CC BY
7
Kolmakov Konstantin Mikhailovich, doctor of chemical sciences, professor, [email protected], Russia, Penza, Penza State University,
Zverovshchikov Alexander Evgenievich, doctor of technical sciences, head. Department, [email protected], Russia, Penza, Penza State University,
Skhirtladze Alexander Georgievich, doctor of pedagogical sciences, professor, a.skhirtladze@stankin. ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University «Stankin»,
Sokolov Alexey Vladimirovich, candidate of technical sciences, head of the scien-tometrics sector, [email protected], Russia, Penza, Penza State University
УДК 536.531 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-3-107-111
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ РЕЗИСТИВНОГО ДЕЛИТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «СОПРОТИВЛЕНИЕ-НАПРЯЖЕНИЕ» ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРОЦЕССЕ ШЕВИНГОВАНИЯ-ПРИКАТЫВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
А.А. Маликов, А.В. Сидоркин, А.О. Чечуга
Рассмотрены узловые моменты выбора оптимальной конструкции и расчета резистивного делителя преобразователя «сопротивление - напряжение», используемого в составе устройства непрерывного измерения и регистрации температуры. Уделено существенное внимание вопросам подбора типов и номиналов элементов, обеспечивающих высокую разрешающую способность делителя.
Ключевые слова: измерение, преобразователь, расчет, температура, сопротивление, разрешающая способность, подстроечный резистор.
Для осуществления процесса измерения температуры вращающегося объекта технологической системы инструмента - шевера-прикатника, подробно рассмотренного в статьях [1 - 3], в составе измерительного комплекса присутствует преобразователь «сопротивление - напряжение», функциональная схема которого приведена на рис. 1. Процедурам выбора схемы построения делителя R2-R3, подбора типов резисторов, входящих в нее и расчета их номинальных сопротивлений, имеющим ряд особенностей, была посвящена статья [4].
За основу схемы преобразователя принято конструктивное решение, описанное проф. В.С. Гутниковым в своей книге [5]. Как отмечалось в [4, 6, 7], конструкция делителя Я2-Я3, базирующаяся на использовании двух постоянных резисторов [5], является нерациональной с точки зрения практической применимости и может рассматриваться исключительно для определения расчетных величин их сопротивлений.
Вариант схемы, представленный на рис. 2, а и подробно описанный в [4], в отличие от рассмотренного в [5] является уже работоспособным. Как показывают расчеты, сопротивление резистора Я2»Я3, поэтому можно порекомендовать применять в качестве Я3 подстроечный резистор, например, проволочный, обладающий небольшим номинальным сопротивлением. При этом для повышения электрической разрешающей способности, резистор следует выбирать многооборотным [4]. В то же время результаты анализа практического применения многооборотного проволочного резистора СП5-1, сопротивлением 100 Ом в качестве подстроечного Я3 в рассматриваемом варианте делителя показали, что он не обладает достаточной разрешающей способностью. И, следовательно, эффективность его работы в рассматриваемой схеме является неудовлетворительной. Однако при работе с термометрами, имеющими низкое сопротивление, расчетное значение Я3 оказывается достаточно мало (единицы ома), следовательно, рассматриваемая схема может успешно применяются без каких-либо доработок.
Рис. 2. Варианты схем делителя напряжения Я2-Я3, построенных: а - с использованием постоянного и подстроечного резисторов; б - с использованием низкоомного подстроечного резистора и двух постоянных
Следует заметить, что согласно [8] для большинства проволочных подстроеч-ных резисторов разрешающая способность лежит в пределах 1 %. Опытным путем было установлено, что для стабильной балансировки «нуля» рассматриваемого преобразователя, необходимо обеспечивать точность подстройки резистивного делителя порядка 0,1 Ома [4]. Эксперименты, проведенные авторами, показали, в частности, что для проволочных резисторов типа СП5-14, -15, -22, -24, с номинальным сопротивлением 10 Ом фактическая разрешающая способность обладает достаточным уровнем.
В качестве резистора Я2 выбирается постоянный резистор с номинальным сопротивлением Я2ном, близким к расчетному, определяемому в соответствии с зависимостью (7) [7]. При этом необходимо руководствоваться рядом условий, подробно рассмотренных в [4].
Несмотря на то, что схема варианта делителя, представленная на рис. 2 б, содержит в своем составе дополнительный элемент - резистор Я311 она является предпочтительной по сравнению с рассмотренной ранее. Это объясняется тем, что при достаточно тщательном подборе номиналов резисторов Я2 и Я311 становится возможным существенно снизить величину сопротивления подстроечного резистора Я3', что открывает перспективу при использовании подстроечных резисторов с номинальным сопротивлением 10 Ом и менее гарантированного достижения величины разрешающей спо-
собности схемы порядка 0,1 Ом и менее. А это, в свою очередь, позволит обеспечить стабильную (в том числе и в долгосрочном аспекте) работу всего узла преобразователя [4]. Рассматриваемая схема может успешно применяться лишь в тех случаях, когда расчетное значение Ш3 находится не ниже 3,3 Ома. В противном случае, как уже отмечалось выше, схема, представленная на рис. 2 а, является более предпочтительной.
При введении в схему цепочки, состоящей из подстроечного резистора Ш3', имеющего определенный номинал (например, 10 Ом) и постоянного резистора Ш3", как эквивалента резистора Ш3, необходимым становится определение расчетной величины сопротивления резистора Ш3" - Ш3"расч. При этом, искомая зависимость будет иметь вид:
Час,^ *<*2 ^ - 0,5*3' (1)
где Ш - номинальное сопротивление термометра (Ом).
Указанная зависимость выстроена исходя из тех соображений, что при номинальной величине сопротивлений резисторов Ш, Ш1 и Ш2, и расчетной - Ш3" обеспечивается расположение движка подстроечного резистора Ш31 посредине. Благодаря чему, может быть обеспечен необходимый запас по регулировке делителя при отклонениях сопротивлений перечисленных выше резисторов от номинала.
Далее, руководствуясь, например, справочными данными [8] и оперируя значениями номинальных сопротивлений из соответствующего ряда по ГОСТ 28884-90 [9], можно выбрать номинальное сопротивление Ш3"ном.
Если резисторы Ш1 и Ш2 не выбираются (по показаниям омметра) из партии, либо перед проведением расчетов по определению Ш31 не производится замер их фактических сопротивлений для последующей подстановки в выражение (1), то необходимо руководствоваться тем соображением, что допуск на сопротивление указанных резисторов не должен превышать ±5 %. Задание такой величины допуска, в большинстве случаев, гарантирует наличие необходимого запаса регулировки резистора Ш31.
Таким образом, зная необходимые номинальные значения рассматриваемой группы сопротивлений, может быть определено положение точки регулировки резистора Ш31 - Ш3 п, т.е. сопротивление, измеряемое между нижним (по схеме) выводом и его движком (см. рис. 2, б). Зависимость для отыскания Ш31 п примет вид
Ш2 + Ш3'- Ш1'Ш3ном.
шзп =- Ш
" Ш +1 Ж
Фактическая величина запаса регулировки Ш3 2 ф. определяется из следующего выражения:
Ш3ъ ф.
|Ш3п, при Ш3п < 0,5Ш3 ;
[Ш3 - Ш3п, при Ш3п > 0,5Ш3. При неизменных значениях сопротивлений резисторов Ш1 и Ш2 и принятом значении Ш3"ном. может быть определена величина требуемого запаса регулировки резистора Ш3 2 тр..
Ш32 тр.
Ш3расч. Ш3ном.
+ 0,5ЛШ3ном. + 0,5ЛШ3
где ДШ3"ном. и ДШ31 - допуски на сопротивление соответствующих резисторов, Ом.
Таким образом, если соблюдается условие
* *
Ш3г тр. £ Ш3г ф.,
то расчет и подбор компонентов резистивного делителя выполнены правильно, и его конструкция удовлетворяет заявленным требованиям.
Список литературы
1. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Некоторые особенности практической реализации процесса дискретной регистрации температуры вращающихся частей технологических систем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 8. Ч. 2. С. 78-86.
2. Сидоркин А.В. Технологическая оснастка для измерения температуры в зоне обработки цилиндрических колес шевингованием-прикатыванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 8. С. 6873.
3. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Особенности многоканального измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 3. С. 149-156.
4. Маликов А. А., Сидоркин А.В. Некоторые особенности построения резистив-ного делителя преобразователя «сопротивление - напряжение», используемого для измерения температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 3. С. 176-183.
5. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988. 304 с.
6. Маликов А.А., Сидоркин А.В. Особенности реализации преобразователя «сопротивление - напряжение» для измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 1. С. 43-48.
7. Маликов А.А., Сидоркин А.В. Некоторые аспекты расчета преобразователя «сопротивление - напряжение» для измерения и регистрации температуры в процессе шевингования-прикатывания цилиндрических зубчатых колес // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 11. Ч. 2. С. 3-10.
8. Резисторы: Справочник / В.В. Дубровский [и др.]; под ред. И.И. Четверткова и В.М. Терехова. М.: Радио и связь, 1991. 528 с.
9. ГОСТ 28884-90. Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов. Введ. 29.12.1990. М.: Изд-во стандартов, 1990. 12 с.
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, andrej-malikov@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сидоркин Андрей Викторович, канд. техн. наук, доцент, alan-a@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чечуга Антон Олегович, студент, ChechugaO@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SOME ASPECTS OF IMPROVING THE DESIGN OF THE RESISTIVE DEVICE OF THE "RESISTANCE-VOLTAGE" TRANSDUCER USED FOR MEASURING TEMPERA TURE IN THE PROCESS SHA V-ROLLING OF CYLINDRICAL GEARS
A.A. Malikov, A.V. Sidorkin, A.O. Chechuga 110
The key moments of the choice of the optimal design and calculation of the resistive divider of the «resistance-voltage» coovvetee uusd in the continuous measurement and temperature recording device are considered. Considerable attention is paid to the selection of types and ratings of elements that ensure the high resolution of the accuracy of the divider.
Key words: measurement, converter, calculation, temperature, resistance, resolving power, tuning resistor.
Malikov Andrey Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, andrei-malikovayandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sidorkin Andrey Victrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Chechuga Anton Olegovich, student, ChechugaOamail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.833
ПРОГРЕССИВНЫЙ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЧИСТОВОЙ
ЗУБООБРАБОТКИ
М.С. Овсянников
Проведён обзор методов шевингования цилиндрических зубчатых колёс. Предложен способ зубошевингования цилиндрических зубчатых колёс червячным шевером с нулевым углом профиля.
Ключевые слова: червячный шевер с нулевым углом профиля, зубошевингование, цилиндрические зубчатые колёса.
В машиностроении в качестве отделочной операции зубчатых колес широко применяют процесс шевингования, обладающий высокой производительностью и обеспечивающий необходимую точность обработки.
Наряду с шевингованием дисковыми шеверами, в последнее время большое внимание при обработке цилиндрических зубчатых колёс уделяется червячным шеве-рам [1]. Это объясняется в том числе и тем, что конструкции существующих зубоше-винговальных станков не позволяют обрабатывать крупногабаритные и крупномодульные зубчатые колёса. Червячные шеверы позволяют уменьшить шероховатость поверхности на профилях зубьев, снизить уровень шума и повысить точность зубчатого зацепления путем исправления погрешностей шага, направления зуба, профиля и др. Этими шеверами можно добиться 6-7 степени точности и шероховатости поверхности Яа 0,8...2,5 мкм.
Однако при обработке червячными шеверами со стандартным углом профиля возникают органические погрешности. При зубофрезеровании одним из способов устранения этого недостатка является применение червячных фрез с нулевым углом профиля (рис. 1) [2]. Этот процесс был реализован при чистовой обработке зубчатых колёс с предварительно оформленными зубьями коробок передач чулочных автоматов и мотороллеров [3-5].
Отличительными особенностями конструкции инструмента червячного типа с нулевым углом профиля и самого процесса являются:
