CC BY
6
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ
(Окончание. Начало на 28 стр.)
Разработана технология нанесения антикоррозионных покрытий на металлические конструкции в соответствие с ГОСТ 28302-89, и в частности, на наружную и внутреннюю поверхность труб, профильного (уголок) и листового проката.
2.1. Наружное напыление производится на установке с проходной камерой напыления, через которую проходит обрабатываемая труба с одновременным вращением вокруг своей оси.
Установка наружного напыления (УНН) включает в себя:
• Рольганговую (подающую) линию, задающую враща-тельно-поступательное движение трубы относительно напыляющего сопла;
• Камеру напыления с размещенным в ней сопловым узлом;
• Сопловой узел, включающий одно или несколько сопел;
• Дозатор напыляющего порошка с приводом;
• Регулятор температуры рабочего газа (нагреватель);
• Источник сжатого газа (компрессор);
• Накопитель газа (рессивер);
• Систему утилизации порошка.
Технические параметры:
Давление рабочего газа, МПа 1,2 - 2,0
Температура рабочего газа, С 80 - 200
Производительность (при толщине 0,2 мм), м2/час 5 - 20
Толщина слоя покрытия (может быть и более), мм 0,05 - 0,3 Коэффициент использования порошка
Без повторного использования 0,5 - 0,8
С улавливанием частиц и повторным использованием 0,9 - 0,95
2.2. Напыление внутренней поверхности труб диаметром 100 мм и более осуществляется на стационарной штан-гообразной установке, при этом труба закрепляется на станине с возможностью вращения, а внутрь трубы вводится штангообразное напыляющее устройство с возможностью перемещения вдоль оси трубы.
Установка внутреннего напыления (УВН) включает в себя:
• Станину (для закрепления обрабатываемой трубы), на которой устанавливается штангообразное напыляющее устройство;
• Напыляющее устройство, выполненное в виде трубы, с размещенными в ней нагревателем и сопловым узлом;
• Дозатор напыляющего порошка с приводом;
• Источник сжатого газа (компрессор);
• Накопитель газа (рессивер);
• Систему утилизации порпшкя
Технические параметры УВН те же, что и для УНН.
2.3. Разработано технологическое оборудование для высокопроизводительной линии по нанесению защитных покрытий на уголковый прокат с производительностью 90 -200 м2/час, что позволяет легко согласовывать его с действующими на предприятиях прокатными линиями.
3. Многофункциональное оборудование ХГН
Разработана многофункциональная передвижная установка пистолетного типа (в виде ручного инструмента), которая позволяет наносить защитные, токопроводящие и т.д. покрытия на детали сложной формы, открытых площадках, внутренних поверхностях резервуаров и т.д., производить восстановительно-ремонтные и др. работы.
О конструкторско-технологическом обеспечении качества клавишных соломотрясов
Б. И. КОГАН, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ, г. Кемерово, А. П. ЧЕРНЫШ, аспирант, С. А. БОЧАРНИКОВ, аспирант, НГАУ, г. Новосибирск
Соломотряс зерноуборочного комбайна является одной из важнейших составляющих, определяющих показатели его назначения и надежности. От работы соломотряса зависят потери зерна при уборке хлебной массы, а вибрации, вызываемые неуравновешенностью нежесткой конструкции при высоких скоростях, являются причиной поломок.
Клавишный соломотряс зерноуборочных комбайнов (рис. 1) состоит из ведущего 1, ведомого 2 коленчатых валов и клавишей 3, соединенных с этими валами подшипниками скольжения 4. Принцип работы соломотряса основан на выделении зерна из слоя соломистого вороха в результате встречных ударов, наносимых клавишами по падающей на них массе.
Ня долговечность механизма оказывают влияние точность изготовления (геометрические параметры коленчатых валов) и сборки (люфт и свободное проворачивание коленчатых валов в подшипниках, синхронность вращения и межосевое расстояние коленчатых валов).
Установлено, что коленчатые валы и клавиши испытывают значительные знакопеременные нагрузки, растяжение, сжатие, кручение, что негативно сказывается на на-
дежности конструкции. В [1] предложено решение для са-моустанавл/шаемости соломотряса с одноплоскостной конструкцией коленчатых валов. Известно решение, предлагаемое в [3]. В данной статье проблема конструкторско-технологического обеспечения качества клавишных соломотрясов рассмотрена для конструкций с любым исполнением коленчатых валов.
4
Рис. 1. Схема четырехклавишного соломотряса
ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
В соломотрясе каждая клавиша является шатуном шарнирного четырехзвенника (кривошипно-коромыслового) изначально с избыточными связями. Технология изготовления коленчатых валов (штамповка или гибка с предварительным нагревом без последующего старения) предопределяет пространственную деформацию (угловой сдвиг кривошипов и колен), что приводит к деформации клавиш (коромысел), коленчатых валов и вызывает повышенные знакопеременные нагрузки на подшипники. Уменьши 1ь деформации возможно введением рихтовки коленчатых валов, нагревом после штамповки (старение под пресзом в штампе), а исключение избыточных связей - реализацией конструкторских решений для кинематических пар в соломотрясе.
В этом механизме всего шесть подвижных звеньев - два коленчатых вала и четыре шатуна. Система плоская. Ее можно представить в виде рис. 2.
Я = 50 -(36-1) = 50 -35 = 15
т. е. в существующей конструкции 15 избыточных связей.
Две опоры коленчатого вала - это есть одна пара р5. Если их считать за две пары, то система, в принципе, окажется неподвижной. Тогда коленчатый вал был бы представлен в виде (рис. 3).
Совершенно очевидно, ню Э1а система, вмес1е со стойкой, жесткая.
Для исключения избыточных связей предлагается новая схема (рис. 4).
Мы увеличили число звеньев до 16, т.е. на 10, при этом мы ввели дополнительно 6 пар р5 (5 шарниров и ползун (на рис. закрашены)). Их стало всего р5 = 16 (обозначены римскими цифрами).
Также мы ввели четыре цилиндрические пары, т.е. р4 = 4 (обведены пунктирными кружками). Формула (3) при наличии пар р4 стане-:
Ч = 5р5 + 4р4-(6п-1). (4)
Подставим п = 16, р5 = 16, р4 = 4 и получим:
4 = 80 + 16 -95 = 1
т. е. в этой схеме осталась одна избыточная связь.
Рис. 3. Схема опор коленчатых валов
или
В этих схемах число звеньев п = 6, число кинематических пар пятого класса (или шарниров) р5 = 10.
Самоустанавливающийся механизм, т.е. без избыточных связей, это такой, который удовлетворяет условию формулы Малышева А. П.:
УУ = 6п-5р5-4р4-Зр3-2р2-р1. (1)
В механизме соломотряса один привод, т.е. УУ = 1, пар Р., Рз. Р2. Р1 нет, тогда по (1):
1 = 6п - 5р5 (2)
Подвижности в (2) - это 6п и 1.
Если бы звенья не были соединены в пары, то каждое из звеньев в пространстве имело бы 6 степеней свободы, а звеньев п, значит, получается 6п. Необходимо оставлять только одну подвижность. А связей, отнимающих подвижность, 5р5. Разница между числом связей и числом под-вижностей это и есть избыточные связи т. е.:
д=5р5-(6п-1). (3)
При п = 6 и р5 = 10 имеем:
Путем увеличения числа звеньев мы уменьшили число избыточных связей на 14. Но есть иной путь [2]. Будем считать, что нельзя ввести пары р, и р2, т. к. эти пары не-удерживающие, трудно реализуемые и тогда формулу (1) для р, = р2 = 0 запишем так:
УУ = 6п - 5р5 - 4р4 - Зр3. (5)
Стаэим условие, что число звеньсо но будем менять, т.е. п = 6 и знаем, что один привод УУ = 1, тогда (5) примет вид:
5р5 + 4р4 + Зрз = 6п - УУ = бхб - 1 = 35 (6)
Не будем менять и число пар. Их было 10 и оставим 10, только это уже будут пары не р5) а р5 + р< + р3, т. е.: Р5+Р4 + РЗ=Ю (7)
Решаем (6) и (7) совместно. Найдем, что через р5 вы-
XV
Рис. 4. Новая схема клавишного ссломотряса
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
ражаются р3 и р4:
Рз = 5 + р5, (8)
р4 = 5 - 2р5. (9)
Задаваясь значениями р5 от нуля и выше, найдем возможные решения:
р5 = 0, Рз = 5, р4 = 5, р5=1, р3 = 6, р4 = 3, р5 = 2, р3 = 7, р4=1.
Еще одно решение можно реализовать следующим образом. Коленчатый вал установить в обычные подшипники, т.е. в пары р5, а шарнирные соединения коленчатого вала с шатунами выполнить квазисферическими.
Для комплексного решения задач конструкторского и технологического обеспечения функционального качества механизма соломотряса в конкретных условиях его эксплуатации необходимо сформировать его динамическую модель. Эта модель должна выражать закономерности функционирования механизма при наложении всех воздействующих факторов. Модель должна учитывать влияние среды эксплуатации и геометрических погрешностей элементов механизма, вызванных погрешностями изготовления. Данная модель даст возможность прогнозировать необходимые показатели назначения и надежности в зави-
симости от погрешностей изготовления и внешних факторов.
Выводы:
1. Существующая конструкция золомотряса содержит 15 избыточных связей, что ведет к значительным знакопеременным нагрузкам и деформациям коленчатых валов и клавиш.
2. Предложены новая схема соломотряса с одной избыточной связью и методика выбора схем соломотряса.
3. Намечены основные направления повышения надежности соломотряса при конструировании и производстве.
Литература
1. Решетов Л.Н. Самоустанавл^вающиеся механизмы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 272 с.
2. Дворников Л.Т. Начала теории структуры механизмов. Учеб. пособие, Сибирская Государс!венная юрни-металлургическая академия. - Новокузнецк, 1994. - 102 с.
3. A.C. 950237 СССР, М. Кл.З А 01 F 12/30. Соломотряс / Л.Н. Решетов, В.В. Каганова, Б.В. Шумаков (СССР). - № 3260982/30-15; Заяв. 16.03.81; Опубл. 15.08.82, Бюл. №30.
Компьютерный анализ структуры материалов
Ю. П. ЕГОРОВ, доцент, канд. техн. наук, О. М. УТЬЕВ, ассистент, И. В. МАРТЮШЕВ, студент, ТПУ,
г. Томск
Количественная оценка параметров структуры материалов является одной из задач в исследовательских работах по определению влияния технологических факторов и различных видов обработки материалов. Такая оценка мэжет быть проведена как для видимой плоскостной микроструктуры, так и для пространственного строения [1].
Наибольшей трудоемкостью в оценках структуры является первичный замер геометрических параметров с'руктурных составляюших. Ранее, до появления ПЭВМ, существовали дорогостоящие установки типа ЕРЮиАЫТ для автоматического структурного анализа. С развитием цифровой техники появилась возможность проводить исследование с гораздо большей производительностью и меньшими затратами на оборудование [2].
В настоящей работе предлагается программный продукт для автоматического структурного анализа., позволяющий использовать ПЭВМ, цифровой фотоаппарат (или сканер) и микроскоп.
В цифровом виде исследуемое изображение представляется в виде большого количества точек - пикселей, с величиной яркости от 0 до 255 по каждой цветовой компоненте. Для черно - белого изображения 0 соответствует абсолютно черному цвету, а 25 - белому. Непосредственно файл содержит коды цветов пикселей и координаты пикселей. Программа извлекает коды цветов, сравнивает с заданными пользователем значениями и, в зависимости от результата, добавляет к банку данных белой, либо черной фазы. Так собирается информация о количестве черной и белой фазы, процент серой фазы вычисляется как остаток. Гистограмма же белой или черной фазы получа-
ется путем линейного поиска одноцветных цепочек пикселей, с вычислением их длины и последующей сортировкой по размерам. Сканирование изображения ведется в горизонтальном направлении по всей заданной площади изображения, в котором пиксели дгя белой и черной фазы (порядка нескольких десятков тысяч) сортируются и суммируются.
Интерфейс программы (рис. 1) представлен окном выбора каталогов, списком файлов, полями вывода результатов обработки, линейками задания уровня сигнала для белой и черной фазы и т. д. Программа имеет ряд настроек, которые, например, позволяют строить гистограмму по белой или черной фазе (рис.2), задавать пороговые значения уровня яркости фаз, изменять коэффициент увеличения изобэажения.
Для практического проведения компьютерного анализа структуры выполняется следующий порядок действий:
1. Подготовка микроструктуры для фотографирования.
2. Съемка микроструктуры цифоовым фотоаппаратом, видеокамерой или сканирование с готовой фотографии.
3. Запись цифровой информации о структуре на винчестер ПЭВМ
4. Повышение качества изображения с помощью графических программ (Adobe Photoshop, Corel Draw и т.д.)
5. Настройка программы для расчета соответствующих структурных составляющих и проведение структурного анализа
Результаты структурного анализа выводятся как в текстовый файл, так и в файл Excel для дальнейшей обработки пользователем.
