CC BY
26
A TECHNIQUE TO ESTIMATE PARAMETERS OF A HIGH-SPEED COLLISION AND WELDING OF A TUBE-TUBE PLATE JOINT Bondarenko Anton Igorevich, graduate student (e-mail: mr.bondarenkoanton@mail.ru) Irkutsk national research technical university, Irkutsk, Russia Grechneva Maria Vasilyevna, Cand.Tech.Sci., associate professor, (e-mail: grechnevamv@istu.edu) Irkutsk national research technical university, Irkutsk, Russia A technique has been developed to investigate the deforming of metal tubes by the impulsive pressure produced by electrical explosion of a conductor to estimate parameters of the high-speed collision and welding. The technique is based on a high-speed photography. The deforming of tubes made of the AD1 alloy and those made of the L70 alloy is compared. Key words: electric explosion of a conductor, high-speed deforming, welding parameters.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЖУЩИХ КРОМОК СПИРАЛЬНОГО СВЕРЛА В СИСТЕМЕ МАРЬЕ Зубкова Оксана Сергеевна, к.т.н., доцент (e.mail: zubkova-oksana@bk.ru) Куц Вадим Васильевич, д.т.н., доцент
(e.mail: kuc-vadim@yandex.ru) Лыкова Лилия Николаевна, студент (e.mail: lykova.lilya@yandex.ru) Лыкова Наталья Николаевна, студент Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия
В статье рассматриваются вопросы математического представления главной режущей кромки спирального сверла с одноплоскостной заточкой задней поверхности.
При теоретическом исследовании процессов резания одним из основных этапов является построение математической модели режущего инструмента, в частности модели режущих кромок инструмента [1-9].
Результатом такого представления являются уравнения режущих кромок Г (d), векторов нормали к передней (ЫП) и задней поверхности (Ns), где i - номер режущей кромки, d - текущий диаметр сверла.
Расчетная схема для спирального сверла с одноплоскостной заточкой задней поверхности представлена на рис. 1.
А-А 1хт
Рисунок 1 - Схема расчета режущей кромки сверла.
Расчет выполняется в следующей последовательности: 1. Задаем уравнение режущей кромки сверла
г (а) = А6(л(1 - !))■
(аУ
у, (а)
2 (а) 1
= А6(л( -1)).
л/а 2 - а2
а
а
^Р 1
где а - смещение режущей кромки относительно центра сверла; р- главный угол в плане;
Ав(я(1 -1)) -
матрица, определяющая положение 1-ой режущей
кромки;
А6(п(1 -1)) =
сов(л(/ -1)) - вт(л(/ -1)) 0 0 вт(л(/ -1)) сов(л(/ -1)) 0 0
0 0
0 0
10 01
(1)
(2)
2. Режущая кромка сверла принадлежит передней винтовой поверхности и следовательно может быть определена в качестве ее образующей. Таким образом уравнение винтовой поверхности может быть представлено в виде
Ъ (а, 2) = А3( 2) • А6(-Н) • г, (а)
Н
А3( г)
Аб(-^) Н
где и п - матрицы определяющие соответственно
перемещение и поворот относительно оси 2
"1 0 0 0"
А3( z)
0 10 0 0 0 1 г 0 0 0 1
(4)
Аб(-^) = Н
соб(--) - Бт(--) 0 0
НН
Бт(--) СОБ(--) 0 0
Н
Н
0 0
0 0
1 0 0 1
(5)
Н - шаг винтовой канавки сверла
Н
(б)
В - диаметр сверла;
со - угол наклона винтовой канавки. 3. Определяем производные винтовой поверхности по параметрам й и
г ■
гм>1й (йг >г)
(й,г)
дй ду^(й,г)
дй (й»г)
дй 0
(7)
дхш (й,г) дг
дУм(й,г)
дг (й,г)
дг 0
N
4. Определяем вектор нормали к передней поверхности " * в точке винтовой поверхности с координатами (й', при 2 _ (й) ■
Nj i (d) =
rwid (d, z) x rwiz (d, z)
rwid (d, z) x rwiz (d, z)
(9)
N
G
5. Вектор нормали к задней поверхности ^ в случае одноплоскост-ной заточки спирального сверла может быть определен следующим образом:
NQ (d) = Л5(а) • Л4(| -р)• ki
(10)
где р- главный угол в плане;
а - задний угол в инструментальной системе координат, Т
- единичный вектор, направление которого совпадает с положительным направлением оси 2;
1 0 0 0"
kt =[0 0 1 of
л4(| -Р) =
0 cos(| -р) - sin(2 -р) 0 0 sin(^2 -р) cos(| -р) 0
0
Л5(а) =
00 cosa 0 sin а 0 0 10 0 sin а 0 cosa 0
1
(11)
0
00
1
(12)
Данный расчет был реализован в системе Maple. На рис. 2 представлены результаты моделирования режущей кромки для спирального сверла с од-ноплоскостной заточкой задней поверхности со следующими геометрическими параметрами: диаметр сверла: D = 10 мм, смещение режущей кромки а = 1,4 мм, задний угол а = 12°, угол наклона винтовой канавки с = 30°, двойной угол в плане 2ф = 120°, i = 1.
Рисунок 2 - Результат моделирования режущей кромки в системе Мар1е
Данная модель режущих кромок сверла может быть использована для исследования кинематических процессов при сверлении и процессов съема припуска, что особенно актуально при наличии вынужденных осевых или тангенциальных колебаний сверла (вибрационного сверления).
Список литературы
1. Куц В.В., Разумов М.С., Мальнева Ю.А. Моделирование производящих поверхностей фрез с конструктивной радиальной подачей для обработки эксцентриковых валов / Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 8-1. С. 126-131.
2. Куц В.В., Сидорова М.А., Разумов М.С., Мальнева Ю.А. Моделирование производящих поверхностей охватывающих фрез с конструктивной радиальной подачей для обработки валов с равноосным контуром/ Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 4 (52). С. 146-150.
3. Куц В.В .Повышение эффективности расчета сборных дисковых фрез для обработки шеек коленчатых валов на основе компьютерно-ориентированного моделирования / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет "Станкин". Москва, 2000
4. Ивахненко А.Г., Куц В.В. Концепция структурно-параметрического синтеза металлорежущих систем с заданными параметрами точности обработки / Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № 4-2 (288). С. 106-113
5. Куц В.В., Кучеряев И.В. Расчет параметров наладки станка и приспособления при обработке корпусов сборных фрез / СТИН. 2008. № 7. С. 14-17.
6. Емельянов С.Г., Горохов А.А., Куц В.В. Определение размеров остаточных слоев при фрезеровании сборными дисковыми фрезами / В сборнике: Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве I Всероссийская научно-техническая конференция. 1999. С. 1518.
7. Зубкова О.С. Моделирование процесса обработки отверстий сборным сверлом, оснащенным сменными многогранными пластинами / Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 3. С. 020-023.
8. Зубкова О.С. Разработка математического аппарата модуля расчета параметров лезвий в СЛБ/СЛМ-системе проектирования сборных осевых инструментов / Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 11. С. 3-6.
6. Емельянов С.Г., Сорокина О.С. Геометрическая модель формирования поверхностей сборными осевыми инструментами / В сборнике: Прогрессивные технологии и системы машиностроения Международный сборник научных трудов:. 1998. С. 260-263.
7. Исакова А.Р., Зубкова О.С. Современные конструкции сборных осевых инструментов / «Страна живет, пока работают заводы» Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. 2015. С. 155-163.
8. Инструментальное обеспечение процессовмеханической обработки твердыми сплавами и композитами [Текст] : монография / Е. И. Яцун [и др.]. - Курск : Университетская книга, 2016. - 225 с.
9. Оценка качества измерений подшипников скольжения в процессе выполнения технологического процесса/ Василенко В.С., Малыхин В.В., Ремнев А.И., Рубанов Е.М., Яцун Е.И.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновацииматериалы 1Х-ой Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Горохов А.А.. 2012. С. 219-224.
10. Иллюстрация модели удержания алмазно-абразивного зерна в органических связках шлифовального инструмента/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Фадеев А.А., Новиков Ф.В.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновацииматериалы 1Х-ой Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Горохов А. А.. 2012. С. 263-267.
11. Технико-экономическая оценка алмазно-искрового шлифования твердосплавных инструментов/ Малыхин В.В., Родионова И.Н., Ткаченко Т.Б., Фадеев А.А.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии.
2014. № 3. С. 23-28.
12. Разработка конструкции экспериментального образца демпфирующего резца/ Фадеев А.А., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, сборник научных трудов XI Международной научно-практической конференции: в 4-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. 2014. С. 234-238.
13. Моделирование номинальной поверхности тонкостенной детали с малыми углами конусности/ Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А.А.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 2 (2). С. 74-80.
14. Моделирование профиля производящей поверхности набора фрез, предназначенного для обработки тонкостенной детали с малыми углами конусности/ Куц О.Г., Емельянов С.Г., Горохов А.А.// Современные материалы, техника и технологии.
2015. № 2 (2). С. 81-87.
15. Синтез вариантов схем установки сменных многогранных пластин относительно профиля производящей поверхности фасонных фрез/ Куц О.Г., Горохов А.А.// В сборнике: Прогрессивные технологии и процессы, Сборник научных статей 2-й Международной молодежной научно-практической конференции в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. Курск, 2015. С. 122-130.
16. Новый способ обработки валов с равноосным контуром дисковой фрезой с радиальной конструктивной подачей/ Мальнева Ю.А., Куц В.В., Горохов А.А.// В сборнике: Молодежь и XXI век - 2015 материалы V Международной молодежной научной конференции: в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. 2015. С. 142-145.
17. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении/ Агеева Е.В., Горохов А.А.// Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.
18. Моделирование производящей линии в СЛВ/СЛМ-системе трехсторонней сборной фрезы/ Емельянов С.Г., Горохов А.А., Куц В.В./ Информатика-машиностроение. 1999. № 2. С. 34-35.
19. Инструментальное обеспечение процессов механической обработки твердыми сплавами и композитами/ Яцун Е.И., Малыхин В.В., Зубкова О.С., Новиков С.Г.// Курск, 2016.
20. Модельный ряд энергосберегающих инструментов/ Яцун Е.И., Ремнев А.И., Кудряшов Е.А., Павлов Е.В.// Компрессорное и энергетическое машиностроение. 2011. № 2 (24). С. 50-53.
21. Influence of buildup in lathe processes on tool life and surface quality/ Emel'yanov S.G., Yatsun E.I., Shvets S.V., Remnev A.I., Pavlov E.V.// Russian Engineering Research.
2011. Т. 31. № 12. С. 1276-1278.
22. Эффективная работа инструмента из композита в условиях прерывистого резания/ Кудряшов Е.А., Алтухов А.Ю., Яцун Е.И.// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № 6. С. 79.
23. Повышение эксплуатационных характеристик демпфирующих резцов/ Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 043-046.
24. Способы достижения надежности работы гидроцилиндров высокого давления буровых установок/ Кудряшов Е.А., Яцун Е.И., Павлов Е.В., Алтухов А.Ю., Лунин Д.Ю.// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1-2. С. 401-403.
25. Напряженное состояние в зоне резания/ Емельянов С.Г., Яцун Е.И., Швец С.В., Ремнев А.И., Павлов Е.В.// Технология машиностроения. 2011. № 12. С. 13-17.
26. Демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Чижов А.Е., Павлов Е.В., Фадеев А. А., Домарев Н.В.// патент на изобретение RUS 2457077 22.02.2011
27. Виброакустическая диагностика состояния режущего инструмента и микронеровностей обработанной поверхности/ Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № 4 (205). С. 31-35.
28. Обеспечение заданной геометрии режущей части и качества обработанной поверхности осевыми инструментами/ Яцун Е.И., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии.
2012. № 2-1. С. 113-116.
29. Укрупненный алгоритм проектирования сборного осевого инструмента/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С.// В сборнике: Материалы и упрочняющие технологии-98 ,VI Российская научно-техническая конференция. Курский государственный технический университет; под редакцией: В. Н. Гадалова, Н. А. Кореневского, В. С. Титова. 1998. С. 73-75.
30. Особенности ориентации смп при проектировании сбора сверла, оснащенного двумя СМП, В CAD/CAM/CAE-система сборного осевого инструмента/ Зубкова О.С.// В сборнике: Инновации, качество и сервис в технике и технологиях, материалы I Международной научно-практической конференции: в 2 частях. Федеральное агентство по образованию, Федеральное агентство по науке и инновациям, ГОУ ВПО "Курский государственный технический университет", Администрация Курской области, Академия проблем качества; ответственный редактор Е. И. Яцун. 2009. С. 98-100.
31. Графовая модель проектирования и изготовления сборного осевого инструмента, оснащенного сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С / / Автоматизация и современные технологии. 1999. № 2. С. 33-35.
32. Эффективность использования сборных зенкеров со сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Вестник машиностроения. 2003. № 12. С. 58-61.
33. Формула сборного зенкера в свете геометрической теории формирования поверхностей режущими инструментами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С., Мержоева
М.С.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, материалы I Международной научно-технической конференции. Курский государственный технический университет; отв. ред. Е. И. Яцун. 2003. С. 7982.
34. Обеспечение заданной геометрии режущей части и качества обработанной поверхности осевыми инструментами/ Яцун Е.И., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 113-116.
35. Назначение и расчет конструктивных подач при оснащении сборного инструмента сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С.// В сборнике: Фундаментальные и прикладные вопросы технологии машиностроения: "Техно-логия-2000" 2000. С. 135-137.
УДК 539.374
ВЛИЯНИЕ КИНЕТИКИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ НА СВЕРХУПРУГОЕ УПРОЧНЕНИЕ НЕСТАБИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Ильина Елена Алексеевна, к.ф.-м.н., доцент (e-mail: elenaalex.ilyina@yandex.ru) Сараев Леонид Александрович, д.ф.-м.н., профессор Самарский национальный исследовательский университет имени Академика С.П. Королева, г. Самара, Россия (e-mail: saraev_leo@mail.ru)
В публикуемой статье представлена модель сверхупругого упрочнения материала с нестабильной фазовой структурой при постоянной температуре. Сформулировано кинетическое уравнение и описан процесс образования и роста сферических зародышей новой фазы в зависимости от развития неупругих структурных деформаций. Установлены макроскопические определяющие соотношения для нестабильной микронеоднородной среды и вычислены ее эффективные характеристики.
Ключевые слова: фазы, макроскопические свойства, модули упругости, статистическая однородность, структура, структурные деформации, фазовый переход, эргодичность, эргодичность, эффективные соотношения.
Разработка моделей, описывающих кинетику фазовых превращений в твердых телах при постоянной температуре, представляет собой актуальное направление современной механики деформируемого твердого тела. Подобные модели способны позволяют достаточно адекватно давать качественные и количественные оценки механических параметров нестабильных металлов и сплавов, описывать эффекты сверхупругого упрочнения материалов, эффекты «памяти формы» и т.д.
В рассматриваемом объеме деформируемой нестабильной среды под воздействием внешних нагрузок возникает и развивается новая фаза в виде отдельных включений, содержащая материал с новыми механическими
