CC BY
45
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
обработка данных, сравнение с эталонными значениями и ведение баз данных по резьбовым соединениям.
Применение разработанного диагностического стенда дает возможность повысить качество выполнения операций сборки резьбовых соединений, исследовать влияние вибрационных воздействий, как на параметры сборки, так и на свойства формируемого соединения. Дополнительное введение механических колебаний в формируемое резьбовое
соединение дает возможность совместить операции свинчивания и контроля качества, получать оперативную информацию о динамических параметрах качества соединения непосредственно в процессе сборки, а также предотвращать самоотвинчивание резьбовых деталей в процессе эксплуатации. Система обеспечивает номинальную силу затяжки, создаваемой резьбовой крепёжной деталью и позволяет устранить излишний запас прочности болта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Повышение работоспособности резьбовых соединений путем применения ультразвука при обработке и сборке: монография / Б.Л. Штриков, В.В. Головкин, В.Г. Шуваев, И.В. Шуваев. - М.: Машиностроение, 2009. - 125 с.
2. Патент РФ на изобретение № 2319603. Способ ультразвуковой сборки резьбовых соединений /
B.Г. Шуваев, Б.Л. Штриков, И.В. Шуваев // 20.03.2008. Бюл. №8.
3. Каримова В.В., Шуваев В.Г. Стенд для контроля резьбовых соединений // 25 Междун. инновационно-ориентированная конф. молодых ученых и студентов (МИКМУС- материалы конф. (Москва, 17-19 декабря 2014 г.). / М: Изд-во ИМАШ РАН, 2015. С.498-501.
4. Кочегаров И.И. Программный пакет моделирования механических параметров печатных плат / Кочегаров И.И., Таньков Г.В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2.
C. 334-337.
5. Шуваев В.Г., Шуваев И.В. Применение дополнительных ультразвуковых колебаний при ударно-импульсной затяжке резьбовых соединений // Международный симпозиум «Надежность и качество», Пен-за,25-31 мая, 2011. 2 том. С.230-231.
6. Шуваев В.Г., Шуваев И.В. Контроль качества затяжки резьбовых соединений при ультразвуковой сборке по динамическим характеристикам // Международный симпозиум «Надежность и качество», Пен-за,25-31 мая, 2013. 2 том. С.276-278.
7. Кочегаров И.И. Программно-аппаратный комплекс разработки РЭС на основе ПЛИС и исследования их механических параметров / Кочегаров И.И., Таньков Г.В., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 421-424.
8. Патент РФ на изобретение № 2502591. Способ ультразвуковой сборки резьбовых соединений / В.Г. Шуваев, И.В. Шуваев // 27.12.2013. Бюл. № 36.
9. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
10. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
11. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
12. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
13. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
УДК 621.787.4.07:534.8 Шуваев В.Г.
ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия
НАПРАВЛЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКЕ
Выход из строя машин и механизмов на 90 % определяется износом трущихся поверхностей сопряжений и только 10 % приходится на их поломки, поэтому повышение надежности и долговечности узлов трения является актуальной задачей. В промышленности находят широкое применение различные способы упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), что дает возможность существенно улучшить эксплуатационные свойства деталей, повысить их долговечность и надежность путем направленного улучшения качества поверхностного слоя деталей. Одним из перспективных направлений упрочняющей обработки посредством поверхностного пластического деформирования, обеспечивающего получение оптимальных геометрических параметров качества поверхности, является создание на обработанных поверхностях частично или полностью регулярного микрорельефа. В последнее время среди эффективных методов чистовой упрочняющей обработки находит технологическое применение ультразвук (УЗ), что определяется его высокой адаптивностью к существующим технологиям, гибкостью и эффективностью концентрации и фокусировки, возможностью применения ультразвука в широком диапазоне интенсивностей и частот. Применение ультразвуковых колебаний является средством активного воздействия на структуру твердых тел и процессы их контактного взаимодействия, в том числе и на формирование микрорельефа. Для повышения эффективности и расширения возможностей
ультразвуковой обработки поверхностей предложено применение сложного вибрационного поля с раздельным управлением колебательными движениями по каждой координате, аналогично действию отклоняющей системы электронно-лучевой трубки [1, 2].
Современные требования к материалу поверхностных слоев деталей прецизионных механизмов вызывают необходимость обеспечения высоких износостойкости, коррозионной стойкости, демпфирующей способности и ряда других характеристик материала. Для этого в настоящее время все чаще применяют нанотехнологии, например, нанесение ультратонких, многослойных фторактивных защитных покрытий [3]. Фторактивные смазочные композиции, например «Эпилам» производства Санкт-Петербургской компании «Автостанкопром», формируют многофункциональные защитные нанопленки, которые придают твердой поверхности антифрикционные, антиоксидантные, антикоррозионные, гидрофобные и антиадгезионные свойства. Практическое использование таких композиций требует решения проблем активации и управления параметрами хемосорбции с обрабатываемой поверхностью. Химическая модификация происходит в результате приработки поверхности образца в среде смазочного материала под действием ультразвуковых колебаний. В процессе силового контактного взаимодействия при ультразвуковом ППД, под действием высоких давлений и температур в зоне фактического пятна касания происходит деструк-
ция молекул смазочного материала с образованием активных центров (свободных радикалов) и их химическое взаимодействие с металлом. Одновременно изменяется химический состав и свойства смазочного материала за счет взаимодействия с кислородом, другими компонентами среды и материалом поверхности твердых тел. При активации полимерной композиции фторсодержащие макромолекулы приобретают свойства, отличные от свойств тех составных единиц, из которых они построены. Одним из способов активации фторполимеров является воздействие ультразвуком. Использование УЗ ускоряет диффузионные и адгезионные процессы при нанесении покрытий, он проникает в слой жидкой фазы покрытия, изменяя его структуру. УЗ
периодические структуры композиций, в основе которых находятся атомы или пластически деформированные зерна. Воздействие УЗК обеспечивает устойчивую геометрию наноструктур. На рисунке 1 изображена структурная схема ультразвукового устройства для формирования микрорельефа поверхности и одновременной активации полимерной композиции [4,5].
Устройство содержит концентратор 1, на выходном конце которого размещается деформирующий элемент в виде шарика 2. С входным концом концентратора соединены волноводы 3 и 4, которые в свою очередь связаны с магнитострикционными преобразователями 5 и 6, причем волновод 3 выполнен в виде пружины в форме спирали Архимеда.
позволяет
активировать
пространственно-
тр-щр-ф | -|фГ
Рисунок 1 - Ультразвуковое устройство для формирования микрорель< и нанесения полимерной композиции
Перемещение по спирали Архимеда будет результирующим двух равномерных движений: приближения к полюсу и вращения вокруг полюса. Так как магнитострикционный преобразователь 5 установлен в плоскости спиральной пружины, то в ней возбуждается, во-первых, упругая волна продольных колебаний, формирующая амплитуду колебаний концентратора в направлении, совпадающим с касательной в точке крепления концентратора к спиральной пружине (по оси ординат). Во-вторых, в силу спирального выполнения пружины в ней формируется изгибная волна колебаний с пучностью в месте крепления концентратора к спиральной пружине. Изгибная волна вызывает колебания концентратора в направлении, перпендикулярном обеспечиваемому продольной волной (по оси абсцисс). Так как оба типа колебаний имеют одну частоту, а именно частоту колебательной системы, образованной концентратором, спиральной пружиной и магнитострикционным преобразователем, то сложение амплитуд этих колебаний с вза-
имно перпендикулярными векторами вызывает в общем случае эллипсную траекторию движения концентратора. Управлять формой и размерами эл-липсной траектории возможно путём изменения амплитуды и частоты колебаний, создаваемых магнитострикционным преобразователем 5.
Таким образом, формирование ультразвуковых упругих колебательных воздействий существенно расширяет технологические возможности ультразвуковой обработки поверхностей, позволяет использовать большее число управляющих воздействий на поверхностный слой деталей, повысить гибкость ППД и проводить активацию полимерных композиций. Выявлено, что введение в зону деформации ультразвуковых колебаний привело к увеличению износостойкости поверхностного слоя в 1,5 - 2 раза по сравнению с традиционными способами ППД, площадь относительной опорной поверхности увеличивается на 35 - 50 % при глубине наклепанного слоя до 1 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шуваев В.Г., Папшев В.А., Шуваев И.В. Повышение надежности и качества механических соединений путем ультразвуковой финишной обработки цилиндрических поверхностей// Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза,25-31 мая, 2010.
2. Батищева О.М., Шуваев В.Г., Папшев В.А., Направленное преобразование статистических характеристик микрогеометрии поверхностей деталей при ультразвуковой сборке // Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза,25-31 мая, 2010.
3. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
4. Вохидов А., Мисюряев А. Многофункциональные фторактивные нанопленки: актуальные проблемы // Наноиндустрия. № 5 (51), 2014. С.40-44.
5. Патент РФ на полезную модель № 1437 94. Устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей вращающихся деталей / В.Г. Шуваев, М.С. Горобец // 27.07.2014. Бюл. № 21.
6. Белов А.Г. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 265-272.
7. Патент РФ № 2393076. Способ ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей / В.Г. Шуваев, В.А. Папшев, И.В. Шуваев // 21.06.2010. Бюл. № 18.
8. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
9. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
10. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
11. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
12. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
