CC BY
0
УДК 621.38
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСИЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ СИЛ ДОРНОВАНИЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ВОЛНОВОДОВ
Е. А. Карелина, Т. А. Пчелкина, Н. Р. Кашапова, Р. А. Жога Научный руководитель - Л. С. Малько
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
Волноводные линии являются неотъемлемой частью космических аппаратов. Предложено метрологическое и технологическое обеспечение для экспериментальной оценки сил растяжения инструмента-дорна и волочения трубчатой заготовки при изготовлении волноводов.
Ключевые слова: обеспечение, измерительная аппаратура, тензорезистеры, силы растяжения и волочения.
METROLOGICAL AND TECHNOLOGICAL SUPPORT FOR EXPERIMENTAL ASSESSMENT OF MANDREL FORCES IN THE MANUFACTURE OF WAVEGUIDES
E. A. Karelin, T. A. Pchelkina, N. R. Kashapova, R. A. Zhoga Scientific supervisor - L. S. Malko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
Waveguide lines are an integral part of spacecraft. Metrological and technological support for experimental evaluation of the stretching forces of the mandrel tool and the drawing of a tubular billet in the manufacture of waveguides is proposed.
Keyword: support, measuring equipment, strain gage, stretching and dragging forces.
Качество внутренних поверхностей волноводов по параметрам шероховатости и точности выполнения размеров поперечного сечения канала оказывает большое влияние на снижение затухания волн и стабильность работы волноводной системы космического аппарата [1].
При отделке внутренней поверхности волноводов прямоугольного сечения не представляется возможным вращать отделочный инструмент, и, следовательно, обеспечение шероховатости менее Ra =0,2 мкм в настоящее время затруднительно [2].
Одним из путей решения этой задачи является применение технологии дорнования. Дорнование - это вид обработки отверстий металлических деталей локальным холодным деформированием [3]. Среди параметров, характеризующих этот процесс, является сила дорнования.
Количественная оценка силы дорнования необходима для решения вопросов рационализации конструкции технологического оснащения, применяемого при выполнении операции дорнования, для оценки контактных давлений и других параметров процесса.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
В работе [4] приведены приближенные математические зависимости для расчёта сил растяжения инструмента-дорна и сил волочения трубчатой заготовки. Для оценки погрешности расчета значений усилий по приближенным формулам, сопровождающих процесс дорнования, необходимо знать так же их экспериментальное значение. Такое подход обосновывается тем, что нет единства математических зависимостей для определения силы дорнования, приведенных в различных литературных источниках [4-6].
Для проведения экспериментальной оценки силы дорнования предполагается использовать следующее технологическое и метрологическое обеспечение: установку для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения с наложением ультразвука на инструмент-дорн, интегрированную с токарно-винторезным станком 16К20 [1], первичный преобразователь, собранный по схеме «полумоста» Уйтстона (рис. 1), измерительную и регистрирующую аппаратуру, блок-схема соединения которой с первичным преобразователем показана на рис.2.
Рис. 1. Полумост Уйтстона: Я1, Я2 - тензорезисторы; Я1, Я2 - резисторы; и - источник напряжения, Ди - выходное напряжение.
1 2 3 4
Рис. 2. Блок-схема соединения первичного преобразователя с измерительной и регистрирующей аппаратурой для экспериментальной оценки силы дорнования
при изготовлении волноводов: 1 - первичный преобразователь, собранный по схеме полумоста Уинстона;
2 - модуль измерительный цифровой ZET7010 Tensometer-485;
3 - преобразователь интерфейсов ZET7070 RS-485 USB;
4 - ПК с программным обеспечением из набора ZETLab
Модуль измерительный цифровой 2, преобразователь интерфейсов 3 и персональный компьютер 4 поставляются по кооперации [7]. Первичный преобразователь 1 является специальным устройством, устанавливаемым на объекте измерения, изготавливается на основе тензорезистеров по индивидуальным чертежам. Выбор схемы первичного преобразователя в форме «полумоста» Уйтстона объясняется тем, что измерительная система в этом случае не чувствительна к нагреву конструкции и соединительных проводов.
В первичном преобразователе происходит преобразование физической измеряемой величины в электрический сигнал. В измерительном модуле - оцифровка сигнала и получение значения измеряемой величины. Преобразователь интерфейсов осуществляет передачу данных с измерительного модуля на ПК, где они обрабатываются программным обеспечением ZETLab.
Таким образом, использование предлагаемого технологического и метрологического обеспечения экспериментальной оценки сил дорнования при изготовлении волноводов, в основе конструкции которого лежит модуль измерительный цифровой и программное обеспечение ZETLab, позволяет повысить точность, достоверность и стабильность результатов при экспериментальной оценке сил растяжения хвостовика инструмента-дорна и волочения трубной заготовки.
Библиографические ссылки
1. Методы разработки конструкторско-технологических решений и обеспечение качества при изготовлении волноводных элементов КВЧ-диапазона: Монография / И.В. Трифанов, Л.И. Оборина, Б.Н. Исмаылов; Сиб.гос.аэрокосич. ун-т. - Красноярск, 2010. -152с.
2. Зверинцева Л.В. Уменьшение шероховатости токонесущей поверхности волноводов способом абразивного полирования эластичным инструментом: автореферат дис.канд.техн.наук. Красноярск, 2008, 19с.
3. Волочение: уч.пособие. / А.И. Рудской, В.А. Лунев, О.П. Шаболдо/ СПб.: Издательство Политехнического ун-та, 2011. 126с.
4. Расчет силы волочения при изготовлении труб волноводов. / И.В. Трифанов, Е.А. Карелина, В.И. Трифанов. // Решетневские чтения : материалы XXIII междунар. научн. конф.(11-15 ноября 2019, г. Красноярск) в 2ч./ под общ. ред. Ю.Ю. Логинова ; СибГУ, Красноярск 2019, Т.1., стр. 375-376.
5. Мелентьев В.А. Определение усилий комбинированного дорнования кольцевых заготовок // Вестник Саратовского ун-та, 2011 №2 (56). Вып.2. с.111-114.
6. Исаев А.Н. Совершенствование процессов дорнования отверстий трубчатых заготовок: автореферат дис. ... д-ра техн. наук . Ростов- на- Дону. 2005. 36с.
7. Electronic textbook [Электронный ресурс]. URL: https: // https://zetlab.com/podderzhka/ tenzometriya/spravochnaya-informatsiya/ (дата обращения: 9.2.2020).
© Карелина Е. А., Пчелкина Т. А., Кашапова Н. Р., Жога Р. А., 2020
