Определение напряжений при помощи фольги с электроискровой перфорацией Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

торсионов (кривая 2). При этом возрастает частота собственных колебаний кривошипной головки, которые, как это видно из графика, промодулированы низкой частотой, меньшей частоты вращения входного вала МИБП.

Раскачка угловых колебаний кривошипной головки возникает из-за отрицательных полуволн моментов сил инерции коромысел CD генератора (рис.1), при которых шатуны ВС работают на сжатие. Если уменьшить моменты инерции коромысел вдвое (J =0,6-10 3 кг-лГ) -

движение кривошипной головки на данном режиме станет устойчивым даже при отсутствии дополнительных торсионов (кривая 3).

На основании проведенного исследования можно сделать вывод, что наличие дополнительной степени свободы в генераторе колебаний со свободной кривошипной головкой может привести к нежелательным динамическим явлениям. Для стабилизации движения свободной кривошипной головки могут применяться дополнительные торсионные валы, жесткость которых должна составлять десятые доли от жесткости основных.

Список литературы

1. Патент РФ №2211971 /A.A. Благонравов Механическая бесступенча-

тая передача. Кл F 16Н 3/74, 29/22. БИ №25. 2003.

2. Благонравов A.A. Механические бесступенчатые передачи. -

Екатеринбург: УрО РАН, 2005,- 202 с.

3. Ревняков E.H. Кинематика генератора механических колебаний с

прицепными шатунами//Сборник научных трудов «Механика и

процессы управления»ХХХ\/1 Уральского семинара по механике и

процессам управления,- Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - С.298-302.

С.Г. Тютрин, В.И. Бочегов

Курганский государственный университет,

г. Курган

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ ФОЛЬГИ С ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ПЕРФОРАЦИЕЙ

Метод определения циклических напряжений при помощи металлической фольги с концентраторами [1] был успешно опробован в работах [2, 3]. При этом были использованы медная гальваническая фольга и промышленная алюминиевая фольга, а концентраторы изготавливались сверлением или прошивкой. В результате экспериментов было доказано, что применение фольги с концентраторами приводит к появлению сильного внешнего эффекта на датчиках в виде макротрещин, видимых даже невооруженным глазом, которые на твердой фольге появляются раньше, чем следы дислокаций. Было отмечено, что контроль датчиков по моменту появления макротрещин существенно повышает объективность оценки, а для изготовления концентраторов можно применять любые современные методы обработки.

Одним из таких методов является электроискровая резка материалов [4], суть которой состоит в расплавлении и испарении небольших порций вещества импульсами электрического тока, возникающими между двумя то-копроводящими телами, одно из которых является обрабатываемой деталью, а второе — электродом-инструментом.

Датчики изготавливались в лаборатории кафедры «Физика конденсированного вещества» КГУ на установке [5], где в качестве электрода-инструмента используется движущаяся проволока диаметром 0,2 мм, что обеспечивает высокую производительность, точность и чистоту обработки. Резка осуществляется в жидкой среде (ди-

стиллированная вода), что способствует охлаждению электродов и удалению продуктов эрозии. Датчики обрабатывались пакетно: по несколько штук одновременно. При этом в качестве концентраторов изготавливались краевые прорези с шагом 2,5 мм и глубиной врезания 0,5 мм (рис.1). Для получения симметричных и центрально расположенных концентраторов (рис. 2, 3) датчик предварительно складывался пополам. Вид ванны с закрепленным пакетом датчиков и движущимся электродом показан на рис. 4.

ПППГ1ППГ1Г1ПГ1

Рис. 1

nnnrinnnrinn

_П_П_П_П_П_П_П_П_П_I

Рис. 2

о о о о о о о о о

Рис. 3

Готовые датчики имели размеры около 6,5x55 мм с шириной прорезей 0,4 мм длиной 0,6 мм (рис. 1, 2) и 1,2 мм (рис. 3). Датчики наклеивались на стальной образец с полированной конической рабочей частью и испытыва-лись на машине для усталостных испытаний МУИ-6000. Испытания периодически прерывались для контроля датчиков с целью выявления макротрещин у концентраторов на поверхности фольги. При обнаружении появившейся макротрещины измерялся диаметр поперечного сечения образца, по величине которого, с учетом заданного машиной изгибающего момента, вычислялась амплитуда циклических напряжений образца.

Рис. 4

Вид концентраторов с появившимися трещинами на поверхности датчиков из медной гальванической фольги толщиной 10 мкм показан на рис. 5. Из рисунка видно, что качество выполнения концентраторов довольно высокое. В то же время появление одновременно двух трещин от одного концентратора указывает на необходимость уменьшить ширину прорезей, сделать концентраторы более острыми.

18

ВЕСТНИК КГУ, 2007. №4

а)

в)

б)

Рис. 5. Макротрещины на фольге с концентраторами

Полученная по результатам эксперимента зависимость числа циклов нагружения N до появления макротрещин от амплитуды циклических напряжений б образца показана на рис. 6. Данная калибровочная зависимость получена для медной гальванической фольги. Следует отметить, что сделанная нами попытка электроискровой обработки алюминиевой фольги дала неудовлетворительное качество поверхности (неровные края). Эта фольга, вероятно, требует более тщательного подбора режимов резания.

нальное отделение. -Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2001.-Вып. 3-4. -С. 352-354.

4. Вапнярчук В.Г., Селезнев Е.Е., Суриков М.М. Электроискровая резка кристаллов/Под рук. В.И. Бочегова и П.М. Логиновских// Сборник тезисов докладов научной конференции студентов Курганского гос. ун-та. -Вып. 7. -Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2006. -С. 28.

С.Г. Тютрин

Курганский государственный университет, г. Курган

К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФОЛЬГИ ПРОМЫШЛЕННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Метод определения циклических напряжений гальваническим меднением, известный в нашей стране по книге [1], за последующие годы был существенно развит и модифицирован за счет применения новых способов изготовления и контроля датчиков. К настоящему времени некоторые варианты этого метода в виде металлических пленок [2], датчиков деформаций интегрального типа [3], метода металлопокрытий [4] могут использоваться инженерно-техническими работниками различных отраслей промышленности. Одним из сдерживающих факторов в этом является необходимость применения специальных технологий для изготовления датчиков.

Нисколько не умаляя значения металлопокрытий, изготавливаемых специально для применения их в качестве датчиков усталости, отметим, что даже «простое» меднение поверхности детали требует наличия источника постоянного напряжения, приборов для контроля и регулирования параметров тока, гальванической ванны с приспособлениями для крепления электродов и соединительными проводами, набора качественных химических реактивов (в том числе для обработки до и после электролиза). Если при этом требуется обеспечить высокую стабильность свойств получаемых покрытий, то аппара-турно-технологическая схема усложняется многократно [3].

В то же время современной промышленностью выпускается большой ассортимент фольги (рис. 1), которую можно успешно применять в качестве металлопокрытия для оценки эксплуатационной нагруженности деталей машин, при этом дополнительная обработка будет минимальной или вовсе не потребуется. Указанный перечень не является исчерпывающим и, в частности, он может быть расширен за счет некоторых лент, изготавливаемых такими же тонкими, как и фольга.

Рис. 6

Список литературы

1. Заявка №99101443/28 от 27.01.1999 G01B 7/16 Датчик усталостного

повреждения/В.Н.Сызранцев, С.Г.Тютрин// Изобретения. Полезные модели. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. -2000.-№29. -Ч. 1. -С. 215.

2. Сызранцев В.Н., Тютрин С.Г. Определение напряжений с использова-

нием металлической фольги с концентраторами//Проблемы совершенствования передач зацеплением: Сб. докл. науч. семинара учебно-науч. центра зубчатых передач и редукторост-роения.-Ижевск-Москва, 2000. -С. 54-56.

3. Тютрин С.Г. Определение напряжений при помощи прошитой фольги//

Вестник Российской академии транспорта. Уральское межрег ио-

Рис. 1

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 3

19

N