CC BY
9Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
нала необходимо учитывать при выборе вязкости среды. При больших значениях данного показателя возможно заклинивание среды обычной вязкости в канале. Исходя из регулируемых входных параметров, для обеспечения течения рабочей среды необходимо выполнение условия t < Рвх. Определим, как длина канала влияет на напряжение сдвига. Для этого, через зависимость объемного расхода Q среды в круглой трубе, с учетом неразрывности течения wS = const, установим величину скорости сдвига у':
4Q _ 4wS _ 4wS _ 4ю R '
у_
лЯ3 лЯ3
SR
(4)
После преобразования выражений (1) и (4) получим формулу, выражающую зависимость длины канала от регулируемых входных параметров:
DPR
Т = Т0 + h . (5) 2щ
Формулой (5) можно пользоваться, когда необходимо проверить выполнение условия обеспечения течения в канале t < Рвх, при определении максимально возможной длины канала, который можно обработать методом АЭО.
Найти величину DP, равную разнице Рвх и Рвых, опытным путем не представляет труда, но возможны ситуации, когда перепад давлений в канале замерить невозможно. В таких случаях целесообразно воспользоваться расчетной моделью течения рабочей среды в канале.
SolidWorks Flow Simulation (COSMOSFloWorks) является модулем гидродинамического анализа и предназначается для моделирования трехмерных течений жидкости. Расчетная модель потока рабочей среды АЭО в COSMOSFloWorks основана на изменении динамической вязкости неньютоновской жидкости и опирается на степенной реологический закон состояния. В частности, при решении задачи по обеспечению течения в канале радиусом R = 0,012 5 м, при Рвх = 6 МПа с эффективной вязкостью п = 36 900 Па-с, при т = 283 331 Па и t0 = 252 818 Па максимальная длина канала при сохранении wmax = 0,0204 м/с должна быть не более 0,72 м, при увеличении длины канала выше этого показателя возможно заклинивание РС. Чтобы обеспечить АЭО в канале длиннее 0,72 м, необходимо уменьшить вязкость среды или снизить скорость потока.
D. M. Turilov, V. A. Levko Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
CHOICE OF THE WORKING ENVIRONMENT CHARACTERISTICS DEPENDING ON CHANNEL LENGTH AT THE PROCESS OF MODELLING OF ABRASIVE-EXTRUCTION CHANNEL CIRCULAR SECTION PROCESSING
Abrasive-flow process (AFP) is a cutting process that occurs when polymer base with abrasive seeds are flowing inside the working chanal under pressure. AFP have hydrodynamic base with viscosity in the primary control parameter. It is very important to check length dependance on area section when viscosity definition is made because it is possible to make jamming flow. Media flowing models are intended to optimal process characteristics research.
© TypmoB fl. M., ^eBKO B. A., 2010
УДК 621.88.088
В. Д. Утенков, К. И. Лалетин, М. В. Утенков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕЗЬБОЗАВЕРТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ С СИСТЕМАМИ КОНТРОЛЯ УСИЛИЯ ЗАТЯЖКИ ПО ВЕЛИЧИНЕ МОМЕНТА НА КЛЮЧЕ
Приведены результаты испытаний резьбозавертывающего оборудования с предельными муфтами крутящего момента и с системой активного контроля усилия затяжки по величине момента затяжки. Определены его технологические возможности.
Анализ литературных данных показывает, что наиболее действенным методом повышения равномерности затяжки групповых резьбовых соединений является технологический, который предусматривает применение автоматизированного резьбозаверты-вающего оборудования, оснащенного системами активного контроля усилия затяжки. Такое оборудование позволяет производить затяжку соединений одновременно или в строго определенной последователь-
ности, чем и достигается равномерность всех одиночных соединений, составляющих групповое [1; 2].
Для осуществления отмеченного предлагается модульная схема резьбозавертывающего инструмента с системой активного контроля усилия затяжки, которая позволяет осуществлять затяжку одиночных соединений и компоновать установки для затяжки групповых; обеспечивает полную автоматизацию процесса контроля затяжки и неразрывность во времени
Решетневские чтения
процессов затяжки и контроля, что достигается активным контролем над всем процессом. Модульная компоновка обладает простотой настройки и регулирования параметров в широком диапазоне контролируемых величин в соответствии с требованиями, предъявляемыми к резьбовым соединениям при их сборке.
Система активного контроля усилия затяжки по величине крутящего момента на ключе резьбозавер-тывающего инструмента является замкнутой, одномерной, непрерывной по характеру сигналов в регуляторе и линейной по идеализации математического описания системы активного контроля. Выбор такой системы объясняется следующими техническими и технологическими факторами: замкнутая система позволяет управлять процессом, несмотря на некоторую неопределенность сведений о внешних возмущениях; процесс затяжки резьбовых соединений непродолжителен по времени, и непрерывное поступление сигналов в регулятор повышает точность контроля процесса; система линейная, так как систему контроля процессом затяжки резьбовых соединений можно описать линейными дифференциальными уравнениями.
Проверка системы на устойчивость осуществлялась по критерию Рауса и показала, что система устойчива. Установившееся значение ошибки воспроизведения контролируемого параметра определялось при помощи коэффициентов С0, Сь С2, ..., которые вычислялись по передаточной функции для ошибки слежения замкнутой системы и ее производным:
Со = W; С =
dW„
С2 =
d W
ds 2 ds2 т. е. Хду = (С0 + С] + С2 + ...^0. Расчеты показывают, что с учетом погрешностей от внешних воздействий Хду = 0,0224q0, т. е. в установившемся режиме работы автоматической системы погрешность контроля не будет превышать 2,24 % от заданной величины [3].
Были определены технологические возможности резьбозавертывающего оборудования с системой активного контроля усилия затяжки по величине крутящего момента сравнением экспериментальных данных по точности достижения и равномерности усилия затяжки безмуфтовым пневмогайковертом с самоторможением в конце затяжки (как наиболее точного) и пневматического гайковерта с моментной муфтой (как менее точного) [1], у которого моментная муфта была заменена на предлагаемую систему активного контроля усилия затяжки. Обработка полученных
экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики [4].
Полученные результаты показали следующее: величина контролируемого момента затяжки стабильна в пределах ±9 %, что сопровождается неравномерностью усилия затяжки в пределах ±13,5 %; испытания гайковерта с самоторможением двигателя в конце затяжки хорошо согласуются с данными научно-технической литературы [1].
При испытаниях многошпиндельной (6-шпин-дельной) установки из гайковертов с самоторможением двигателя были получены аналогичные характеристики с увеличением относительных коэффициентов неравномерности момента и усилия затяжки до ум = 0,215 и YQ = 0,385, что соответствует в процентах увеличению неравномерности (по сравнению с одно-шпиндельной установкой) момента на 34 %, а усилия затяжки на 54 %.
Испытания гайковерта с системой активного контроля усилия затяжки по величине крутящего момента показали неравномерность контролируемого момента в пределах ±3 %, а усилия затяжки в ±4,5 %, что в 3 раза точнее, чем при использовании пневмогайко-верта с самоторможением двигателя, а при испытании многошпиндельной установки были получены следующие коэффициенты неравномерности: ум = 0,069 и YQ = 0,125, что в процентном соотношении соответствует увеличению неравномерности затяжки по моменту на 15 %, а по усилию на 22,6 %.
Таким образом, используя резьбозавертывающее оборудование с системой активного контроля усилия затяжки по величине крутящего момента на ключе, можно понизить неравномерность затяжки в 3 раза по сравнению с наиболее точными из применяемых на сборке многошпиндельных устройств затяжки ответственных резьбовых соединений.
Библиографические ссылки
1. Ланщиков А. В., Моисеев В. Б.Технология и оборудование автоматизированной сборки резьбовых соединений. Пенза : Пенз. гос. ун-т, 1998.
2. Иосилевич Г. Б., Строганов Г. Б., Шарловский Ю. В. Затяжка и стопорение резьбовых соединений : справ. М. : Машиностроение, 1985.
3. Устойчивость работы автоматизированных систем контроля и управления / под ред. А. П. Панюкова. М. : Энергия, 1976.
4. Дэниел К. С. Применение статистики в промышленном эксперименте : пер. с англ. М. : Мир, 1979.
V. D. Utenkov, K. I. Laletin, M. V. Utenkov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
ESTIMATION OF THREAD-WRAPPING ECQUIPMENT TECHNOLOGICAL POTENTIAL WITH THE CONTROL SYSTEM OF TIGHTENING FORCE DEPENDING ON KEY TORQUE VALUE
The article shows test results of thread-wrapping equipment with the torque-limiting clutch and with the active control system of the tightening force depending on key torque value. There has been also defined the technological potential of the equipment.
© Утенков В. Д., Лалетин К. И., Утенков М. В., 2010
