Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Выбор технологий нанесения пленок металлов методами физического осаждения
Статья научная
Введение. Получение качественных тонких пленок металлов важно для развития технологий нанесения антифрикционных и износостойких покрытий на режущие инструменты или детали пар трения. Используют различные способы физического осаждения пленок с применением технологий катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления с ассистированием. Цель работы - анализ, сопоставление и определение целесообразности методов физического осаждения тонких пленок металлов при нанесении антифрикционных и износостойких покрытий на режущие инструменты или детали пар трения.Материалы и методы. Рассмотрены технологии катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления. Представлены принципиальные схемы, условия и параметры рассматриваемых процессов. Результаты исследования. Перспективная технология нанесения тонких пленок, легирования и упрочнения поверхностей металлических деталей - магнетронное распыление. Магнетроны непрерывного действия применяют для нанесения покрытий сложного состава или многослойных покрытий на плоские подложки. Ионнолучевое распыление рассматривают как медленное распыление поверхности мишени под действием бомбардировки потоком ионов с высокой энергией и осаждение на поверхности подложки. При ионной имплантации происходит легирование поверхности металлов атомами отдачи, которые получают высокую энергию от ускоренных ионов и перемещаются вглубь на несколько нанометров. Это позволяет получать сверхтонкие легированные слои. Низкая температура ионной имплантации, возможность достаточно точного контроля глубины и профиля распределения примеси создают предпосылки автоматизации технологического процесса. Следы изнашивания сильнее окислены при одних и тех же условиях изнашивания на имплантированной стали по сравнению со сталью без имплантации. Неравновесный процесс при ионной имплантации вызывает образование таких сплавов в поверхностных слоях, которые невозможно получить в обычных условиях из-за диффузии компонентов или ограниченной растворимости. Ионная имплантация позволяет получить в поверхностном слое сплавы определенного состава. Свойства поверхности можно оптимизировать без связи с объемными свойствами материала. Обсуждение и заключение. У катодного (ионного), магнетронного и ионно-лучевого распыления есть общие достоинства: благодаря относительно низкой температуре подложка не перегревается; возможно получение равномерных покрытий; точно воспроизводится химический состав осаждаемых покрытий. Остальные достоинства и недостатки рассматриваемых методов индивидуальны. Результаты могут быть использованы для создания тонких пленок путем чередования процессов магнетронного, а затем ионно-лучевого напыления, что позволяет получать пленки, равномерно модифицированные по глубине. Это важно при производстве деталей пар трения и режущего инструмента для повышения их качества.
Бесплатно
Выявление нечеткой границы стойкости режущего инструмента с использованием метода контрольных карт
Статья научная
В совокупность знаний интеллектуальной системы управления e-MindMachine многооперационного станка включены сведения о состоянии каждого инструмента, в том числе время остаточной стойкости. Это необходимо для получения заключения о возможности выполнения планируемого технологического перехода, о величине размерного износа, о необходимости изменения режимов резания при работе в области нечеткой пограничной полосы и пр. Кроме описанных ранее методов оценки начального и конечного значений времени пограничной полосы, как зоны неопределенности состояний, предлагается наглядный метод с использованием модификации контрольных карт Шухарта. Адаптивные контрольные карты позволили отслеживать ход процесса изнашивания инструмента, предупреждая об отклонениях от предъявляемых к процессу требований. Представлен план работы с соответствующими контрольными картами и примеры их использования для оценки состояния инструмента и прогнозирования параметров пограничной полосы. Приведены зависимости оценок математического ожидания размерного износа и рассеяния в пределах зоны линейного изнашивания инструмента, соответствующих скоростных зависимостей и апостериорных значений при предстоящей работе в области пограничной полосы. На этой базе прогнозируются оценки времени начала и конца пограничной полосы. Обработка статистических данных контрольных карт проведена с использованием прикладного пакета MATLABStatisticstoolbox.
Бесплатно
Гибкий мониторинг мехатронных технологических машин
Статья научная
Целью данной работы является представление основных аспектов системы гибкого мониторинга состояния мехатронных технологических машин, в том числе многооперационных станков с программным управлением. В качестве основы такой системы рассматривается отказ от стратегии реагирования на поломки в пользу гибкого упреждающего и прогностического технического обслуживания. Обоснованы основные принципы построения системы гибкого мониторинга, обеспечивающего возможность адаптации к складывающейся ситуации. Предложен вариант реализации гибкой системы, основанной на интеллектуальных технологиях. В их числе - сочетание нейронечетких подсистем для реализации таких функций, как выбор различных видов ТО, определение срочности их проведения, выбор комплектов средств обслуживания, формирование рекомендаций по целесообразности изменения технологического режима при работе в пределах пограничной зоны работоспособности машины.
Бесплатно
Динамическое гашение колебаний при введении дополнительных связей и внешних воздействий
Статья научная
Введение. Рассматриваются особенности динамических взаимодействий в механических колебательных системах, в структуре которых имеются дополнительные связи. Практически такие ситуации возникают при использовании в формировании технических объектов различных дополнительных механизмов и устройств для преобразования движения. Цель исследования заключается в разработке метода построения математических моделей в задачах динамики механических колебательных систем с дополнительными устройствами и особенностями в системе внешних возмущающих факторов.Методы, используемые для исследования свойств систем и изучения динамических эффектов, основаны на идеях структурного математического моделирования. Полагается, что механической колебательной системе, рассматриваемой в качестве расчетной схемы технического объекта, можно сопоставить эквивалентную в динамическом отношении систему автоматического управления. Используется математический аппарат теории автоматического управления.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Для механизации и автоматизации технологических процессов, ввиду известных преимуществ, активно используются пневматические приводы. Однако значительная инерционность выходного звена пневмопривода, а также сжимаемость рабочей среды негативно сказываются на быстродействии привода и затрудняют безударный останов. Эта особенность обусловила наличие большого количества способов торможения выходного звена пневмопривода. Способ торможения противодавлением представляет интерес с точки зрения рекуперации энергии сжатого при торможении воздуха в дополнительный объем. Целью работы являлось выявление зависимости между начальными параметрами дополнительного объема и энергоскоростными характеристиками пневмопривода при торможении противодавлением. Материалы и методы. Спланирован и проведен вычислительный двухфакторный эксперимент. В качестве независимых факторов принимались начальное давление и геометрический объем дополнительного объема. Факторы варьировались на трех уровнях. Быстродействие оценивалось по времени перемещения, а энергоемкость - по назначенному безразмерному критерию. Для описания зависимости факторов и критериев составлены и решены уравнения регрессии. Результаты исследований. Получены и представлены функциональные и графические зависимости энергоскоростных характеристик пневмопривода от параметров дополнительного объема, определены их рациональные значения. Установлено, что: 1. Максимальное быстродействие пневмопривода достигается при начальных параметрах дополнительного объема: рак=5×105Па и Vак=42 ×10-6м3. 2. Минимальным энергетическим затратам в пневмопроиводе соответствуют следующие начальные параметры дополнительного объема: рак=2 ×105Па и Vак=210×10-6м3. Обсуждение и заключения. При торможении противодавлением изменение начальных параметров дополнительного объема влияет на энергоскоростные характеристики пневмопривода.
Бесплатно
Закономерности получения электролитических порошков меди на виброкатоде и исследование их свойств
Статья научная
Описываются методы получения ультрадисперсных порошков меди из отходов травления печатных плат. Приводятся режимы получения медного порошка в анодно-синтезируемом хлоридно-аммониевом электролите с применением виброкатода, позволяющие интенсифицировать процесс по сравнению с аналогичным на стационарном катоде за счет уменьшения диффузионного слоя. Производительность получения медного порошка в предлагаемых условиях составляет 0,25 г/(см2·ч), средний размер частиц 3-4 мкм. Отмечается высокая производительность процесса по сравнению с применением сульфатных электролитов, положительное влияние формы и размеров получаемого порошка меди на процессы легирования материалов на основе железа. Рассматриваются свойства антифрикционных материалов, легированных полученным катодным порошком меди в сравнении с материалами легированными порошком меди ПМС-1. Наблюдается эффект улучшения эксплуатационных свойств образцов, легированных порошком меди, полученным из медно-аммиачного раствора.
Бесплатно
Зарождение мартенсита напряжения в состоянии предмартенситной неустойчивости решетки
Статья научная
Введение. Комбинированное влияние на процесс фазового превращения, предполагающее сочетание термической обработки с внешним воздействием, является актуальным технологическим решением для получения необходимых свойств стальной продукции. При закалке стали в постоянном магнитном поле напряженностью 1-2 МА/м наблюдается образование мартенсита при более высоких температурах. Помимо этого, по сравнению с обычной закалкой, происходят изменения в структуре и свойствах. Подобные эффекты не могут объясняться только с термодинамических позиций, так как предполагаемый сдвиг температуры равновесия между аустенитом и мартенситом в магнитном поле такой напряженности не превышает 4-8 °С. Для объяснения эффектов, возникающих при закалке в магнитном поле, предлагается рассмотреть особенности мартенситного превращения в быстрорежущей стали при воздействии внешним магнитным полем в температурном интервале сверхпластичности аустенита. Целью данной работы стало выявление особенностей мартенситного превращения в присутствии постоянного магнитного поля в стали с учетом явлений, возникающих в предмартенситном состоянии.Материалы и методы. Использовались образцы стали марки Р6М5. Исследование особенностей мартенситного превращения осуществляли потенциометрическим методом электросопротивления. Данные фиксировались с помощью аналого-цифрового преобразователя L-CARD E14-440 с использованием программного комплекса LGraph2. Нагрев образца проводился проходящим током. Образец размещался в межполюсном пространстве лабораторного электромагнита открытого типа ФЛ-1, который обеспечивал создание магнитного поля напряженностью 1,2 МА/м.Результаты исследования. На полученных дифференцированных зависимостях присутствовали аномалии электросопротивления (низкотемпературные пики) при температуре, соответствующей появлению ферромагнитной фазы в результате мартенситного превращения. В магнитном поле развитие мартенситного превращения начинается при более высокой температуре, что не может найти объяснения с термодинамических позиций. Таким образом, наблюдали образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением, которые воспринимают энергию внешнего поля через магнитострикционные напряжения. В условиях сверхпластичного аустенита такие напряжения оказываются достаточными для инициирования сдвигового превращения. Определен минимально возможный размер флуктуаций неустойчивости решетки (1,372 нм).Обсуждение и заключение. Воздействие магнитным полем при закалке приводит к усилению процессов своеобразного магнитного расслоения аустенита. При температурах, близких к началу мартенситного превращения, имеющиеся области магнитной неоднородности накладываются на эффекты от явления неустойчивости кристаллической решетки перед мартенситным превращением. В температурном интервале Мд-Мн, когда аустенит проявляет сверхпластичность, существенно облегчается образование мартенсита напряжения в микрообъемах аустенита с ферромагнитным упорядочением
Бесплатно
Измеритель напряженности магнитной составляющей электромагнитного поля
Статья научная
Предлагается устройство измерения напряженности магнитной составляющей электромагнитного поля. В качестве чувствительного элемента устройства измерения напряженности магнитного поля предложено использовать магнитодиоды, а для улучшения чувствительности применить метод голографической интерферометрии. Предлагаемый измеритель состоит из калибровочной антенны, подключенной к выходу калибровочного генератора и последовательно соединенных магнитодиода, фильтра, усилитель-корректора, интерференционно-голографической системы и измерительного прибора. Калибровочный генератор сделан перестраиваемым. Применение рассмотренного выше метода измерения напряженности магнитной составляющей электромагнитного поля позволит существенно повысить точность и удобство измерений, даст возможность создавать высокочувствительные, малогабаритные, сравнительно простые в эксплуатации приборы, обеспечивающие возможность сопряжения с различными устройствами вывода и наглядности информации. Кроме того, отпадает необходимость в периодической поверке измерителя в стационарных условиях специализированного центра. Калибровка измерителя используется для осуществления постоянной и своевременной коррекции изменений, связанных со старением, температурой, давлением и тряской.
Бесплатно
Износостойкость высокоэнтропийных инструментальных режущих материалов
Статья научная
Цель работы - изучение износостойкости экспериментальных твердых сплавов (ЭТС) и сложнолегированных быстрорежущих сталей (БРС) при резании, а также установление связи между их трибологическими характеристиками и величиной энтропий (термо-ЭДС). Экспериментальные исследования износа ЭТС проводили при продольном точении, а БРС - в условиях трения и на операциях сверления. В кобальтовую связку вводились однокарбидные сплавы молибдена, железа, титана и меди. Показано, что в этом случае по сравнению с базовым сплавом ВК8 возрастают и энтропия, и износостойкость (до 2,5-3 раз). Одновременно расширяется диапазон оптимальных скоростей резания. Установлена функциональная связь между энтропией и термо-ЭДС БРС и показано, что минимальным значениям термо-ЭДС соответствуют большие значения энтропии. Интенсивность изнашивания БРС при трении ниже, а гарантийная стойкость сверл выше у сталей с большим значением энтропий. Полученные результаты целесообразно использовать на операциях формообразования для режущего материала (РМ) максимальной износостойкости, а также при разработке новых РМ.
Бесплатно
Изучение влияния ферромагнитных наночастиц на триботехнические характеристики смазок
Статья научная
Для уточнения состава синтезированных ферромагнитных частиц проводили качественный рентгенофазовый анализ методом дифрактометрии на автоматизированном приборе ARL X´TRA. Для определения размеров частиц изучена водная суспензия ферромагнитных наночастиц на дисковой центрифуге CPS Disk Centrifuge Model DC 24000. Исследования проводились методом определения трибологических характеристик с использованием четырехшариковой машины трения. На основе данных рентгенограмм в работе установлен состав ферромагнитных частиц, соответствующий магнетиту FeFe 2 O 4. Обработка результатов седиментационного анализа показала полидисперсный характер полученных наночастиц магнетита. На основе трибологических исследований проведена оценка противоизносных свойств по величине диаметра пятна износа, расчет величин индекса задира, установлена несущая способность смазки по нагрузке сваривания и критической нагрузке для исследуемых смазок. Таким образом установлено, что смазочные композиции с добавками магнетита на основе пластической смазки «Циатим-201» и масла Castrol с содержанием магнетита 0,1 % мас. обладают высокими противозадирными и противоизносными свойствами. Увеличение содержания магнетита в смазках приводит к снижению их противоизносных свойств.
Бесплатно
Изучение механизма рабочего органа в кузнечно-штамповочном оборудовании
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию синтезированной принципиальной схемы фрикционного контакта твердых тел в кузнечно-штамповочных машинах. Установлена возможность получения максимума нагрузочной характеристики фрикционного контакта внутри интервала изменения коэффициента трения. Выявлены две следующие возможности сил трения фрикционного контакта: на границах указанного интервала они будут равны при наличии максимума равенства; при данных условиях они достигают наибольшей стабильности.Материалы и методы. При изменении величины угла меняется положение точки максимума. Это приводит к нарушению равенства сил трения на границах интервала изменения коэффициента трения. В таком случае коэффициент точности должен определяться отношением максимума функции к наименьшему граничному значению. Для этого необходимо установить тенденции изменения граничных значений функции, связанные с варьированием величины угла. Для решения этой задачи новую величину тангенса угла давления представили в виде произведения коэффициента варьирования на базовое значение тангенса угла.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Разработан алгоритм, имитирующий процесс зарождения и развития усталостных трещин в сварном соединении на примере узла крепления мобильной платформы и опорной обечайки поворотного устройства грузоподъемного крана Gottwald НМК 170 EG (63 т), разрушение которого произошло в 2011 году на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт» (НМТП). Предложенный алгоритм учитывает неоднородную геометрию шва, влияющую на значение коэффициента концентрации напряжений, и неравномерное распределение номинальных напряжений, связанное с конструктивными особенностями узла. В основе процесса моделирования лежит экспериментально установленный факт, что профиль геометрии перехода от шва к основному металлу вдоль сварного соединения изменяется случайно. В результате этого появление трещин вдоль шва носит случайный характер. При циклическом нагружении развитие разрушения представляет собой последовательный процесс зарождения трещин на различных участках сварного соединения вдоль шва, подрастание одиночных поверхностных трещин по законам механики разрушения, появление новых трещин, слияние трещин на соседних участках. При слиянии берегов трещины изменяется профиль контура, что приводит к увеличению скорости роста глубины трещины. В дальнейшем процесс развития многоочагового разрушения продолжается до достижения трещиной критического размера. Скорость накопления повреждений и развития разрушения зависит от степени неоднородности концентрации напряжений вдоль шва. Реализация предложенной модели позволит решить задачи определения периодичности диагностирования узла, мест с наибольшей вероятностью возникновения усталостных трещин и обосновать возможные методики усиления конструкции.
Бесплатно
Информационно-измерительный комплекс для неразрушающего контроля качества твердых сплавов
Статья научная
Введение. Известно, что качество изделий из спеченных твердых сплавов, при отсутствии нарушений технологии изготовления, определяется фазовым составом и средним размером зерен карбидной фазы. Однако твердые сплавы обладают недостатком, присущим в той или иной степени всем изделиям порошковой металлургии — неоднородностью структуры и соответствующей вариацией свойств. Традиционные методы контроля структуры и фазового состава, по результатам выборочных разрушающих испытаний, не позволяют оперативно в условиях производства получать информацию о качестве и не гарантируют идентичности свойств всех изделий исследуемой партии. Основным методом неразрушающего контроля качества твердых сплавов является измерение коэрцитивной силы. Однако отечественных коэрцитиметров в настоящее время не производится. В связи с этим целью настоящей работы является создание отечественного информационно-измерительного комплекса для неразрушающего контроля качества изделий из спеченных твердых сплавов и оценка достоверности полученных с его помощью результатов...
Бесплатно
Статья научная
Введение. За последнее десятилетие спрос в мире на резервуары высокого давления существенно возрос, особенно в таких областях промышленности как авиационная, космическая, химическая и нефтегазовая. Находясь под постоянным воздействием высокого внутреннего давления, стенки резервуаров испытывают повышенное напряжение, что может стать причиной их внезапного разрушения. Для устранения такой возможности и улучшения прочностных характеристик резервуары изготавливают в форме металлических цилиндров с внутренним покрытием из композитного материала, состоящего из смолы, армированной углеродными волокнами. Цель настоящей статьи заключалась в изучении влияния угла наклона углеродного волокна на цилиндрические резервуары и определении величины максимального разрушающего давления с использованием метода конечных элементов программы ANSYS.Материалы и методы. С помощью программы ANSYS создана конечно-элементная модель резервуара, состоящего из центральной части в виде металлического цилиндра с внутренним покрытием из полимера, армированного углеродными волокнами. По торцам резервуара размещены полусферы со спиральной намоткой. Для моделирования слоистого композитного материала использована командная оболочка SHELL 99, для определения критерия разрушения резервуара высокого давления - теория Tsai-Wu.Результаты исследования. Модель цилиндрического резервуара рассчитывалась для двух видов намотки волокон: кольцевой и спиральной при различных углах их наклона. Результаты анализа величины давления для различных углов наклона волокон показывают, что, начиная со значения угла 0° и до 45º оно увеличивается, а затем до значения 65º - уменьшается. Наибольшее давление, которое может выдержать резервуар, армированный углеволокном, составляет 207 МПа при угле наклона волокон ± 45º .Обсуждение и заключения. Анализ исследований показал, что при угле наклона волокон ± 45º максимальное напряжение оказалась наименьшим, а максимально возможное разрушающее давление при том же угле составило 207 МПа. Из этого следует, что оптимальный угол ориентации волокон для обеспечения безопасной работы резервуара высокого давления составляет ± 45º , а резервуар из углепластика при том же угле намотки волокон имеет максимальную прочность.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Пневматические приводы находят широкое применение в промышленности благодаря своей надежности, простоте конструкции и способности функционировать в сложных условиях. Однако при решении задач позиционирования использование традиционных пропорциональных распределителей зачастую оказывается избыточным, что ведет к неоправданному увеличению стоимости и усложнению конструкции. Применение более простых дискретных распределителей сталкивается с проблемой, связанной с необходимостью достижения компромисса между частотой их переключения и точностью позиционирования. Существующие исследования, в основном, фокусируются на оптимизации отдельных показателей качества работы пневмоприводов и не предлагают эффективных методов поиска компромисса между конфликтующими критериями. Использование классических методов построения множества Парето для многокритериальной оптимизации требует значительных вычислительных ресурсов, что затрудняет их практическое применение. Целью исследования является разработка методологии многокритериальной оптимизации параметров позиционного электропневматического привода с дискретными распределителями на основе построения множества Парето с использованием суррогатных моделей, позволяющей найти оптимальный баланс между частотой переключений и точностью позиционирования.
Бесплатно
Исследование актуальности робототехнических технологий
Статья научная
Введение. Робототехнические технологии служат важным показателем технологического и экономического состояния государства, они влияют также и на жизнь отдельных людей. Развитие их - перспективная и актуальная задача, затрагивающая многие аспекты жизни современного общества. В настоящее время робототехника переживает очередной этап развития, который имеет свои особенности, новые направления. Целью данной работы является анализ положения и путей развития данной отрасли в мире и в нашей стране, а также отношение людей к использованию робототехнических систем и готовности их совершенствовать. Эти вопросы являются малоизученными. Материалы и методы. В представленном исследовании названы исторические аспекты формирования уникальных робототехнических технологий, определено соотношение количества производителей и потребителей робототехнической продукции в мире, указаны отрасли ее применения. Центральное место в работе отведено итогам проведенного авторами онлайн-опроса, статистический анализ которого позволил по конкретным данным изучить факторы, влияющие на распространение робототехнических систем и робототехнических технологий и способствующие им. Результаты исследований. Итоги опроса, с одной стороны, показывают высокую оценку перспективности робототехнических систем, данную респондентами, и подтверждают наличие у молодежи интереса к данным технологиям. С другой стороны, они позволяют отметить высокий уровень знаний в области робототехнических технологий у студентов инженерных специальностей и наличие более чем элементарных знаний этих технологий у представителей других специальностей. На взгляд авторов, имеются все предпосылки для дальнейшего успешного развития этих технологий. Обсуждение и заключения. Анализ использования робототехники в мире и в нашей стране, а также результаты проведенного авторами опроса позволяют сделать вывод о том, что эти технологии развиваются и будут активно развиваться и впредь, а заинтересованность в этом нынешних студентов, подтвержденная ответами на вопросы анкеты, будет способствовать более широкому внедрению роботов в жизнь будущих поколений.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассматривается вопрос повышения эффективности процесса лезвийной обработки изделий из порошковой быстрорежущей стали. Предлагается использовать точение фрезерованием как альтернативу классической токарной обработке. Показаны преимущества данного метода. Дан обзор исследований, посвященных повышению качества поверхности деталей при точении фрезерованием. Целью работы явилось определение влияния режимов резания на шероховатость поверхности при ортогональном методе точения фрезерованием порошковой быстрорежущей стали монолитной фрезой.Материалы и методы. Применялись методы статистического анализа, основанные на создании математической модели прогнозирования микрогеометрических отклонений обрабатываемой поверхности. Метод экспериментального исследования использовался для проверки адекватности математической модели. Планирование эксперимента производилось по некомпозиционному плану, предложенному Боксом и Бенкиным. Эксперимент осуществлялся на токарном обрабатывающем центре с приводным инструментом. В качестве материала образцов для проведения эксперимента была применена порошковая быстрорежущая сталь BÖHLER S390 MICROCLEAN. В качестве режущего инструмента применена монолитная твердосплавная фреза. В ходе эксперимента варьировались скорость резания, ширина фрезерования и подача на зуб. Измерение шероховатости обработанной поверхности производилось контактным профилометром.Результаты исследования. Разработана математическая модель формирования шероховатости поверхности в зависимости от параметров обработки. В ходе экспериментов определено влияние скорости резания, подачи инструмента и радиальной глубины резания на шероховатость обработанной поверхности. Установлено, что зависимость шероховатости от подачи имеет линейный характер на всём исследуемом диапазоне режимов резания. В свою очередь зависимость шероховатости от скорости резания и ширины резания имеет параболический характер. Полученные результаты позволяют достигать шероховатости обработанной поверхности Ra = 1,85 без снижения производительности обработки.Обсуждение и заключения. Разработанная математическая модель отражает влияние режимов резания на шероховатость поверхности при точении фрезерованием быстрорежущей стали монолитной фрезой. Результаты проведённых исследований могут быть использованы для определения оптимальных режимов резания, обеспечивающих заданное качество поверхности при изготовлении реальных деталей в производственных условиях. Продолжение исследований рекомендуется проводить с контролем дополнительных выходных параметров, таких как температура и вибрация. Уменьшение влияния регенеративных автоколебаний на шероховатость обработанной поверхности можно достичь за счёт назначения режимов резания на базе результатов модального анализа технологической системы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Представлены результаты исследований процесса единичного взаимодействия при центробежноротационной обработке деталей в абразивной дискретной среде. Одновременно с численным моделированием проведены эксперименты на центробежно-ротационной установке и исследованы максимальная глубина внедрения в поверхность детали, размеров единичных следов, съёма металла за один удар абразивной гранулы. Исследован съём металла с обрабатываемых деталей в зависимости от режимов обработки, характеристик абразивной частицы и обрабатываемого материала.Материалы и методы. Учтены зависимости для определения съёма металла с обрабатываемых деталей (сталей 45, меди МОБ и алюминиевого сплава Д16Т) в зависимости от зернистости (N3) абразивных частиц, рассматривается процесс единичного взаимодействия абразивной частицы с поверхностью заготовки в рамках динамической контактной задачи теории упругости. Авторами проведено конечно-элементное моделирование рассматриваемых конструкций в CAE пакете ANSYS.Результаты исследования. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса съёма металла с обрабатываемых деталей в зависимости от зернистости абразивных частиц. Описана методика их проведения, применяемый инструмент и оснастка. Сопоставлены результаты теоретических и экспериментальных исследований. Установлена их высокая сходимость. Подобраны абразивный инструмент и режимы обработки.Обсуждение и заключения. Построенные в работе зависимости позволяют определить рациональные значения технологических параметров процесса ЦРО, и могут быть использованы при проектировании технологических процессов ЦРО. Следовательно, для достижения желаемого качества поверхности можно сэкономить временные и финансовые ресурсы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию адаптивного гидропривода подачи инструмента мобильной буровой машины на примере установки УРБ-2,5. Рассмотрен типовой технологический цикл мобильной буровой машины, определены критерии функционирования. По результатам анализа предложено оригинальное схемотехническое решение адаптивного гидропривода. Адаптации гидропривода подачи инструмента осуществляется при помощи регулируемого объемного гидродвигателя с контуром гидравлического управления при изменяющейся нагрузке на инструменте в процессе бурения.Материалы и методы. Предварительным вычислительным экспериментом в программе Matlab Simulink определены параметры устройств контура управления: гидромеханического датчика и гидроуправлямого клапана, на основе которых реализована экспериментальная установка. Выполненный многофакторный эксперимент позволил идентифицировать процессы в оригинальном гидравлическом контуре управления гидромотором при различных режимах нагружения инструмента.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. На длинноходовые перемещения в автоматизированных пневмоприводах приходится значительное количество исполнительных движений в координатных столах, на автоматизированных складах, раскройных машинах и т. д. Длинноходовые перемещения ухудшают динамическое качество и позиционирование привода. Это обусловлено трением поршня и нелинейными характеристиками потока сжатого газа в значительных объемах напорной и сливной полостей цилиндра. Таким образом, представляется перспективным создание автоматизированного позиционного пневмопривода для длинноходовых перемещений. Это позволит повысить производительность процессов при обеспечении заявленной точности.Цель работы - получение математической модели и зависимостей основных параметров предложенного автоматизированного позиционного длинноходового пневмопривода технологического оборудования на участках разгона, движения с установившейся скоростью, замедления и торможения.Материалы и методы. Базой для расчетов и моделирования стала схема двух траекторий перемещения из точки А в точку Е с учетом сил, затраченных на эти процессы. Оптимальное перемещение определили с помощью принципа Портнягина (то есть оптимального быстродействия). Пропорциональное управление приводом представлено как метод достижения результата. Для длинноходовых перемещений привода детально визуализированы (представлены как рисунки): схематическое решение и расчетная схема. Предложены оригинальный струйный датчик с внутренней пневматической связью и пневмомеханическое дискретнопропорциональное устройство для быстродействия контура управления. Математическая модель включает движение и торможение поршня, баланс массовых расходов, давление в точках и контур управления. Систему уравнений решали методом Рунге - Кутты в программном продукте «Симинтех» (Simintech). По итогам исследования обобщенной математической модели построили зависимости изменения кинематических, силовых и пневматических свойств привода в реальном времени при типовом цикле позиционирования. Информацию суммировали и представили как совокупность графиков.Результаты исследования. Математическая модель сформирована по комплексу расчетов. Она учитывает зависимости, характерные для движения поршня пневмоцилиндра. Баланс массовых расходов исследуется по уравнениям расхода газа при сжатии в камере, через распределители и дроссели, в нагнетательной и сливной полостях и в управляющем устройстве. Рассмотрены неравенства, описывающие давления в точках и контур управления. Сложная математическая модель решалась в программной среде «Симинтех» (Simintech) методом Рунге - Кутты с изменяемым шагом интегрирования. Фрагмент работы программы выбран в качестве одной из иллюстраций. Он показывает, что софт задействует для расчетов такие показатели, как: заданная и приведенные координаты; универсальная газовая постоянная; коэффициенты жесткости пружины, сопротивления, адиабаты и вязкого трения в поршне; давление компрессора; массу подвижных частей пневмопривода; силу внешних сопротивлений; диаметры трубопровода, поршня пневмоцилиндра и тормозного устройства; протяженность хода поршня цилиндра; площади поршневых полостей и дросселей; длину трубопровода и его внутренний объем. Таким образом, программа оперирует значительным комплексом данных, что дает возможность получить существенные и адекватные результаты. Схематически показана взаимосвязь блоков и диаграмм, использованных при решении модели. Речь идет о графиках перемещений, площадей, давлений, скоростей и температур. Использованы блоки с текстом программы и предназначенные для интегрирования. Таким образом получены математическая модель автоматизированного пневмопривода технологического оборудования и зависимости основных параметров его работы. Графики свидетельствуют о том, что исполнительный механизм пневмопривода должным образом следует предложенной траектории.Обсуждение и заключение. Итоги работы позволяют рассмотреть несколько этапов длинноходового перемещения привода, определить временные рамки этих процессов (от 0 до 0,65 сек), а также фиксируемые в данные промежутки изменения давления и скорости движения каретки пневмоцилиндра. Таких этапов пять: разгон, движение с установившейся скоростью, замедление, движение со скоростью позиционирования и торможение. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на оптимизации системы для сокращения продолжительности и поддержания точного позиционирования при внешних воздействиях.
Бесплатно
