Дипломы-2 / ВЗД-172 / Документы / Производство / ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ВТСНТ – 2013

На основе полученных экспериментальных данных и их анализа можно констатировать, что импульсное электронное облучение исходного порошка СВМПЭ небольшими дозами способно повышать механические характеристики, однако абразивная износостойкость уменьшилась.

Напряжение, МПА

Рис.4 Диаграммы нагружения образцов СВМПЭ, подвергнутых электронно-лучевой обработке(малые дозы

облучения), при испытании на растяжение

Твердость образцов меняется незначительно, и не может являться характерным признаком.

Для понимания причин наблюдаемых эффектов, необходимо дальнейшее исследование, в частности, структурные исследования – растровая электронная микроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия и ИК-спектроскопия. Так же необходимы исследования в других режимах трения, в частности в режиме гладкого трения скольжения, всухую и в смазке.

Список литературы

1.M. Slouf, H. Synkova, J. Baldrian, A. Marek, J. Kovarova, P. Schmidt, H. Dorschner, M. Stephan and U. Gohs. Structural changes of UHMWPE after e- beam irradiation and thermal treatment. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater 85B (2008). P.240-251.

2.http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-molecular-weight_polyethylene

3.С.В. Панин, Л.А. Корниенко, Т. Пувадин, Л.А. Мержиевский, С.В. Шилько, М.А. Полтаранин, Л.Р. Иванова, М.В. Коробейников, Е.А. Штарклев. Трение и изнашивание сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифированного высокоэнергетической обработкой поверхности электронным пучком. // Трение и смазка в машинах и механизмах, 2011, №12. С.125-131.

179

Секция 5. Проблемы надежности машиностроения и машиностроительные технологии.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МУФТ

А.В. Боровков, студент группы 10680, А.Е. Микулич, студент группы 10680 Юргинский технологический институт (филиал)

Национального исследовательского Томского политехнического университета 652050, Кемеровская обл., г. Юрга, ул. Ленинградская,26, тел. [phone]

E-mail: [e-mail]

Установки для исследований муфт обычно состоят из приводного двигателя, испытуемой муфты, тормозного устройства и измерительной аппаратуры [1]. Приводной двигатель чаще всего является электрическим, а тормозным устройством служат тормоза различных типов: гидравлические, электрические, фрикционные или их комбинации (гидравлического или электрического с фрикционным).

Во время испытаний регистрируются крутящий момент на выходном, а иногда и на входном валах муфты, их частота вращения, температура рабочей жидкости. Для измерения крутящего момента широко используется тензометрирование валов, реактивный момент статора электродвигателя или тормоза, а также индуктивные датчики [2]. Измерение частот вращения входного и выходного валов гидромуфт осуществляется при помощи различных механических, электрических или гидравлических тахометров, которые применяются для непрерывного контроля скоростей вращения валов. Для точного измерения частот вращения используются схемы, основанные на счете электрических импульсов за определенный промежуток времени.

Схема экспериментальной установки, переданной в ЮТИ ТПУ, представлена на рис.1. Установка позволяет проводить исследования как установившихся, так и переходных режимов муфт с использованием одних и тех же измерительных приборов и устройств.

Рис. 1. Схема установки

Поясним схему установки. Приводной двигатель 3, статор которого подвешен на подшипниках качения, установленных в неподвижных опорах,

180

ВТСНТ – 2013

соединен втулочно-пальцевой муфтой 5 с входным валом 6, испытуемой гидромуфты 7. Муфта 7 установлена на консоли вала 9, с другой стороны которого смонтирован индуктивный динамометр 11. Нагрузочное устройство установки, состоящее из электрического 15 и фрикционного колодочного 13 тормозов, соединено с выходным валом 9 исследуемой муфты втулочно-пальцевой муфтой 12, установленной на валу 14 (электрический тормоз соединен с последним ременной передачей 16). Электрическим тормозом 15 является генератор постоянного тока ПН-145, имеющий независимую обмотку возбуждения, питание которой осуществляется через выпрямительный мост регулятора напряжений РНО-250-5, включаемого непосредственно в сеть. Нагрузка на тормозной генератор создается проволочным сопротивлением 10 и изменяется за счет изменения тока в обмотке возбуждения генератора с помощью регулятора напряжения. Особенностью фрикционного тормоза 13 является механический привод и гидравлическое дроссельное устройство, которыми обеспечиваются определенные режимы затормаживания выходного вала гидромуфты с пульта управления вручную. С целью повышения точности измерения крутящих моментов на установке используется ртутный амальгамированный токосъемник PAT-12 (17, рис. 1) с практически нулевым переходным сопротивлением.

	Измерение			момента		на
	выходном		валу	гидромуфты
	осуществляется моментомером с
	индуктивными			датчиками.
	Принцип работы его основан на
	использовании деформации двух
	упругих	элементов			(рис.	2),
	передающих крутящий момент.
	Упругие				элементы
	связывают своими фланцами два
	диска 4 и 5, один из которых
	закреплен на валу 9 (рис. 1), а
	другой	при	помощи		муфты 12
	(рис. 1) соединен с барабаном
Рис.	колодочного		тормоза		13.	Под
	действием крутящего				момента
	упругие				элементы
Рис. 2. Электрическая измерительная схема и схема	деформируются, при этом диски
конструкции индуктивного моментомера со сменными	поворачиваются			относительно
упругими элементами	друг друга.		Эта	перемещения
	улавливаются			индуктивными

датчиками, включенными в выпрямительную мостовую схему разности напряжений, симметричную относительно измерителя (рис. 2). В результате относительного перемещения дисков 4 и 5 меняется воздушный зазор между якорями 6 и сердечниками 7 индукционных катушек, это приводит к изменению их магнитного сопротивления и появлению напряжения на измерителе, регистрируемое комплексом из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) USB3000 и программного обеспечения PowerGraph 3.3 Professional поз. 3. При диаметре стержней упругих элементов 16 мм можно измерять моменты до 200…350 Нм. Измерительная схема запитывается от сети через автотрансформатор,

181

Секция 5. Проблемы надежности машиностроения и машиностроительные технологии.

напряжение от которого подается на выпрямитель ВСА-6М поз.1 (рис. 2), который в свою очередь запитывает электромеханический преобразователь 2, обеспечивающий питание первичной обмотки трансформатора Тр1 напряжением 40 В и несущей частотой 500 Гц.

Измерение частот вращения входного и выходного валов осуществляется с помощью тахогенераторов постоянного тока (14 и 15, рис. 1) типа ЭТ-7, присоединенных к валам испытуемой муфты. В качестве регистрирующего используется тот же комплекс из аналого-цифрового преобразователя USB3000 и программного обеспечения PowerGraph 3.3 Professional. Сопротивления R1 и R2 служат для понижения напряжений, вырабатываемых тахогенераторами 2 и 18 до значений наибольшей регистрации АЦП (5 В). Проверка показаний тахогенератора проводится при условии блокировки насосного и турбинного колес. Контроль частот вращения на установившемся режиме осуществляется с помощью бесконтактных индукционных отметчиков оборотов (4 и 8, рис. 1).

Особенностью бесконтактного индукционного отметчика оборотов, основным элементом которого является стандартная катушка индуктивности (число витков 8100, проволока ПЭЛ, диаметром 0,12 мм), является отсутствие какого-либо источника питания (рис. 3). Работа отметчика оборотов основана на явлении, самоиндукции. Зазор между якорем, устанавливаемым на вращающемся звене, и сердечником катушки составляет около 0,5 мм.

Таким образом, представленный стенд, состоящий из достаточно простых по конструкции элементов, позволяет получить достаточное количество данных для определения статических и динамических характеристик исследуемых муфт и обеспечить достаточную точность проводимых исследований.

Список литературы

1.Пономаренко Ю.Ф. Испытание гидропередач.- М.: Машиностроение, 1969.- 291с.

2.Мурин А.В., Капустин Ю.И. Индуктивный моментомер со сменными и упругими элементами // Известия ТПИ.- 1970. Т.157.- с.110-114.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ УЗЛОВ СОЧЛЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ

Ю.Ф. Буйницкая, инженер СКТБ «Наука» КНЦ СО РАН, 660049, г. Красноярск, пр. Мира, д.53

тел. [phone]

E-mail: [e-mail]

В настоящее время стержневые системы относятся к наиболее исследованным объектам строительной механики. Вместе с тем, анализ ряда аварий и катастроф стержневых конструкций позволяет утверждать, что они обладают рядом системных свойств, не в полной мере анализируемых и учитываемых в проектных расчетах на прочность. Эти системные свойства определяют надежность технического объекта и обусловлены взаимодействием свойств стержневых элементов, узлов их сочленения и узлов опирания конструкции, включенных в структуру конструкции (рис. 1).

182

ВТСНТ – 2013

Рис. 1. Факторы формирования системных свойств стержневой конструкции

В механике стержней рассматриваются два типа узлов сочленения: шарнирные (обращающие систему в ферму) и абсолютно жесткие (формирующие рамный тип конструкции). Анализ отечественных и зарубежных конструктивных решений стержневых систем позволяет предположить, что реальные узлы сочленения обладают промежуточными свойствами, в некоторых случаях существенно изменяющими характер деформирования и разрушения стержневой системы.

Исследования системных свойств стержневых конструкций предполагают детальный анализ указанных на рис. 1 факторов и синтез результатов этого анализа в математической модели стержневой системы. Анализ включает в себя параметризацию узлов и конструктивных решений исследуемых элементов, предполагающую обоснование перечня варьируемых параметров моделей и диапазоны их изменения. В настоящей работе представлены примеры выбора параметров ряда конструктивных решений узлов сочленения элементов стержневых систем (рис. 2). В настоящее время создана и пополняется база данных параметрических моделей узлов сочленения стержневых элементов.

а)

183

Секция 5. Проблемы надежности машиностроения и машиностроительные технологии.

б)

в)

Рис. 2. Параметры узлов сочленения стержневых элементов: а) соединение из труб; б) соединение двутавровой балки с колонной с усилением жесткости; в) соединение двутавровых балок с колонной через две пластины

Развиваемые параметрические модели являются базой конечно-элементного исследования прочности, жесткости, живучести узлов сочленения и влияния этих характеристик на системные свойства стержневых конструкций.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЁТОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ С КОСЫМИ ЗУБЬЯМИ

А.Д. Букатин, студент группы 10490 Юргинский технологический институт (филиал)

Национального исследовательского Томского политехнического университета 652050, Кемеровская обл., г. Юрга, ул. Ленинградская,26, тел. [phone]

E-mail: [e-mail]

184

ВТСНТ – 2013

Современные технологии направлены на облегчение нашей жизни. Люди стараются заменить человеческий труд машинным, стремятся сделать это не только на производстве, но и в повседневной жизни. Сегодня везде применяют автоматизацию. Поэтому современные машины умеют делать некоторые вещи за человека, при этом конструктивно эти машины становятся намного сложнее своих предшественников (например: автоматическая КПП в автомобиле и механическая КПП). Для проектирования таких машин инженерам приходиться проделывать намного больше работы, чем это было прежде, к тому же желательно делать эту работу как можно быстрее потому как в современном мире технологии развиваются очень быстро и такое промедление серьёзно снижает конкурентную способность машины на рынке.

Поэтому в конструкторском проектировании тоже появились системы автоматизации расчётов, для облегчения труда конструктора. Эти системы называются САПР – система автоматизированного проектирования.

Проектные организации, осуществляющие проектирование без систем автоматизированного проектирования или слабом их использовании, оказываются на грани банкротства из-за больших материальных и временных затрат на проектирование.

Внастоящее время при подготовке специалистов по машиностроительным специальностям большое внимание уделяется вопросам изучения автоматизации проектирования. Выпускники вузов, не владеющие знаниями и умениями работать в САПР, не могут считаться полноценными специалистами.

Однако и сам процесс обучения довольно труден, бывает проблематично донести до обучающихся некоторые моменты сложные для восприятия. Для облегчения понимания таких моментов применяются различные мультимедийные пособия, в которых информацию стараются преподнести наиболее понятно и развёрнуто. В САПР существуют приложения, которые могут рассчитывать геометрические параметры конструкций, механизмов. Эти программы просто делают расчёты. Хотя было бы неплохо иметь такую программу на компьютере, которая не просто бы считала какие либо параметры, а показывала нам, как правильно это делать. Благодаря чему студенты бы избавился от необходимости перелопачивать горы учебников и учебных пособий в поисках нужной формулы или правила, а преподавателю возможно пришлось бы реже объяснять студенту одно и то же.

Всвязи с этим мы решили попробовать свои силы в создании самостоятельного проекта – программы для автоматизированного расчёта цилиндрических зубчатых передач с косыми зубьями. Данные механические передачи имеют наибольшее распространение в машиностроении из всех существующих.

Первым шагом при создании программы была подготовка теоретической базы, т.е. сбор всех формул для расчётов и справочных данных для выбора коэффициентов и т.д. Затем был создан и записан в виде блок схемы алгоритм программы. Далее следует самая трудная задача – написание программы на языке программирования delphy.

Разрабатываемая программа будет использовать несколько оконных интерфейсов. При запуске программы будет открываться главное окно. В главном окне планируется выполнить панель инструментов, с помощью которой можно

185

Секция 5. Проблемы надежности машиностроения и машиностроительные технологии.

запустить новый расчет цилиндрической передачи, совершать переходы по этапам расчётов, так же эта панель предоставляет доступ к теоретической информации по расчётам и справочной системе программы. При предъявлении особых требований к проектируемой передаче, например жесткие требования к массе или габаритам можно изменять марку материала и вид термообработки, нажав кнопку, после чего откроется окно. В нем можно выбрать соответствующую марку стали и вид термообработки. После корректировки данных сразу происходит перерасчет, и результаты обновляются в главном окне программы.

Рис. 1. Упрощённый алгоритм программы

Программа будет последовательно предоставлять пользователю формулы для расчета и информацию для выбора некоторых величин и коэффициентов, в виде таблиц. Пользователь сам сможет производить расчёты. Эти же расчеты будет выполнять, и программа и в конце выведет таблицу с геометрическими параметрами передачи. Таким образом, разрабатываемая нами программа будет носить обучающей характер и наглядно показывать пользователю, как именно считаются параметры зубчатых цилиндрических передач. А по завершении расчётов пользователь сможет проверить их правильность. Считаем, что разрабатываемая программа будет востребована студентами при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования».

В программу планируется внести блок для самоконтроля. С помощью которого студенты смогут проверить свои знания и подготовиться к теоретическим вопросам при защите своего курсового проекта.

Список литературы

1.Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 496 с.

186

ВТСНТ – 2013

2.Детали машин: Учеб. Для вузов / Л.А. Андриенко, Б.А. Бойков, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 544 с.

3.Delphi Профессиональное программирование Дмитрий Осипов Символ Санкт- Петербург–Москва 2006 1056 с. ил.

4.Delphy на примерах Виктор Пестриков, Артур Маслобоев, «ВБХ-Петербург» Санкт-Петербург 2005, 496 с., ил.

ОБОРУДОВАНИЕ ПОГРУЖЕНИЯ ЗАБИВНЫХ СВАЙ.

Всяких К. А., студент группы 2Е01 Научный руководитель: Пашков Е.Н., доцент каф ТПМ ИФВТ ТПУ

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30

Для устройства свайных фундаментов применяют забивные, винтовые и набивные сваи. Два первых типа свай изготовляют на заводах, а третий устраивают на месте из монолитного железобетона или в сочетании со сборными элементами заводского изготовления. В настоящее время на стройках массовое применение (более 90 % от общего объема применяемых свай) получили главным образом забивные железобетонные сваи квадратного сечения 0,2х0,2...0,4х0,4м длиной до 20м. Для интенсификации процесса погружения забивных свай реализуются два основных направления: создание технических средств, с помощью которых можно обеспечить требуемые для погружения свай нагрузки при уменьшенной массе оборудования, и средств, изменяющих силовое взаимодействие сваи с грунтом по разделяющим их поверхностям и уменьшающим тем самым сопротивляемость грунта погружению сваи, что в конечном счете приводит к снижению требуемых внешних нагрузок, а следовательно, и к меньшей массе оборудования. В первом случае применяют сваебойное оборудование — свайные молоты, копры и копровое оборудование, которые передают свае ударную нагрузку. Дополнительно к вдавливающей нагрузке, которая передается в виде сил гравитации — собственных и взаимодействующих с ней рабочих органов, свае передается часть кинетической энергии падающего на нее ударного рабочего органа. Ударный метод погружения свай широко применяют в строительстве, практически в любых грунтовых условиях, кроме скальных.

Наиболее массово для забивки свай используют копры и копровое оборудование. Сваи заводского изготовления погружают в грунт с помощью копров, перемещающихся по свайному полю на собственном, обычно рельсовом, ходу. Копры служат для подъема и установки свай перед погружением в требуемой точке свайного поля и обеспечения их направления при погружении вместе с погружателем.

Копер состоит из нижней рамы (рис.1) с ходовыми тележками 2, поворотной платформы 6, опирающейся на нижнюю раму через опорно-поворотное устройство, с расположенными на ней силовой установкой (обычно электрической), механизмами (в том числе одной или двумя лебедками для подъема и установки в рабочее положение сваи и погружателя), органами управления, кабиной и противовесом, мачты 3 и механизмов 4 и 5 для изменения ориентации мачты

187

Секция 5. Проблемы надежности машиностроения и машиностроительные технологии.

относительно платформы. В зависимости от принятой технологии работ копер комплектуют свайными молотами, вибропогружателями или вибромолотами. Базовая часть копра — нижняя рама, ходовые устройства, поворотная платформа с опорно-поворотным устройством, а также грузоподъемные механизмы по своему устройству и принципу работы сходны с аналогичными узлами самоходных кранов.

Рабочий процесс копра состоит из его передвижения к месту установки сваи, ее строповки, подтягивания, установки на точку погружения по предварительно выполненной разметке, выверке правильности ее положения, закрепления на свае наголовника, предохраняющего ее от разрушения при ударном погружении, установку на сваю погружателя, расстроповку сваи, ее погружение с последующей выверкой направления, подъем погружателя и снятие с погруженной сваи наголовника. Для передвижения копра используют собственное ходовое оборудование. Если размеры и конфигурация свайного ппля таковы, что с одной установки рельсового пути нельзя погрузить в грунт все сваи, то для работы используют несколько копров, работающих каждый на своем рельсовом пути, или перекладывают рельсовый путь после выполнения работ с прежней его установки. После, перемещения копра его надежно стопорят стояночными тормозами или другими устройствами.

Для выполнения всех грузоподъемных операций используют одну двухбарабанную или две однобарабанные лебедки раздельно для подъема сваи и погружателя. Для правильной установки сваи и ее фиксирования в требуемом начальном положении мачту оборудуют упорами, иногда за хватами в ее нижней части. Для наводки сваи на требуемую точку свайного поля требуется две степени свободы мачты. Обычно это достигается поворотом платформы и изменением вылета мачты. Еще одна степень свободы нужна для корректировки направления последующего движения сваи в процессе се погружения.

В представленной на рис. 1 параллелограммной схеме подвески мачты к поворотной платформе вылет мачты изменяется гидроцилиндрами 5, а ее наклон — гидроцилиндром 4. Копры, у которых мачты обладают описанными выше тремя степенями свободы, называют универсальными. При отсутствии одной какой-либо из этих степеней свободы копёр называют полууниверсальным, а при наличии только поворотного в плане движения — простым. Рабочий цикл простых копров по сравнению с универсальными и полууниверсальными более продолжителен за счет увеличения затрат времени на вспомогательные операции, которые в среднем составляют более половины продолжительности всего рабочего цикла. В строительстве применяют также копры на гусеничном ходу, изготовленные на базе одноковшовых экскаваторов.

188