), светолучевой (СЛО), ионно–вакуумной (ИВО) и плазменной обработки (ПО) поверхностей заготовок. Все перечисленные методы отличаются хорошей управляемостью, являются универсальными, с точки зрения возможности обработки почти любых материалов, возможностью автоматизации процесса и др. Но и обладают рядом схожих недостатков, таких как высокая стоимость оборудования, высокие требования к технике безопасности при эксплуатации оборудования и высокая квалификация обслуживающего персонала .

Однако из вышеперечисленных методов стоит выделить метод ионно–вакуумной обработки, т.к. помимо прочих положительных характеристик, он, так же, создает возможность образования в поверхностных слоях режущего инструмента сплавов с любым соотношением концентраций их составляющих, которые не лимитируются принципами термодинамики, что позволяет в поверхностных слоях получать практически любые наперед заданные физико– химические, химические и, вследствие этого, эксплуатационные свойства. Так же в результате ИВО практически не изменяются размеры и форма изделий, что позволяет применять способ как окончательную финишную обработку. Такие положительные характеристики метода ИВО делают его наиболее эффективным при обработке сменных твердосплавных пластин для режущего инструмента из–за их малого размера, что является ограничивающим фактором метода, т.к. экономическая эффективность снижается по мере увеличения размеров установки .

Так же стоит отметить широкий диапазон возможностей ИВО в области подготовки поверхностей заготовок к последующему нанесению рабочего слоя. Способы ионно– вакуумного расщепления вещества позволяют: очистить поверхность изделия для последующего нанесения вакуумного покрытия, распылить дефектные поверхностные слои, уменьшить шероховатость поверхностей изделий (планаризация) и др. Способы поверхностного ионно–вакуумного легирования, в свою очередь, позволяют упрочнять поверхности изделий ( особенно рабочие поверхности режущих и прессово–штамповых инструментов), подвергнуть их модификации, с целью улучшения эксплуатационных свойств (износо–, коррозионно–, теплостойкость и пр.), а также легировать, для получения композитных материалов с особыми свойствами (диэлектрическими, электропроводными или полупроводниковыми поверхностными слоями, теплоизоляционными слоями и др.) .

Как было сказано выше, в результате ионно–вакуумного расщепления можно добиться частичного удаления дефектного поверхностного слоя. Ионно–вакуумная имплантация позволяет внедрить в поверхностный слой специальным образом выбранные химические элементы, которые могут образовывать как в процессе имплантации, так и во время эксплуатации инструментов заранее прогнозируемые химические соединения. Последние, в свою очередь, должны блокировать диффузию «вредных» элементов и улучшить некоторые эксплуатационные свойства рабочих поверхностей инструмента, что напрямую способствует повышению работоспособности инструментов .

Однако до настоящего времени отсутствует общепризнанный комплексный подход к исследованию закономерностей построения технологических процессов ИВМ инструментов .

Без учета данных, в полной мере объясняющих механизмы явлений, возникающих как при эксплуатации режущих инструментов, так и при реализации способов ИВО невозможно научно обоснованно спроектировать технологические процессы ИВМ, в том числе и нанесения покрытий .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 97 Машиностроительные технологии и инструменты За последние годы накоплено большое число экспериментальных работ, свидетельствующих о значительном интересе к обработке, использующей потоки высокоэнергетических частиц [4,5]. На данный момент возникла необходимость в разработке системного подхода к подбору имплантируемых элементов и элементов покрытия, обеспечивающих физико–химические свойства наносимых слоев. Так же необходимы методические указания и алгоритмы действий для подбора методов нанесения покрытий, разработке поэтапного технологического процесса и выбора установки, для реализации метода, с учетом особенностей и требований производств .

Предложенный ниже алгоритм поэтапной разработки условий и методов формирования на поверхности инструмента функциональных слоев позволит систематизировать подход к разработке типового технологического процесса для проектирования узкоспециализированного режущего инструмента. В данном алгоритме охвачена целиком область очередности действий, включающая в себя оценку всех параметров обрабатываемого изделия, разработку технологического процесса нанесения рабочего слоя, выбор химических элементов для модификации, материала основы инструмента и заканчивая выбором установки и метода нанесения износостойкого покрытий .

Одним из первых этапов, необходимых для формирования на поверхности режущего инструмента правильного функционального слоя, является анализ условий эксплуатации изделия, изучение закономерности процессов, происходящих на контактных поверхностях и технических требований, предъявляемых к изделию. При оценке технических требований к изделию необходимо учитывать его назначение, особенности геометрической формы, физико–механические свойства материала, требуемые параметры качества поверхности и пр .

Тщательное изучение технических требований к изделию позволяет сформировать технологический процесс для его обработки и произвести анализ режимов резания, необходимых для изготовления будущего изделия. Данные по типу и числу технологических переходов, полученные в результате анализа режимов обработки, позволяют определить режимы резания, которые будут использоваться для обработки изделия .

Полученные расчетные данные о режимах резания позволяют определить действительные условия эксплуатации инструмента с нанесенным функциональным покрытием, а значит учесть температурные режимы обработки, нагрузку в зоне резания и пр .

Однако не менее важной для выбора наносимого покрытия на режущий инструмент является и оценка химического состава обрабатываемого изделия. Взаимная химическая инертность элементов, входящих в состав обрабатываемой заготовки и покрытия режущего инструмента позволяет дополнительно снизить износ инструмента и повысить качество обрабатываемой поверхности .

Имея резюмированные данные о химическом составе материала заготовки и условиях работы будущего инструмента с функциональным покрытием, возможно формирование технологического процесса нанесения покрытия на режущий инструмент.

Типовой технологический процесс модификации поверхностного слоя режущего инструмента состоит из нескольких технологических переходов:

1) Распыление дефектного поверхностного слоя .

Данный переход позволяет получить на поверхности материала основы стехиометрии, определяемой химической формулой сплава основы, провести активизацию поверхностных атомов в кристаллической решетке основы и обеспечивает удаление поверхностного слоя, содержащего дефекты, трещины, поры, примесные адсорбированные атомы .

2) Создание переходного модифицированного слоя между основой и последующими подслоями покрытия .

Назначение переходного слоя – плавное изменение физико–механико–химических свойств от основы к покрытию. В некоторых случаях созданный на данном переходе модифицированный слой может быть внешним рабочим слоем инструмента, непосредственно контактирующим с поверхностью заготовки при ее обработке .

3) Формирование композитного покрытия .

98 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Состоит из функциональных подслоев, обеспечивающих требуемые физико–химико– механические и эксплуатационные свойства изделия. Перечень требуемых свойств определяется в каждом конкретном случае, исходя из условий работы инструмента, материала и свойств заготовки .

Исходя из имеющихся данных по условиям работы режущего инструмента и разработанный технологический процесс нанесения функционального покрытия на его поверхность, а так же принимая во внимание химический состав материала обрабатываемой заготовки, возможен выбор соответствующих материалов из базы данных для нанесения покрытия на рабочую часть режущего инструмента .

С учетом химического состава наносимого на поверхность режущего инструмента материала объективен выбор наиболее оптимального материала основы инструмента, который в процессе обработки будет обеспечивать наиболее эффективную адгезию наносимого рабочего слоя, тем самым обеспечивая максимально возможный уровень повышения всех эксплуатационных характеристик инструмента .

На заключительном этапе разработки метода формирования на поверхности режущего инструмента износостойкого функционального слоя, целесообразен выбор наиболее эффективного способа его нанесения, а так же, соответственно, установки и условий обработки .

Необходимо принимать во внимание особенности технологического процесса, размеры заготовки, объемы партии обрабатываемых инструментов и пр .

Предлагаемый алгоритм, по нашему мнению, обеспечит более структурированный подход к разработке режущего инструмента, позволяя делать наиболее целесообразный выбор всех необходимых частей составляющих процесс его разработки. То есть алгоритм позволит систематизировать и наиболее эффективно применять накопленные знания в области модификации поверхностного слоя режущего инструмента .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зубарев, Ю.М. Современные инструментальные материалы / Ю.М. Зубарев. – СПб.: Изд–во Лань, 2008. – 224 с .

2. Зубарев, Ю.М. Повышение работоспособности деталей машин и инструментов / Ю.М. Зубарев, Н.Н .

Ревин. – СПб.: Изд–во СПбГПУ, 2013. – 125 с .

3. Сенчило, И.А. Технология обработки с использованием потоков высокоэнергетических частиц / И.А .

Сенчило, Ю.М.Зубарев, А.Ф. Бабошкин и др. – СПб.: Изд–во ПИМаш, 2004. – 116 с .

4. Григорьев, С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С.Н. Григорьев. – М.: Изд– во «Машиностроение», 2011. – 368 с .

5. Зубарев, Ю.М. Системный подход к подбору имплантирующих элементов при ИВМ путем создания алгоритма / Ю.М. Зубарев, А.И. Круглов, Д.В. Семейкин // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении», 2013. – № 7 (110). – С. 22–25 .

Афанасенков Михаил Алексеевич Санкт–Петербургский государственный Политехнический университет Институт машиностроения, г. Санкт–Петербург .

Аспирант, инженер МОП, ЗАО «АКВАМАРИН» .

E–mail: hoggeridze@yandex.ru ________________________________________________________________________________

M.A. AFANASENKOV

COMPLEX TECHNIQUES ALGORITHMIZATION FORMATION

FUNCTIONAL LAYERS ON THE SURFACE OF CUTTING TOOL

The algorithm of the system approach to the development process conditions and methods of forming on the surface of the cutting tool functional layers, taking into account all the peculiarities of its further use to handle specific types of blanks .

Keywords: system approach, the functional layer, cutting tools, wear–resistant coatings, operational properties, increase resistance .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 99 Машиностроительные технологии и инструменты

BIBLIOGRAPHY

1. Zubarev, Yu.M. Sovremennyye instrumental'nyye materialy / Yu.M. Zubarev. – SPb.: Izd–vo Lan', 2008. – 224 s .

2. Zubarev, Yu.M. Povysheniye rabotosposobnosti detaley mashin i instrumentov / Yu.M. Zubarev, N.N .

Revin. – S–Pb.: Izd–vo S–Pb GPU, 2013. – 125s .

3. Senchilo, I.A. Tekhnologiya obrabotki s ispol'zovaniyem potokov vysokoenergeticheskikh chastits / I.A .

Senchilo, Yu.M.Zubarev, A.F. Baboshkin i dr. – SPb., Izd–vo PIMash, 2004. – 116 s .

4. Grigor'yev, S.N. Metody povysheniya stoykosti rezhushchego instrumenta / S.N. Grigor'yev. – M.: Izd–vo «Mashinostroyeniye», 2011. – 368 s .

5. Zubarev, Yu.M. Sistemnyy podkhod k podboru implantiruyushchikh elementov pri IVM putem sozdaniya algoritma / Yu.M. Zubarev, A.I. Kruglov, D.V. Semeykin // «Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta» Seriya «Progressivnyye tekhnologii v mashinostroyenii», 2013. – №7 (110). – S. 22–25 .

Afanasenkov Mikhail Alekseevich Saint–Petersburg State Polytechnic University .

Institute of Mechanical Engineering, St. Petersburg .

Graduate student, engineer MOS JSC "Aquamarine."

E–mail: hoggeridze@yandex.ru 100 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

МАШИНЫ, АППАРАТЫ, ТЕХНОЛОГИИ ЛЕГКОЙ

И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

УДК 664.661.016:633.88–021.632]:613.2 В.П. КОРЯЧКИН, Д.Н. АЛЕКСЕНКО, Д.А. ГОНЧАРОВСКИЙ, Р.Е. КЛЕПОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

ФРУКТОВО–ЯГОДНОЙ НАЧИНКИ ДЛЯ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

В настоящей статье проведено исследование изменения осевого и бокового давления яблочной начинки с виноградным порошком для кондитерских изделий; установлена продолжительность выравнивания осевого и бокового давления начинки от величины начального давления сжатия; выявлена зависимость коэффициента бокового давления от начального давления сжатия и содержания виноградного порошка в яблочной начинке .

Ключевые слова: фруктово-ягодная начинка, виноградный порошок, кондитерские изделия, осевое и боковое давление, коэффициент бокового давления .

Начинки для кондитерских изделий обладают сложным составом и являются неньютоновскими сплошными средами [1]. Поэтому изучение их деформационного поведения в сквозных каналах формующего и транспортирующего оборудования кондитерского производства является важной прикладной задачей .

В процессах нагнетания начинок на технологическом оборудовании они проявляют неньютоновское поведение, например давление в объеме начинки, в отличие от закона Паскаля, неравномерно передается по осевому и боковому направлениям. В этой связи исследование коэффициента бокового давления кондитерских начинок, содержащих, в том числе и крупно – дисперсные компоненты, имеет важное практическое значение .

Коэффициент бокового давления является одним из важных реологических параметров кондитерских начинок, который необходимо учитывать в технологических процессах их переработки под давлением, например при транспортировании начинки в сквозных каналах материалопровода, где они подвергаются всестороннему сжатию .

Коэффициент бокового давления kбд определяют отношением к осевому давлению р1 бокового давления р2:

p (1) k бд 2 p1 Исследование бокового давления проводили на установке [2], представленной на рисунке 1 .

Рисунок 1 – Установка для исследования коэффициента бокового давления пищевых масс 1 – винтовая пара со штурвалом, 2 – стойки, 3 –цилиндр с поршнем и образцом объекта исследования, 4 – датчик измерения бокового давления, 5 – датчик измерения осевого давления, 6 – рама с регуляторами уровня, 7 – шина блока АЦП № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 101 Машины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности Установка измерения бокового давления содержит винтовую пару 1 со штурвалом, стойки 2, термостатируемый цилиндр 3 с поршнем для образцов объекта исследования, датчики измерения бокового 4 и осевого 5 давлений, основание 6, раму с регуляторами уровня 7 и шину подключения датчиков давления к компьютеру 9 .

Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки для измерения бокового давления:

1 –винтовая пара со штурвалом, 2 – поршень, 3 – цилиндр для образцов, 4 – датчик бокового давления, 5 – датчик осевого давления, 6 – кабели от датчиков к АЦП, 7 – блок АЦП Сигналы измерения осевого р1 и бокового р2 давлений регистрировали с использованием виртуального прибора экспериментальной установки при помощьи среды графическго программирования системы LabVIEW .

На рисунке 3 представлен внешний вид лицевой панели виртуального прибора экспериментальной установки .

Рисунок 3 – Лицевая панель виртуального прибора компьютерной системы LabVIEW:

1 – кнопки запуска и остановки измерений, 2 – индикатор «Плата подключена», 3 – кнопка сохранения данных в таблицу, 4 – индикатор регистрации продолжительности опыта, 5 – индикаторы значений осевого и бокового давлений, 6 – поле графиков осевого и бокового давлений 102 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Графическая система LabVIEW позволяет одновременно проводить измерения бокового и осевого давлений в режиме реального времени, отображать графические зависимости на лицевой панели прибора и сохранять экспериментальные данные в табличном формате .

Коэффициент бокового давления у пищевых масс изменяется от 0 до 1, и его численная величина зависит их состава. Так для измельченных мясопродуктов коэффициент бокового давления изменяется от 0,75 до 0,93 [3] .

Эксперименты по исследованию коэффициента бокового давления яблочной начинки, содержащей виноградный порошок, проводили при температуре 21,7 ± 0,5 0С следующим образом. Образцы яблочной начинки, с соответственным содержанием виноградного порошка в количестве 0 (контроль), 5, 10, 15 и 20% загружали в цилиндр 3 экспериментальной установки и включали виртуальный прибор для фиксирования графика измерения давлений (рис. 2). Затем вращением штурвала 1 перемещали поршень 3, создавая соответственное начальное осевое давление pос величиной от 200 до 700 кПа. После достижения осевым давлением выбранной величины начального значения положение поршня в цилиндре 3 фиксировали винтовой парой со штурвалом 1. После фиксации поршня в объеме образца с течением времени происходило выравнивание численных значений осевого и бокового давлений .

По достижении одинаковых значений осевого и бокового давлений сохраняли полученные экспериментальные данные и виртуальный прибор отключали .

Исследовали реологические свойства образцов фруктовой, в частности, яблочной начинки, применяемой для производства мучных кондитерских изделий Яблочная начинка влажностью 26% содержала 73,9 г сахара–песка и 49,3 г яблочного пюре из расчета на 100 г выхода [4] .

В образцы яблочной начинки добавляли соответственное количество виноградного порошка производства ООО НПО Агропромресурс [5], (ТУ 9164 – 001 – 18419372 – 13) .

Образцы содержали 0% (контроль), 5%, 10%, 15%, 20% и 30% виноградного порошка .

На рисунке 4 представлена лицевая панель виртуального прибора, на которой изображен график изменения бокового и осевого давлений в зависимости от времени. График получен с образцом начинки, содержащей 5 % виноградного порошка, при этом начальное максимальное осевое давление в объеме начинки составляло pос = 425 кПа .

Рисунок 4 – График изменения бокового и осевого давлений в компьютерной системе LabVIEW № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 103 Машины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности Из графика рисунка 4 видно, что выравнивание численных значений осевого и бокового давлений произошло за период времени равный 123 с при общем времени проведения опыта равным 139,9 с, что зафиксировано на индикаторе регистрации продолжительности опыта .

Анализ экспериментальных графиков, полученных с другими образцами, позволил установить зависимость продолжительности выравнивания осевого и бокового давлений от начального давления сжатия яблочно–виноградной начинки (рис. 5) .

Рисунок 5 – Зависимость продолжительности выравнивания осевого и бокового давлений от начального давления сжатия яблочно–виноградной начинки (кПа) Из рисунка 6 видно, что время, за которое осевое и боковое давления достигают одинакового значения, зависит от начального давления сжатия начинки, и при увеличении начального давления продолжительность выравнивания значений осевого и бокового давления уменьшается по нелинейному закону.

Была установлена полиномиальная зависимость продолжительности выравнивания численных значений осевого и бокового давлений от начального давления сжатия яблочно–виноградной начинки в виде:

t 0,001 p 2 1,584 p 620,1 (2) Продолжительность выравнивания значений осевого и бокового давления зависит также и от содержания виноградного порошка C (%) в начинке (рис. 6) .

Рисунок 6 – Влияние содержания виноградного порошка C (%) в начинке на продолжительность выравнивания численных значений осевого и бокового давлений (кПа) 104 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Из рисунка 6 видно, что увеличение содержания виноградного порошка C (%) в начинке нелинейно увеличивает время выравнивания значений осевого и бокового давлений в образцах.

Зависимость времени выравнивания осевого и бокового давлений t (c) от содержания виноградного порошка C (%) имеет вид:

t 0,586C2 12,81C 60,7 (3) Увеличение времени выравнивания значений осевого и бокового давлений в образцах в зависимости от количества виноградного порошка C (%) в начинке можно объяснить упрочнением структуры начинки, при этом, чем больше виноградного порошка, тем прочнее структура начинки и в результате необходима большая продолжительность периода выравнивания значений осевого и бокового давлений в начинке .

Зная соотношения численных значений осевого и бокового давлений в образцах в зависимости от количества виноградного порошка по формуле (1) рассчитали величину коэффициента бокового давления kбд от содержания виноградного порошка .

На рисунке 7 представлен график зависимости коэффициента бокового давления kбд от содержания С (%) виноградного порошка в начинке .

Рисунок 7 – График зависимости коэффициента бокового давления kбд от содержания виноградного порошка С(%) при начальных значениях осевого давления равных 200 и 600 кПа Из рисунка 7 можно вдеть нелинейное снижение значений коэффициента бокового давления kбд от содержания виноградного порошка С (%), что можно объяснить уменьшением численных значений бокового давления в зависимости от увеличения содержания виноградного порошка в начинке:

kбд = – 1,302С2 – 0,154С + 0,884 (4) Такое влияние содержания виноградного порошка С (%) в начинке можно объяснить снижением бокового давления в связи с упрочнением структуры начинки, что происходит при соответственном увеличении сухих веществ с ростом содержания в начинке виноградного порошка .

Таким образом, на основании анализа результатов исследований и математической обработки экспериментальных данных можно сделать следующее заключение. Проведенные исследования коэффициента бокового давления начинки для кондитерских изделий показали, что яблочная начинка с виноградным порошком проявляет неньютоновское поведение передачи давления в своем объеме, отличное от закона Паскаля. При этом, при прочих равных условиях, на величину коэффициента бокового давления оказывают нелинейное влияние такие факторы, как величина начального давления, так и содержание виноградного порошка .

Установлено, что основное влияние на коэффициент бокового давления начинки для кондитерских изделий оказывает внесение порошкового компонента .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 105 Машины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гончаровский, Д.А. Реологические свойства начинки «Шоколадная» с экструзионным кукурузным крахмалом / Д.А. Гончаровский, В.П. Корячкин // Известия ОрелГТУ. «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии», 2008. – № 4–4/272 (550). – С. 36–39 .

2. Корячкин, В.П. Устройство для исследования коэффициента бокового давления неньютоновских сред / В.П. Корячкин, Д.Н. Алексенко // Известия ОрелГТУ. Серия «Легкая и пищевая промышленность». – Орел: ОрелГТУ, 2006. – №3–4. – С. 52 – 54 .

3. Косой, В.Д. Инженерная реология биотехнологических сред / В.Д. Косой, Я.И. Виноградов, А.Д. Малышев. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 101 с .

4. Корячкина, С.Я. Технология мучных кондитерских изделий: учебное пособие для вузов / С.Я Корячкина. – Орел: ОрелГТУ, 2009. – 115 с .

5. ТУ 9164–001–18419372–13. Порошки тонкодисперсные овощные и фруктово–ягодные. Технические условия / Разработано ООО «НПО Агропромресурс». – М., 2013. – 19 с .

Корячкин Владимир Петрович ФГБОУ ВПО «Государственный университет – УНПК»

д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Машины и аппараты пищевых производств»

302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29 Тел. (4862) 474917 E-mail: mapp–unpk@mail.ru Гончаровский Дмитрий Александрович ФГБОУ ВПО «Государственный университет – УНПК»

к.т.н., доцент кафедры «Машины и аппараты пищевых производств»

302030, г. Орел, ул. Московская, д. 65 Тел. (4862) 551187 E-mail: mapp–unpk@mail.ru Алексенко Дмитрий Николаевич Филиал ФГАОУ ВПО «Северо–Кавказский федеральный университет» в г. Пятигорск Старший преподаватель кафедры «Транспортных средств и процессов»

357500, г. Пятигорск, просп. 40–лет Октября, д. 56 E-mail: d.aleksenko@pgtu.ru Клепов Роман Евгеньевич ФГБОУ ВПО «Государственный университет – УНПК»

ассистент кафедры «Машины и аппараты пищевых производств»

302030, г. Орел, ул. Московская, д. 65 Тел. (4862) 551187 E-mail: mapp–unpk@mail.ru V.P. KORYACHKIN, D.N. ALEKSENKO, D.A. GONCHAROVSKIY, R.E. KLEPOV

STUDY OF COEFFICIENT OF LATERAL PRESSURE

OF FRUIT FILLING FOR CONFECTIONERY PRODUCTS

In this paper we investigated changes of the axial and lateral pressure of the apple filling with grape powder for confectionery products; set the duration of alignment the axial and lateral pressure with the initial compression pressure; revealed the dependence of the coefficient of lateral pressure on the initial compression pressure and grape powder content in the apple filling .

Keywords: fruit filling, grape powder, confectionery, axial and lateral pressure, coefficient of lateral pressure .

–  –  –

1. Goncharovskiy, D.A. Rheological properties of filling "Chocolate" with extrusion corn starch / D.A. Goncharovskiy, V.P. Koryachkin // News of OrelSTU. "Fundamental and applied problems of engineering and technology", 2008. – № 4–4/272 (550). – P. 36–39 .

106 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

2. Koryachkin, V.P. Device for studing of lateral pressure coefficient of non–Newtonian material / V.P. Koryachkin, D.N. Aleksenko // News OrelSTU. A series of "Light and food industry". – Orel: OrelSTU, 2006. – № 3–4. – P. 52 – 54 .

3. Kosoy, V.D. Engineering rheology of biotechnological environments / V.D. Kosoi, Ya. I. Vinogradov, A.D .

Malyshev. – St. Petersburg.: GIORD, 2005. – 101 p .

4. Koryachkina, S.Ya. Technology of flour confectionery products: a textbook for high schools / S.Ya. Koryachkina. – Orel: OrelSTU, 2009. – 115 p .

5. TU 9164–001–18419372–13. Poroshki tonkodispersnyye ovoshchnyye i fruktovo–yagodnyye. Tekhnicheskiye usloviya / Razrabotano OOO «NPO Agropromresurs». – M, 2013. – 19 р .

Koryachkin Vladimir Petovich FSBEI HPE “State University – Study–Science–Production Complex” Doctor or technical science, professor, Head of department of “Machinery and apparatus of food production” 302020, Oryol, Moskovskaya st., 65 Phone: 89066640022 E-mail: mapp–unpk@mail.ru Dmitry Goncharov Aleksandrovich FSBEI HPE “State University – Study–Science–Production Complex” Ph.D., Associate professor of department of “Machinery and apparatus of food production” 302030, Oryol, Moskovskaya st., 65 Phone: 89066640022 E-mail: mapp–unpk@mail.ru Aleksenko Dmitri Nikolaevich Branch of Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education "North Caucasian Federal University" in Pyatigorsk Senior lecturer of department of "Vehicle and processes" 357500, Pyatigorsk, 40 let Octobrya ave., 56 Tel: 89066640022 E-mail: d.aleksenko@pgtu.ru Klepov Roman Evgenievich FSBEI HPE “State University – Study–Science–Production Complex” Assistant of department of “Machinery and apparatus of food production” 302030, Oryol, Moskovskaya st., 65 Phone: 89066640022 E-mail: mapp–unpk@mail.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 107 Машины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности УДК 621.01 А.А. ТИХОНОВ, С.Н. АСЛАНОВА

К ВОПРОСУ ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО СИНТЕЗА

ПРЯМОЛИНЕЙНО–ОГИБАЮЩЕГО МЕХАНИЗМА ГЛАДИЛЬНОГО ПРЕССА

Изложена методика определения параметров приближенного прямолинейно– огибающего механизма разработанного гладильного пресса, основанная на интерполяции функции шатунной кривой. Получены кинематические зависимости, позволяющие определить все параметры исполнительного механизма гладильного пресса, совершающего сложное движение рабочего органа .

Представлено описание гладильного пресса со сложным движением исполнительного органа на основе прямолинейно–огибающего механизма, техническая новизна которого подтверждается патентом .

Ключевые слова: прямолинейно–огибающий механизм, интерполяционный синтез, гладильный пресс .

Представленное сегодня оборудование для влажно–тепловой обработки швейных изделий основано на исполнительных механизмах, в которых рабочие органы с плоскими поверхностями и двигаются поступательно, или образованы окружностью и двигаются вращательно. Различные типы электромеханических прессов с поступательным движением рабочего органа не обеспечивают должного усилия при минимальной мощности привода, так как работа привода неэффективно затрачивается на усилие сжатия покрытия рабочих поверхностей, упругую деформацию звеньев, преодоления сил трения в кинематических парах, которые в данном случае значительно выше, так как больше усилие прессования при том же удельном давлении [1]. Применение в конструкциях пневмо– и гидроприводов усложняет механизм и повышает его стоимость. Ротационные машины (каландры) имеют в основном узкое технологическое назначение и применимы в основном для обработки плоских изделий, а также уступают в качестве обработки гладильным прессам. Более того, их использование в быту ограничено, так как на сегодняшний день такого типа механизмы являются невостребованными, ввиду ограниченности их функций. Следует отметить, что независимо от типа применяемого привода гладильные прессы и каландры обладают достаточно высокими энергозатратами и материалоемкостью, низким КПД .

Устранить такого рода недостатки можно изменив конструкцию пресса. На рисунке 1 предлагается конструкция обжимного гладильного пресса [2], созданного на основе прямолинейно–огибающего механизма. Такой пресс содержит раму 1, на которой жестко закреплена нижняя подушка 2 с плоской рабочей поверхностью и приводной механизм, состоящий из ведущего кривошипа 3, качающегося ползуна 4 и взаимодействующего с ними шатуна 5, на верхнем консольном конце которого жестко закреплена верхняя подушка 6 с выпуклой рабочей поверхностью, образованной дугой окружности радиуса R, проведенной из точки М, расположенной на продолжении оси шатуна 5 вверх. Положение этой точки, имеющей шатунную кривую с нижним прямолинейным участком и верхним криволинейным, определяется одним из методов синтеза симметричного конхоидального прямолинейно–направляющего механизма. Огибание верхней подушкой поверхности нижней подушки обеспечено в этом случае, при любом значении R, но из условия минимального скольжения между рабочими поверхностями подушек 2 и 6 радиус R выбирается таким, чтобы длина дуги рабочей поверхности верхней подушки 6 была равна ширине рабочей поверхности нижней подушки 2 .

Ширина рабочей поверхности подушки 2 не должна превышать длины прямолинейного участка шатунной кривой точки М .

Представленное конструктивно – схемное решение способствует в 2 – 2,5 раза увеличить длину прямолинейного участка шатунной кривой, и, как следствие, ширину подушки 2 без увеличения размеров приводного механизма, и решить задачу неразмыкания высшей кинематической пары, образованной поверхностями нижней 2 и верхней 6 подушек. Для этого 108 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии рабочая поверхность верхней подушки 6 укорочена по ширине и имеет хвостовик 7, продолжающий ее профиль и взаимодействующий с регулируемой по высоте неподвижной направляющей 8, продолжающей профиль плоской нижней подушки 2. Регулировка направляющей по высоте обеспечивается винтами 9, с помощью которых можно добиться необходимого усилия замыкания высшей пары 2–6 .

Гладильный пресс работает следующим образом. При повороте ведущего кривошипа 3 против часовой стрелки в пределах рабочего угла р.х.=180 направляющая точка М движется по нижнему прямолинейному участку траектории влево, при этом вначале хвостовик 7 обкатывает направляющую 8, а затем рабочая поверхность верхней подушки 6 огибает поверхность плоской неподвижной подушки 2. При обратном ходе кривошипа подушка 6 с хвостовиком 7 откатывается в исходное положение, показанное на рисунке 1. Направляющая 8 прижимается к хвостовику 7 с помощью регулировочных винтов 9, создавая напряжение во всей кинематической цепи, вследствие чего выбираются зазоры и упругие деформации в звеньях цепи и в мягкой обшивке гладильных подушек 2 и 6, что позволяет исключить цикловые потери энергии на деформацию обшивки и звеньев и снизить приводное усилие, не снижая удельного давления прессования. Таким образом, механизм гладильного пресса функционирует в режиме замкнутой кинематической цепи с циркуляцией энергии, что возможно только в процессах обработки материалов давлением без пластической деформации. Хвостовик 7, замыкающий цепь через направляющую 8 в отведенном положении верхней подушки, позволяет сохранять напряжение даже при размыкании подушек 2 и 6 .

М

–  –  –

Рисунок 1 – Схема прямолинейно–огибающего механизма гладильного пресса В отличие от каландра представленный гладильный пресс позволяет разложить изделие на нижней плите, которая является неподвижной, что в свою очередь повышает качество обработки штучного изделия, при том, что радиус кривизны рабочей поверхности верхней подвижной подушки может достигать десятков метров, что совершенно невозможно сделать в каландре .

Синтез такого прямолинейно–огибающего механизма гладильного пресса основан на методе интерполяции, который определяет параметры механизма из условия наилучшего приближения траектории точки М к прямой .

№ 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 109 Машины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности

–  –  –

110 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

сравниваются с заданными значениями и, в случае неудовлетворительного результата, производится итерационный процесс через выбор других значений параметров r1 и b .

Выполненный по представленной схеме прямолинейно–огибающий механизм гладильного пресса должен иметь такие конструктивные параметры, при которых скольжение будет минимальным. Это необходимо для обеспечения качества влажно– тепловой обработки швейных изделий, иначе на ткани в процессе обработки будут образовываться складки и замины, а так же наличие скольжения может привести к механическим повреждениям (истирание, разрыв и т.п.) .

Оборудование, созданное на основе прямолинейно–огибающих механизмов, в частности разработанный гладильный пресс, позволит решить вопросы о существенном снижении энергопотребления [2], поскольку исполнительный орган прямолинейно– огибающих механизмов образован дугой окружности, что позволяет во многих процессах перейти в область локального нагружения обрабатываемой ткани, когда контактная площадь рабочих органов пресса на протяжении всего процесса меньше самой площади неподвижной нижней подушки. Это существенно помогает снизить требуемые усилия при обработке .

Более того, схема пресса позволяет создать изначальное натяжение между подушками, выбрав тем самым упругие деформации всей кинематической цепи, не затрачивая на это мощности привода .

Такой механизм пресса позволяет упростить конструкцию, повысить качество обработки изделия и КПД. Усилие прессования, в свою очередь будет зависеть не от мощности привода, а от перекрытия между взаимоогибаемыми поверхностями и толщины обрабатываемого изделия. Работа движущих сил в представленном случае затрачивается целенаправленно – на преодоление сил трения в кинематических парах, включая трение качения между рабочими поверхностями. За счет предварительного натяжения и вызванного этим эффектом «циркуляции энергии» сокращаются энергозатраты пресса в 3–5 раз и увеличивается КПД пресса .

Однако стоит отметить, что качество влажно–тепловой обработки (ВТО) материала на таком гладильном прессе будет зависить от точности воспроизведения заданного закона движения верхней подушки. Сама же методика синтеза таких механизмов представленная в работах [3–11] позволяет добиться требуемой точности только для идеального механизма. В этой связи необходимо исследование кинематической точности прямолинейно–огибающего механизма гладильного пресса, которое позволяет произвести оценку отклонения и скольжения действительного механизма с учетом погрешностей при изготовлении .

Таким образом, в синтезе механизма обжимного пресса наблюдается два приближения – приближенное огибание и приближенное скольжение. При необходимости приближенное огибание можно сделать точным, изменив профиль подушки на величину отклонения. Полностью устранить скольжение можно, лишь выполнив поверхность неподвижной плиты вогнутой по форме неподвижной центроиды, а поверхность подвижной подушки – по форме подвижной центроиды. Это значительно усложнит процесс формообразования взаиМашины, аппараты, технологии легкой и пищевой промышленности моогибаемых поверхностей, тем более что в реальных процессах и скольжение, и отклонение можно получить в заданных допускаемых пределах .

Приведенный пример достаточно убедительно доказывает перспективность использования механизмов и устройств со сложным движением огибания в различных технологических процессах. Отличительной особенностью таких устройств является возможность целенаправленной реализации свойства интеграции нужных качеств в необходимых сочетаниях, невозможных в механизмах с простым движением выходного звена .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тихонов, А.А. Совершенствование конструкции малогабаритных гладильных прессов с целью повышения эффективности процесса влажно–тепловой обработки / А.А. Тихонов // Научный вестник южного федерального округа, 2011. – № 4 (20). – С. 42 .

2. А.с. 2418121 РФ, МПК D 06 F. Гладильный пресс / С.А. Кузнецов, А.В. Владимиров, А.А. Тихонов. .

– 2009138214/05; заявлено 15.10.2009; опубл. 10.05.2011, Бюл. 13. – С. 2 .

3. Тихонов, А.А. Экономическая эффективность применения гладильных прессов с прямолинейно – огибающим движением исполнительного органа / А.А. Тихонов, С.Н. Асланова // Модернизация экономики России: итоги и перспективы. 1–й Международный конгресс, г. Пятигорск, 2–3 ноября 2011 г. Пятигорск: РИА– КМВ, 2011. – С. 292

4. Кузнецов, С.А. Прямолинейно–огибающие механизмы. Анализ и синтез: монография / С.А. Кузнецов, А.В. Владимиров. – Шахты: Изд–во ЮРГУЭС, 2007. – 139 с .

5. Кузнецов, С.А. Интерполяционный синтез механизма дробилки со сложным движением щеки / С.А .

Кузнецов, А.Н. Дровников // Вопросы совершенствования машин и технологий строительной индустрии:

Сб.науч.тр. – Новочеркасск, 1998. – С. 56–59 .

6. Кузнецов, С.А. Интегральные механизмы индифферентной структуры. Анализ и синтез / С.А. Кузнецов, А.Н. Дровников. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. – 99 с .

7. Морозов, А.В. Кинематическая точности механизмов относительного манипулирования / А.В. Морозов, В.Л. Афонин, В.Е. Ковалев // Пробл. машиностр. и надеж. машин, 1998. – №1. – С. 61–68

8. Булатов, В.П. Основы теории точности машин и приборов / В.П. Булатов, В.А. Брагинский, Ф.И. Демин и др. – СПб.: Наука, 1993. – 232 с .

9. Правоторова, Е.А. Точность механизмов. Кинематика, динамика и точность механизмов [Справочник] / Е.А. Правоторова, В.И. Сергеев. – М.: Машиностроение, 1984. – 254 с .

10. Сергеев, В.И. Актуальные вопросы точности и параметрической надежности механических систем / В.И. Сергеев, Е.А. Правоторова // Пробл. машиностр. и надеж. машин, 1998. – №5. – С. 31– 41

11. Сергеев, В.И. Исследование динамики плоских механизмов с зазорами / В.И. Сергеев, К.М. Юдин. – М.: «Наука», 1974. – 111 с .

12. Середа В.Т. Динамические ошибки в низших кинематических парах механизмов / В.Т. Середа //Теория механизмов и машин. – Харьков.: Изд–во Харьковского ун–та, 1971. – 121 с .

Тихонов Андрей Александрович Институт сервиса и технологий, филиал ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет» в г. Пятигорске Старший преподаватель кафедры «Сервис»

E–mail: andreydgtu@mail.ru Асланова Светлана Николаевна Институт сервиса и технологий, филиал ФГБОУ ВПО«Донской государственный технический университет» в г. Пятигорске Кандидат педагогических наук, доцент кафедры «Сервис»

E–mail: svetlanaaslanova@yandex.ru ________________________________________________________________________________

112 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии

–  –  –

ON THE PROBLEM OF INTERPOLATION SYNTHESIS

OF THE RECTILINEAR ENVELOPING MECHANISM OF AN IRONER

The authors state the methodology of determination of the parameters of the approximate rectilinear enveloping mechanism of the engineered ironing press, based on the interpolation of functions of coupler–point curve. They find some kinematic dependences allowing one to determine all the parameters of the actuator of the ironing press performing a complicated movement of the movable operating element .

There is the description of ironing press with a complex movement of the operating member based on rectilinear enveloping mechanism, technical novelty of which is confirmed by a patent .

Keywords: rectilinear enveloping mechanism, interpolation synthesis, ironing press .

BIBLIOGRAPHY

1. Tikhonov, A.A. Sovershenstvovaniye konstruktsii malogabaritnykh gladil'nykh pressov s tsel'yu povysheniya effektivnosti protsessa vlazhno–teplovoy obrabotki / A.A. Tikhonov // Nauchnyy vestnik yuzhnogo federal'nogo okruga, 2011. – № 4 (20). – S. 42 .

2. A.s. 2418121 RF, MPK D 06 F. Gladil'nyy press / S.A. Kuznetsov, A.V. Vladimirov, A.A. Tikhonov.. – 2009138214/05; zayavleno 15.10.2009; opubl. 10.05.2011, Byul. 13. – S. 2 .

3. Tikhonov, A.A. Ekonomicheskaya effektivnost' primeneniya gladil'nykh pressov s pryamolineyno – ogibayushchim dvizheniyem ispolnitel'nogo organa / A.A. Tikhonov, S.N. Aslanova // Modernizatsiya eko-nomiki Rossii:

itogi i perspektivy. 1–y Mezhdunarodnyy kongress, g. Pyatigorsk, 2–3 noyabrya 2011 g. Pyati-gorsk: RIA–KMV, 2011 .

– S. 292

4. Kuznetsov, S.A. Pryamolineyno–ogibayushchiye mekhanizmy. Analiz i sintez: monografiya / S.A. Kuznetsov, A.V. Vladimirov. – Shakhty: Izd–vo YURGUES, 2007. – 139 s .

5. Kuznetsov, S.A. Interpolyatsionnyy sintez mekhanizma drobilki so slozhnym dvizheniyem shcheki / S.A .

Kuznetsov, A.N. Drovnikov // Voprosy sovershenstvovaniya mashin i tekhnologiy stroitel'noy industrii: Sb.nauch.tr. – Novocherkassk, 1998. – S. 56–59 .

6. Kuznetsov, S.A. Integral'nyye mekhanizmy indifferentnoy struktury. Analiz i sintez / S.A. Kuznetsov, A.N .

Drovnikov. – Novocherkassk: YURGTU, 1999. – 99 s .

7. Morozov, A.V. Kinematicheskaya tochnosti mekhanizmov otnositel'nogo manipulirovaniya / A.V. Morozov, V.L. Afonin, V.Ye. Kovalev // Probl. mashinostr. i nadezh. mashin, 1998. – №1. – S. 61–68

8. Bulatov, V.P. Osnovy teorii tochnosti mashin i priborov / V.P. Bulatov, V.A. Braginskiy, F.I. Demin i dr. – SPb.: Nauka, 1993. – 232 s .

9. Pravotorova, Ye.A. Tochnost' mekhanizmov. Kinematika, dinamika i tochnost' mekhanizmov [Spravochnik] / Ye.A. Pravotorova, V.I. Sergeyev. – M.: Mashinostroyeniye, 1984. – 254 s .

10 Sergeyev, V.I. Aktual'nyye voprosy tochnosti i parametricheskoy nadezhnosti mekhanicheskikh sistem / V.I. Sergeyev, Ye.A. Pravotorova // Probl. mashinostr. i nadezh. mashin, 1998. – №5. – S. 31– 41

11. Sergeyev, V.I. Issledovaniye dinamiki ploskikh mekhanizmov s zazorami / V.I. Sergeyev, K.M. Yudin. – M.: «Nauka», 1974. – 111 s .

12. Sereda V.T. Dinamicheskiye oshibki v nizshikh kinematicheskikh parakh mekhanizmov / V.T. Se-reda //Teoriya mekhanizmov i mashin. – KH.: Izd–vo Khar'kovsk. un–ta, 1971. – 121 s .

Tikhonov Andrey Aleksandrovich Institute of service and technology, branch of the Federal State institute of higher education “Donskoy State Technical University”, Pyatigorsk Senior lecturer of the department “Service” E–mail: andreydgtu@mail.ru Aslanova Svetlana Nikolaevna Institute of service and technology, branch of the Federal State institute of higher education “Donskoy State Technical University”, Pyatigorsk Candidate of pedagogical Sciences, associate Professor of the department "Service" E–mail: svetlanaaslanova@yandex.ru № 4 (306) 2014_______________________________________________________________________ 113 Инновации и кадры в машиностроении

ИННОВАЦИИ И КАДРЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

УДК 378 М.И. РАБИНОВИЧ, Е.Ю. СТЕПАНОВА, А.И. УМАН

ОБ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

Рассматривается спектр вопросов, касающихся проектирования рейтинговой оценки профессиональной деятельности преподавателей вуза. Организационная модель проектирования системы разработана на основе принципов системного подхода .

Ключевые слова: высшее образовательное учреждение, оценка профессиональной деятельности преподавателя, рейтинговая система, проектирование системы .

В последние годы многие вузы Российской Федерации проводят работы по созданию, внедрению и совершенствованию систем оценки качества профессиональной деятельности преподавателей и преподавательских коллективов. Актуальность данных работ подтверждена рядом правительственных решений, определивших создание общенациональной системы оценки качества образования одной из основных задач российской образовательной политики .

По мнению О.В. Горшковой [1], оценка квалификации профессорскопреподавательского состава является одним из важнейших признаков зрелости современного университета. При этом, как указывает Е.Ю. Васильева [2], «настоятельным требованием времени становится оценка с использованием количественных параметров, характеризующих научно-педагогическую деятельность и - главное - не зависящих от каких-либо субъективных факторов». Это вполне объясняет возрастание интереса к вопросам, связанным с проектированием внутривузовских рейтинговых систем, наблюдаемое за последние годы в научной литературе и периодических изданиях .

Чтобы понять, насколько большое влияние оказывает организация процесса проектирования и внедрения рейтинговой системы на качество порождаемых ею рейтинговых оценок, обратимся к опыту российских образовательных учреждений. На официальных сайтах некоторых вузов, которые на данный момент уже применяют рейтинговые системы, можно найти разнообразную информацию, посвященную вопросам их разработки и функционирования. Среди этих сведений нас в первую очередь интересовали два типа документов: «Приказ о разработке и внедрении рейтинговой системы» и «Положение о рейтинговой оценке профессиональной деятельности преподавателей».

Анализ этих документов позволил нам сделать вывод, что процессы проектирования и внедрения рейтинговых систем в различных вузах не содержат значимых различий и включают следующие основные этапы:

создание рабочей группы для решения задач проектирования и внедрения внутривузовской рейтинговой системы;

создание проекта Положения о рейтинговой оценке профессиональной деятельности преподавателей вуза;

обсуждение проекта Положения на Ученом совете вуза;

корректировка Положения по результатам обсуждения и его утверждение;

выделение и передача таблиц первичных критериев оценки разработчикам базы данных и программного обеспечения;

разработка программного обеспечения;

апробация рейтинговой системы (в некоторых вузах);

запуск системы в эксплуатацию .

114 _______________________________________________________________________ № 4 (306) 2014 Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии Получив задание разработать рейтинговую систему, рабочая группа, как правило, начинает поиск информации об аналогах такой системы в подходящем по типу вузе (гуманитарном, техническом, педагогическом или другом). Как мы уже отмечали выше, подходящее Положение о рейтинговой оценке, утвержденное и положенное в основу рейтинговой системы в конкретных вузах, можно без труда найти в сети Интернет .



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«Бажанов Юрий Вадимович ФОКУСИРУЮЩИЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЁТКИ И ИХ АБЕРРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА. ПРИБОРЫ НА ИХ ОСНОВЕ Специальность 01.04.05 Оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени...»

«Калибратор К4117 Руководство по эксплуатации ЮМЕК.411656.002РЭ Нижний Новгород КАЛИБРАТОР К4117 2 Руководство по эксплуатации калибратора К4117 предназначено для изучения устройства прибора, его характеристик и правил эксплуатации специалистами, им...»

«bivitec Трудно просеиваемый сыпучий материал с высокой четкостью разделения we process the future Техника для обработки Задача При помощи техники для обработки приходится сортироват...»

«УДК 821.161.1 МОТИВ ТИШИНЫ В ПОВЕСТИ И.С. ТУРГЕНЕВА "КЛАРА МИЛИЧ" Ковырялова К.А., научный руководитель канд. филол. наук, доц. Масолова Е.А. Новосибирский государственный технический университет Звуковые образы и моти...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ПРАВИТЕЛЬСТВО НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ КОМИССИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ЮНЕСКО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ 50-Й ЮБИЛЕЙНОЙ МЕЖ...»

«R РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ REFLUX 819/FO ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО MT103 ИНСТРУКЦИИ ПО УСТАНОВКЕ, ВВОДУ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО МТ103 Моторизация Входное давление Пи...»

«ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ НА КРЫШНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР BRF V ОПИСАНИЕ ПРОДУКЦИИ Устанавливаемые на крыше вентиляторы BRF V с вертикальным выбросом воздуха, широко применяются по всему миру, с целью улучшения качества внутреннего воздуха при применении их в системах каналов. Крышные вентиляторы B...»

«ISSN 2227-8486 МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ, СЕТИ В ЭКОНОМИКЕ, ТЕХНИКЕ, ПРИРОДЕ И ОБЩЕСТВЕ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ № 4(8) 2013 МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ, СЕТИ В ЭКОНОМИКЕ, ТЕХНИКЕ, ПРИРОДЕ И ОБЩЕСТВЕ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ Учредитель и издатель журнала: Общество...»

«Руководство пользователя K2 Blu Software Version V 1.0 RU Добро пожаловать! Спасибо за то, что вы приобрели изделие фирмы. Ваш новый комбо-ресивер K2 Blu является высококаче­ ственным технологичным изделием, разработанным для того, чтобы отвечать самым строгим требованиям к качеству звучания. В этом комбо-у...»

«0414127 МЕХАНИЧЕСКИЙ лвпп -* КРАН ШБОУКЛАДЧИК ТБК 20 LAYIIR TBG 20 Крантрубоукладчик ТБГ-20.01 Тросовые лебёдки. Болотоходная база. Новый класс грузоподъёмности . Трубоукладчик ТБГ-20.01 предназначен для выполнения грузоподъёмных операций при перемещении г...»

«ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ. Область применения Технические решения по применению изделий из полистиролбетона NORTEC COMPANY разработала, с соблюдением требований нормативных документов Республики Узбекистан, в качестве пособия по применению изделий из полистиролбетона для строительства здани...»

«Инструкция по эксплуатации секатора гидравлического DELTA серии WT Сертификат соответствия РОСС RU.MP04.B05778 ТУ 4814-001-29314208-2005 соответствует ГОСТ 30067-92 Секаторы гидравлические Delta серии WT СОДЕРЖАНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1. Цель настоящего руководства 1.2. Порядок работы с руководством...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП 08. Цветочно-декоративные растения и дендрология п. Хор, 2014 г. Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного с...»

«Курейчик Андрей SKAZKA Андрей Курейчик SKAZKA Действующие лица: ОЛЬГА. СВЕТЛАНА ГЕОРГИЕВНА. ВИКЕНТИЙ СЕРГЕЕВИЧ. ИРКА. ДЯДЯ КОСТЯ. АЛЕКСАНДР. ГОСТЬ. Андрей Курейчик SKAZKA АКТ I. 1. Комната Ольги. ОЛЬГА. Мама. Мама. Мамочка...»

«Рабочая программа дисциплины “ Физические свойства и динамика молекул ” Предназначена для студентов 3 курса, по специальности: Физика 010701.65 (Название специальности) АВТОР: Маклаков А.И., Фаткуллин Н.Ф. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ: в рамках дисциплины "Физические свойства и динамика молекул" систематически излагаются ф...»

«СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Совет школьного округа директор базовой школы ПелевинЛ.В. протокол № _ от " "_2011г. приказ № от " " _2011 г. План работы Лузского школьного округа на 2011-2012 учебный год Состав Лузского школьного округа (далее ЛШО): 1. базовая школа КОГОКУ СОШ г. Лузы 2. МОКУ СОШ №...»

«СОГЛАСОВАНО ПРИЛОЖЕНИЕ Директор МУ к приказу начальника управления "Управление административными зданиями муниципального заказа администрации г.Владимира" администрации города Владимира Н.И. Дубенков от "15" сентября 2010г. № 602-п ДОКУМЕНТАЦИЯ ОБ ОТКРЫТОМ А...»

«Портативный цифровой стереофонический диктофон ГНОМ 2М Инструкция по эксплуатации Паспорт ОГЛАВЛЕНИЕ Оглавление 1. Назначение 2. Комплект поставки 3. Основные технические характеристики 4. Основные функциональные возможности 5. Защита информации 6....»

«Знакомство со сканером PROTON IMS-3190 Благодарим Вас за приобретение беспроводного имидж сканера PROTON IMS-3190. В этой модели традиционно высокое качество оборудования PROTON дополнено новейшими техническими разработками – революционной технолог...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ на установку гидроизоляционных шпонок АКВАСТОП при устройстве и восстановлении гидроизол...»

«ДИСКУССИЯ ВОПРОСЫ Синяк Ю.В., председатель Какие будут вопросы к докладчику? Мамедое ОЖ ВИНИТИ РАН Какой вывод можно сделать из Вашего доклада в контексте энергоэффективности зданий? Гагарин В.Г НИИСФ РААСН Вывод след...»

«Содержание Введение 1. Назначение блока 2. Технические характеристики и условия эксплуатации 2.1. Технические характеристики 2.2. Условия эксплуатации блока 3. Устройство и работа блока 4. Меры безопасности 5. М...»

«Геоинформационные технологии 65 Н. Б. Ялдыгина (компания "Совзонд") В 2005 г. окончила механико-математический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. В настоящее время — ведущий специалист отдела программного обеспечения компании "Совзонд". Создание про...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.