Определение свойств инструмента из полиуретана Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция « Технология производства ракетно-космической техники»

Библиографические ссылки

1. Дорф Р.. Бишоп Р. Современные системы управления / пер. с англ. Б. И. Копылова. М. : Лаборатория базовых знаний, 2004. 832 с. : ил.

2. Жуков К. Г. Модельное проектирование встраиваемых систем в LabVIEW. М. : ДМК Пресс, 2011. 688 с.

© Ершова Н. Е., Сапичев В. В., Михайлов В. С., 2013

УДК 621.9.06.001

Ю. С. Завершинская, Ю. И. Тягусева Научный руководитель - Л. В. Зверинцева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ИНСТРУМЕНТА ИЗ ПОЛИУРЕТАНА

В качестве инструмента при полировании внутренних поверхностей волноводов применяют полировальник, изготовленный из полиуретана с нанесенными алмазными зернами. Прямоугольные волноводы имеют различные размеры от 11*5,5 до 58*25... 61*10. Требуется изготовление инструмента, повторяющего профиль волновода для каждого размера. Для определения размеров инструмента требуется знать механические свойства.

Процесс полирования предполагает, что эластичный инструмент в виде стержня, повторяющего профиль сечения волновода и покрытый алмазными зернами, в процессе работы будет находиться в напряженно-деформированном состоянии. Для управления процессом полирования необходимо определить деформацию инструмента и его взаимодействие с поверхностью волновода под действием силы, при которой обеспечивается перемещение и давление на обрабатываемую поверхность.

Полиуретаны относятся к классу вязкоупругих сред. Это означает, что их механические свойства характеризуются сочетанием показателей, типичных как для упругих тел, так и для вязких жидкостей.

Эластичность полимеров проверяется на приборе Джонсона путем вдавливания шарика диаметром 1/8 дюйма под нагрузкой 1 кг в течение 15 с. Давление р по плоскости контакта при внедрении сферы в упругую плоскую поверхность распределяется по закону Герца [1]:

з р а—2 (1)

р =- —а -х , С1)

2 па

где Р - общая нагрузка на сферу; а - площадка деформирования; х - расстояние от центра до площадки деформирования.

Максимальное давление 3Р/(2ла3) наблюдается в центре круга, а минимальное - на краю. Распределение давления по поверхности контакта имеет форму полуокружности. Упругое перемещение И в произвольной точке площадки деформирования определяется по формуле

И =

3 Р

2 а

Л ,,,2

1 —

2а2

-1

2

т Е

(2)

где т - величина, обратная коэффициенту Пуассона; Е - модуль упругости материала.

Различают четыре степени эластичности в зависимости от глубины лунки: высокую (0,15-0,18мм); среднюю (0,12-0,15 мм); малую (0,08-0,12 мм); жесткую (0,06-0,08 мкм) [1].

Эластичность инструмента из полиуретана проверяли на приборе МИП 10 ГОСТ 17085-77 путем вдавливания шарика диаметром 5 мм под нагрузкой 5 кг течение 15 с.

Давление р по плоскости контакта, определенное по формуле (1) составляет

р = 0,8445 Н/мм2 = 0,8445 Па.

Упругое перемещение И в произвольной точке площадки деформирования, определенное по формуле (2)

И =12,2097/Е. (3)

Глубину лунки определяли после воздействия с помощью микроскопа МПБ - 2 с ценой деления 0,05 мм, увеличение 24 х. В пересчете на нагрузку один килограмм и воздействие шарика диаметром 3,175 мм глубина лунки составляет 0,6... 0,07 мм, что соответствует жесткой степени эластичности.

Зная среднее значение глубины лунки 0,065 мм, определим из (3) модуль упругости эластичного инструмента: Е = 1,884 МПа.

На твердомере ТИР 100 измерили твердость эластичного инструмента на 5 образцах в трех точках, она составила 91.92 усл. единицы по Шору А.

На эластичную основу инструмента наносили алмазный порошок АСМ40/60 по разработанной технологии [2].

Абразивная способность порошка характеризуется слоем металла, снятого с образца в единицу времени. Эксплуатационные свойства инструмента определяются их режущими способностями и износостойкостью.

Показатель износостойкости для шлифовальной шкурки контролируют на приборе КЗШ конструкции ВНИИАШа истиранием шкурки о шкурку в течение 2 мин при нагрузке 49Н. Режущая способность проверяется на приборах МИ-2 и СПШ-1. Метод основан на определении массы снятого материала образцом шлифовальной шкурки.

В связи с отсутствием специального оборудования исследования проведены на модернизированном полировальном станке. На планшайбу станка наклеи-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

вали алмазную полиуретановую пластину. В отверстия диска установили 2 образца, симметрично друг другу. Приспособление настроили, для чего отрегулировали прижим фланца и пружин к диску с образцами. После обработки в течение 1 мин, а затем 2 мин, взвешивали и измеряли шероховатость поверхности. Затем вновь приклеивали следующую пластину и действия повторяли необходимое количество раз.

На всех без исключения образцах наблюдалось снижение массы.

Эластичный алмазный инструмент для проверки водостойкости выдержали в воде в течение часа при температуре + 60 °С, после чего установили степень отделения алмазного зерна от основы. Остатков зерен не обнаружено следовательно, качество нанесения алмазных зерен удовлетворительное.

Проведенные испытания дают предварительные результаты только по количеству снимаемого слоя материала и качеству полученной поверхности без

воспроизведения реальных условий (по давлению, характеру нагружения, условиям смазки, скорости скольжения, температуры вблизи поверхности).

Выводы: Абразивный эластичный инструмент имеет модуль упругости Е=1,884 МПа, твердость 91.. .92 усл. единицы по Шору А, эластичность - жесткую, обладает достаточной для полирования режущей способностью и износостойкостью.

Библиографические ссылки

1. Малкин А. Я., Аскадский А. А., Коврига В. В. Методы измерения механических свойств полимеров. М. : Химия, 1978. 330 с.

2. Зверинцева Л. В. Абразивное полирование эластичным инструментом. Теоретические и практические основы процесса // Издатель: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH& Co. KG, Germany, 2012. 200 c.

© Завершинская Ю. С., Тягусева Ю. И., 2013

УДК 621.9.06.001

В. В. Зверинцев Научный руководитель - С. К. Сысоев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

УСТАНОВКА ДЛЯ ХОНИНГОВАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОЛНОВОДОВ

Спроектирована установка для хонингования внутренних поверхностей волноводов.

Волноводы служат направляющими системами для передачи энергии от передатчика в передающую антенну и от приемной антенны к радиопередатчику [1]. Для обеспечения заданного качества волноводов с шероховатостью 0,08...0,063 спроектирована установка (рис. 1).

Установка состоит из основания 1 и платформы 2, на которой закреплён волновод 3. Платформа 2 имеет возможность передавать продольную вибрацию относительно инструмента с частотой 60Гц посредством установленного вибратора 4. На втором основании 5 смонтирован гидроцилиндр 6 с гидравлической и пневматической системой, соединенных трубопрово-

дами. Вовнутрь инструмента 7 от цеховой сети через систему управления подаётся давление 0,2.0,6 МПа, вследствие чего полиуретановые мембраны 1 в каждой секции (рис.2) создают давление рабочей среды на внутренние стенки волновода. При перемещении инструмента вдоль волновода и под действием вибрации осуществляется взаимодействие активных абразивных зерен, за счет чего производится срезание микровыступов либо их деформирование, уменьшая исходную шероховатость.

Установка для хонингования волноводов находится в стадии проектирования.

2

3

И| [И

\/ 1

Рис. 1. Общий вид установки