CC BY
35
есть при обычном способе прессования полимерная матрица плохо облегает углеродное волокно, и в дальнейшем это сказывается на механических свойствах материала.
На поверхности скола образцов, изготовленных ультразвуковым прессованием, не наблюдается пустот и раковин. Углеродное волокно находится внутри полимерной матрицы, полимерный композиционный материал более равномерно проирес-сован и разлом происходит по полимерной матрице.
Проведенные исследования доказывают, что прессование Г1КМ с применением ультразвуковых колебаний является активным технологическим приемом, повышающим эффективность модификации структуры матрицы и оказывающим существенное влияние на процессы стру ктурообразования в ней.
Библиографический список
1. Кестельман, В.П. Физические методы модификации полимерных материалов/ В. Н. Кестельман. — М.: Химия, 1980. — 224 с.
2. Шаталова, И.Г. Физико-химичческие основы вибрационного уплотнения порошковых материалов / И.Г. Шаталова, И.Г. Горбунов, В. И. Лихтмаи. - М.: Наука, 1966. — 98 с.
3. ЬсЬИде! Н. Р1аБ1е и. Каи1$сЬик. 1976, ВО. 23, N«5.5.362.
4. МнхаЙлин, ЮА Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы / ЮА Михайлин. - СПб.: Профессия. 2006. — 624 с.
5. Липатов, Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров / Ю.С. Липатов. — М.: Химия. 1977. — 304 с.
НЕГРОВ Дмитрий Анатольевич, доцент кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов».
ЕРЁМИН Евгений Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Оборудование и технология сварочного производства», директор машиностроительного института.
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 02.03.2010 г.
@ Д.А. Негров, Е. Н. Еремин
удк«2«.»*-и п. Д. БАЛ АКИН
и. п. згонник
Омский государственный технический университет
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЖЕСТКОСТИ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО АВТОВАРИАТОРА
Предложен алгоритм расчета жесткости упругого элемента цепи управления по требуемой закономерности изменения передаточного отношения, адекватно зависимого от переменного внешнего нагружения.
Ключевые слова: алгоритм, автовариатор, жесткость, изменение.
В [1| приведены технические решения автова-риаторных схем передач, кинематические размеры звеньев которых автоматически изменяются в зависимости от уровня трансформируемого силового потока, обеспечивая сгационарный, энергетически совершенный режим работы двига теля.
Из множества вариантов технических заданий на проектирование механической передачи остановимся на задаче схемного синтеза плоскоременного автовариатора с автоматическим изменением кинематических размеров основных звеньев в зависимости от уровня передаваемого силового потока [2, 3]. Автоизменение передаточной функции скорости вариатора достигается с помощью встроенной в конструкцию ведомого шкива автовариатора цепи упра-
вления, реализующей дополнительное к основному движение звеньев. Пршщипиальное исполнение предлагаемого технического решения шкива представле!ю £
на рис. 1.
В исходном положении фланцы I и 3 находятся на |
минимальном расстоянии друг от друга, при этом 3
однополостный гиперболоид вращения, образуемый «
несущими прямолинейными стержнями 5, имеет *
минимальный размер диаметра в горловом сечении. *
Прямая и обратная эволюция гиперболоида обес- |
печивается при силовом равновесном взаимодейст- §
вии передаваемого переменного силового потока со |
встроенным в конструкцию упругим элементом. ЗЁ
Характеристика упругого элемента 7 (рис. 1) опре- ___
деляет режим функционирования автовариатора,
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИК 1# 2 (90) ЗОЮ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ 1ЕСТМИК №2 (90) 2010
*
на
Рис. 2. Система отсчета и основные геометрические характеристики гиперболоида вращения
Рис. I.
I - фланец; 2 - ведомый вал; 3 - двухподвижный фланец,
4 - подшипник с ходовой посадкой на валу 2;
5 -несущие стержни; б - шарнир стержня;
7 - пружина растяжения; 8, - холостая ветвь передачи;
5, - тянущая ветвь
поэтому выбор жесткости пружины, входящей в цепь управления, является важным этапом проектирования автовариатора в целом.
За кинематический размер шкива примем изменяемый размер горлового сечения гиперболоида вращения.
Приняв систему отсчета и обозначения по рис. 2, зададим необходимые размеры. Например, задав а0 = 1,0, что означает минимальный кинематический размер гя1л гиперболоида в горловом сечении и, если принять диапазон изменения передаточной функции, допустим, 5,0, а максимальный радиальный размер базирования несущих стержней при вырождении гиперболоида в цилиндр, обозначим, из соображения огра-ничения величины осевой силы, например, величиной К = 4,8 ед. Тогда исходный осевой полуразмер у.0 шкива окажется равным 3,3 ед Исходное значение утла р„ скрещивания несущих стержней с осью гиперболоида при избранных исходных данных окажется равным 55*. а длина I прямолинейной образующей (стержня) поверхности будет равна / = 11,5 ед.
Отметим, что мы сознательно ввели в расчет геометрии условные единицы, приняв для определенности а0= 1,0, тем самым расчет будет универсальны м. В условиях реального проектирования вместо условных единиц будут заданы реальные исходные размеры или, после получения результата, его легко пересчитать в реальные размеры.
При проведении количественного, оценочного расчета эволюции гиперболоида и оценки выбранных параметров при переменном внешнем нагружении, приняв жесткость пружины, например, к = 1,7 ед, получаем следующие результаты (табл. 1):
Как видно из таблицы 1, эволюция гиперболоида идет недостаточно быстро, а именно: угол р0
изменяется всего на 8*, а радиус горлового сечения г, увеличился в 2,3 раза, и это при изменении момента сил полезного сопротивления Мсс 1,0до5,0ед.,т.е. в пять раз, тем самым передаточное отношение изменилось неадекватно изменению внешнего нагружения.
Анализ приведенных результатов исследования позволяет сделать промежуточные выводы:
1. При эволюции гиперболоида от исходного положения, при г=гт ,я осевое смещение двух-подвижного фланца в начале является значительным, а при уменьшении угла р это смещение замедляется. Осевая сила Р^, воспринимаемая упругим элементом, по мере эволюции увеличивается, что приводит к завышенному значению жесткости. Потенциально, при эволюции гиперболоида, следует предположить, что жесткость к упругого элемента должна быть переменной, причем но мере эволюции гиперболоида она должна увеличиваться, что технически вполне реализуемо.
С целью ослабления влияния нелинейного участка осевой деформации, общую деформацию шкива следует определить с тем, чтобы не допускать малых значений угла р.
2. С увеличением Мг растет и г1, т.е. при возрастании Мс и адекватном увеличении г, в одинаковое количество раз, в идеале, окружные и осевые силы останутся неизменными, единственный фактор, изменяющий осевую силу, будет переменный угол р. Д\я адекватного изменения передаточной функции автовариатора перспективно техническое решение с двумя шкивами изменяемой геометрии.
3. Если левая часть шкива будет неподвижной в осевом направлении, то горловое сечение будет смещаться вправо на Дя/2 при каждом шаге.
Таким образом, расчет силовых соотношений шкива с изменяемой геометрией сводится к следующему алгоритму:
1. Принимаем значения а0 и полностью определяющие начальную геометрию гиперболоида. Задавая начальное значение радиуса г0 горлового сечения
ТдАлица I
э а г ъ мс и21
55,0080 158,312 1,000 0,000 0 1,000
52,4654 143,860 1,489 0,412 1 1,489
51,2289 138,358 1,706 0,607 2 1,706
49,7860 132,552 1,931 ' 0,831 3 1,931
48,4734 127,668 2,117 1,030 4 2,117
47,1267 122,947 2,292 1,231 5 2,292
Рис. 3. Зависимость передаточного отношения автовариатора от величины переменного нагружения при К= 4,8 ед. и различных вариантах изменения жесткости упругого элемента.
Рис. 4. Изменение жесткости упругого элемента в >в иен мости от переменного внешнего нагружения Ме при С„=0,7 ед. и изменяющемся радиусе базирования иесущнх элементов
гиперболоида, находим начальный осевой размер шкива
о.
2. Определяем начальное значение угла скрещи-
вания образующих с осью гаперСолоида Р0по формуле: tg и вычисляем длину ирямоли-
С° 2гп поймой образующей / =-------.
У СОЗ/?0
3. Вычисляем полную осевую деформацию
4. Задаем радиус базирования опор образующих на горцах полушкивов Я.
5. Рассчитываем начальную и конечную величину осевой силы, зависимую (уг переменного момента сил сопротивления, начального и конечного радиуса горлового сечения гиперболоида и угла /}.
Рпг =
м,
М{
го -‘яРа
6. Определяем постоянное значение жесткости линейного упругого элемента
АРос
&тах • ^ ЬРК= />ог.ая- Рж^ ~ Изменение осевой силы упругого элемента при начальном и конечном значении момента;
7. Находим текущую осевую деформацию
А =
А/,
Снач
' гн «А-г*
8. Рассчитываем текущий угол перекрещивания fit
прямолинейных образующих с осью z шкива по формуле: 2-Zq+X,
cospt = —“-----.
9. Определяем угол относительного разворота полушкивов а,, воспользовавшись формулой:
. a. / sin# sin —.
2 2 R
10. Рассчитываем кинематический размер горлового сечения rt - /?• COS^-* который является
основным параметром при синтезе автовариатора.
Воспользовавшись приведенным алгоритмом, рассчитаем изменение передаточного отношения автовариатора в функции от линейного изменения момента сопротивления Mt. при ступенчатом изменении жесткости упругого элемента к = 0,8; 1,0; 1,2.
Рис. 5. Изменение передаточного отношения в зависимости от переменного внешнего нагружения при одновременной работе двух шкивов изменяемой геометрии
Результаты расчета представлены на рис. 3.
Примем, на наш взгляд рациональное значение постоянной жесткости упругого элемента при заданной начальной геометрии гиперболоида к = 0,8 ед., а исходный радиус базирования несущих элементов Я = 4,8 ед. Длина стержней в этом случае будет равной 11,5 ед
Определим потребную жесткость упругого элемента по заданной закономерности изменения передаточного отношения, зависимого от переменного внешнего нагружения в определенном диапазоне. Рассмотрим алгоритм в обратном направлении, задавая радиус базирования несущих элементов в интервале с 4,6 до 5 ед. с шагом 0,2 ед. при вариации с0 от 0,6 до 0,8 ед. с шагом 0,1 ед При этом, радиус горлового сечения будем менять ступенчато в интервале I ...5 ед. с шагом 0,5 ед.
График изменения величины потребной жесткости упругого элемента в зависимости от переменного внешнего нагружения будет таким, как показано на рис. 4.
Из рис. 4 следует, что необходимое автоуправление передаю411ым отношением автовариатора можно обеа1ечи1ъвоиределенномдиапазонеизменения внешнего нагружешм Мс = (2 — 6) ед с помощью упругого элемента со стабильным значением жесткости. Нелинейность величины жесткости до достижения моментом величины 2 ед. можно технически скомпенсировать пружиной без межвитковых зазоров (предварительно «заневоленной» технологически).
*
Ж5Ш
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИ* М 2 (90) 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ КСТИИК № 2 (90) 2010
Таким образом, автовариатор предлагаемой схе-ЯСГ мы, содержащий шкив с изменяемой геометрией и ™ встроенным упругим элементом, вполне способен обеспечить стационарную работу двигателя в определенном диапазоне изменения внешнего силового нагружения.
Однако заметим, что изменение передаточной функции автовариатора происходит неадекватно внешнему нагружению. Большие возможности в этой части будет иметь автовариатор с двумя шкивами изменяемой геометрии.
В этом случае передаточная функция скорости, при линейном законе изменения внешнего нагруже-ния, будет изменяться, как показано на рис. 5.
Таким образом, одновременная работа двух шкивов изменяемой геометрии способна обеспечить адекватное изменение передаточного отношения в зависимости от переменного внешнего нагружения в широком диапазоне его изменения.
Библиографический список
I. Балакин, П.Д. Механические автовариаторы : учеб. пособие / П. Д. Бала кин. — Омск: ОмГТУ, 1998. — 146 с.
2. Пат. 73425 Российская Федерация, МПК Г 16 Н 55/52. Шкив / Балакин П.Д., Згонннк И.П. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Омский государственный технический университет. - N0 2007149459; заявл. 77.12.2007 ; опубл. 2005.2008, Б юл N0 14.
3. Пат. 73426 Российская Федерация. МПК И 16 Н 559/52. Шкив / Балакин П.Д., Згонннк И.П. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Омский государственный технический университет. - № 2007149470. заявл. 27.12.2007: опубл. 20.05.2008, Бюл. N9 14.
БАЛАКИН Павел Дмитриевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теория механизмов и машин».
ЗГОННИК Ирина Павловна, инженер кафедры «Теория механизмов и машин».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 04.03.2010 г.
® П.Д. Балакин, И. П. Згонннк
Книжная полка
УДК 621
Опарин, Ю. А. Организация производства на предприятиях машиностроения [Текст]: учеб. пособие / Ю. А. Опарин, Т. В. Морозова; ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 87 с.: рис., табл. -Библиогр.: с. 87. -ISBN 978-5-8149-0836-0.
В пособии рассмотрены вопросы организации производства на промышленных предприятиях. Существенное внимание уделено всем видам подготовки производства и организации работы вспомогательных служб.
УДК 62-19
Яхьяев, Н. Я. Основы теории надежности и диагностики [Текст): учеб. для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» направления иодгот. «Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования» / Н. Я. Яхьяев, А. В. Кораблин. - М.: Академия, 2009. - 250, [I) с.: рис., табл. -(Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 247-248. - ISBN 978-5-7695-5734-7.
Изложены основы теории надежности и диагностики применительно к наиболее емкой составляющей системы человек - автомобиль - дорога - среда. Представлены основные сведения о качестве и надежности автомобиля как технической системы. Даны основные термины и определения, приведены показатели надежности сложных и расчлененных систем и методы их расчета. Уделено внимание физическим основам надежности автомобиля, методам обработки информации о надежности и ме тодам испытания на надежность. Показаны место и роль диагностирования в системе технического обслуживания и ремонта автомобилей в современных условиях.
УДК 621.74
Давыдов, Н. И. Литейные противопригарные покрытия [Текст): справочник / Н. И. Давыдов. - М.: Машиностроение, 2009. - 240 с.: рис., табл. - Библиогр.: с. 239-240. - ГБВ!^ 978-5-94275-438-9.
В издании систематизирован практический материал но литейным противопригарным покрытиям, используемым для получения качественных отливок. Описаны свойства покрытий и методы их испытаний, а также некоторые сведения о современных приборах й оборудовании, в т. ч. используемых за рубежом. Представлены справочные данные об исходных материалах и составах покрытий, рекомендуемых для изготовления в условиях потребителя, а также о марках, свойствах и области применения промышленно выпускаемых противопригарных композиций. Дана необходимая информация, касающаяся оборудования для изготовления покрытий, а также технологии их нанесения и отвержения.
ка
