CC BY
2
10. Берг Д.Б., Ульянова Е.А., Добряк П.В. Модели жизненного цикла: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Уральского Университета, 2014. 74 с.
11. Карпов В.А. Определение ресурса деталей и узлов тягового подвижного состава по результатам инструментального и неразрушающего контроля (на примере элементов колёсной пары электровоза ВЛ80С): дис....канд. техн. наук. Москва; 2019. 131 с.
12. Тульский М.П., Окунев Д.В., Литвинов И.П. Технология проведения квалификационных испытаний средств неразрушающего контроля. Классификация средств ультразвукового контроля // Территория Нефтегаз. 2015. №12. С. 86-92.
13. Аширов Э.Н., Соргутов И.В. Оценка технического состояния металлических конструкций неразрушающим методом контроля // Вестник науки. 2023. №3(60). С. 334-341.
14. Супуева А.С. Снижение дефектности межвитковой изоляции обмоток низковольтных асинхронных электродвигателей: дис....канд. техн. наук. Томск; 2016. 121 с.
15. Пыхтин В.В. Исследование влияния конструктивных и эксплуатационных факторов на надежность обмоток асинхронных двигателей: дис. ... канд. техн. Томск; 1976. 221 с.
Шевкунова Анастасия Владимировна, канд. техн. наук, доцент, nastya3051990@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Мирошниченко Екатерина Евгеньевна, канд. техн. наук, доцент, ekaterinailiasova@rambler.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
IMPROVING THE EFFICIENCY OF FACTORY REPAIR OF TRACTION MOTORS A.V. Shevkunova, E.E. Miroshnichenko
Reliability and efficiency of the use of traction rolling stock are the determining parameters for the technical and economic development of railway transport. About 20% of the total costs of the railway industry are for maintenance and repair, since the technical condition of each unit of rolling stock is a fundamental element of traffic safety. According to research, more than 60% of malfunctions of technical facilities during operation are in direct correlation with locomotive failures that occurred due to poor quality of maintenance and repair.
Key words: traction electric motor, factory repair, repair stages, existing problems, quality improvement, efficiency.
Shevkunova Anastasia Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, nas-tya3051990@mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Miroshnichenko Ekaterina Evgenievna, candidate of technical sciences, docent, ekateri-nailiasova@rambler.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
УДК 621.774.8
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-569-573
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА НА ВЕРШИНЕ ГОФРА СИЛЬФОНА
А.С. Масленникова, А.А. Шаров
В работе рассмотрена двухэтапная технология формообразования бесшовного цилиндрического сильфона. Приведены аналитические формулы для расчета требуемых для формообразований давлений и получаемых толщин материала в области вершины внешнего диаметра сильфона. Приведены результаты расчетов по аналитическим формулам. Произведено сравнение и дана оценка полученных результатов.
Ключевые слова: сильфон, технология, формообразование, стесненный изгиб.
Работа посвящена исследованию технологии изготовления сильфонов трубопроводных систем летательных аппаратов эластичной средой с применением технологии стесненного изгиба. В исследовании рассматривается технология формообразования бесшовного цилиндрического сильфона, представленного на рис. 1.
S » Í
АМ)
/ с L,
U
2J
Рис. 1. Бесшовный цилиндрический сильфон: 1) - наружный диаметр; й - внутренний диаметр; йв - внутренний диаметр бортика; п - количество гофр; Ь0 - длина сильфона; - длина гофрированной части; Ь2 - длина бортика; £ - шаг гофрировки; с - ширина гофра сильфона;
50 - толщина заготовки
Геометрические параметры бесшовных цилиндрических сильфонов варьируются в широком диапазоне значений. Максимальное рабочее давление может достигать до 60 МПА.
Поскольку в исследовании наибольший интерес представляет характер распределения толщины в области вершины внешнего диаметра, где при изготовлении изделия присутствуют значительные утонения, будем рассматривать только гофр сильфона и процесс его формообразования в несколько этапов.
На первом этапе будет осуществляться набор длины образующей. На втором этапе набранный избыток материала будет посаживается в матрицу. Возможность формования изделия в два этапа будет обеспечиваться за счет разъемной секционной матрицы.
Для оценки методик и технологий изготовления сильфонов были рассмотрены работы Е.И. Ис-аченкова [1], В.А. Барвинка [2], А.Н. Кирилина [3], Л.Е. Андреевой [4], В.И. Феодосьева [5] и других [69]. Исследовав и проанализировав работы известных авторов, был сделан вывод, что метод аналитического расчета параметров изготовления исследуемой детали Е.И. Исаченкова наиболее подходит для взятия за основу.
Расчет будет производиться для заготовки из стали марки Х18Н9Т для изделия с геометрическими параметрами, представленными в таблице, при параметрах профиля матрицы в области вершины внешнего диаметра сильфона на первом этапе, представленных на рис. 2.
Геометрические параметры рассматриваемого сильфона
D, мм d, мм dB, мм n ¿o, мм L±, мм ¿2, мм t, мм с, мм s0, мм
85 60 65 16 89 5 7,2 4,8 2,8 0,3
Идеальными условиями, обеспечивающими неизменность толщины стенки заготовки при формообразовании гофра будут такие, когда £1 + £3 = 0 или £2 = 0. Где £х - тангенциальная деформация, £2 - меридиональная деформация, £3 - деформация в радиальном направлении.
Давление qn со стороны пуансона (6), требуемое для формообразования, может быть определено на основании следующих исходных зависимостей (1, 2, 3):
Рис. 2. Геометрические параметры профиля матрицы на первом этапе Соотношения Лапласа:
Яп
7Т + —= —, (1)
где и а2 - компоненты главных напряжений, МПа;^ - наружный радиус сильфона, после его формообразования, мм.
Условия совместности:
£2=£1^Z-—. (2)
Условия пластичности =^<7-1 в предположении, что:
а2 «0; a3 = qn, (3)
Коэффициент в учитывает влияние среднего главного напряжения а2 и может изменяться в пределах от 1,0 до 1,15. Максимальное значение коэффициента в имеет место при плоском деформированном состоянии, когда видом напряженно-деформированного состояния является сдвиг.
Дополнительного условия (4), полученного из рассмотрения равновесия отсеченной части оболочки:
Чп [Rj - (Ri -r2)2] ^ =-^-' (4)
где aí, a2, a3 ~qn - компоненты главных напряжений, МПа; и r2 - радиусы кривизны гофра в радиальном и меридиональном направлениях, мм.
Выражение для определения действительной толщины стенки волны сильфона (5), устанавливаемой из условия постоянства объема:
2s0R0 f(2+^)r2+2r1l
s =---^-— (51
1 (2R0 + h)[it(r2+r1) + 2a]' KJ
где Ah - смещение заготовки в меридиональном направлении при формообразовании одной волны гофра, мм; h - высота гофра после формообразования, мм; R0 - радиус проходного сечения оболочки или исходной цилиндрической заготовки, мм; г1 - радиус профиля волны гофра на матрице в меридиональном направлении, мм; а - прямолинейная часть гофра, мм;
В результате совместного решения приведенных соотношений выражение для определения давления со стороны эластичного пуансона (6), принимая во внимание выражение для определения s¡ с учетом степенной (a¿ =Аеа) аппроксимации диаграмм истинных напряжений, имеет вид:
Ah\
2 ¡3A£as0R0
r[(l,14-A^)r2 + l,14r1 + a]x2
[(2+?b+2J i RF^ +ч
„ = _-I----_ х _Х 4 4 Г1> ' '_1 ((Л
Яп [ф2 +Г1) + 2а](2Я0 + й) С2Л (1Д4-|)Й2+1Д4Г1+^ - (Й1 -г2)2] ' ^ *
(«о + (2+^)Г2 + 2Г1 ]
Анализ условий «посадки» набранной образующей на первом этапе сводится к рассмотрению задачи о пластическом деформировании цилиндрической оболочки известного радиуса, находящейся под действием внешней равномерно-распределенной нагрузки. Таким образом необходимое давление со стороны эластичного пуансона и толщина материала в области вершины внешнего диаметра могут быть определены по формулам (7, 8):
гп8,.ап[
\а0г0 ).
г ib
Ов +
(7)
пч
где г0 - радиус волны на начальном этапе посаживания, мм; а0 - угол волны на начальном этапе посажи-вания, рад, г1 - радиус волны на конечном этапе посаживания, мм; - угол волны на конечном этапе посаживания, рад; П - модуль упрочения, МПа; Ь - ширина волны посаживаемого материала, мм.
Расчеты выполнены для процесса изготовления сильфона по разработанной двухэтапной технологии и для процесса изготовления сильфона по традиционной одноэтапной технологии.
Рассчитанное значение требуемого давления на первом этапе разработанной технологии составило 193 МПа, толщина изделия в верхней точке полученного профиля составила 0,213 мм. Рассчитанное значение требуемого давления на втором этапе разработанной технологии составило 240 МПа, толщина изделия в верхней точке полученного профиля составила 0,296 мм.
Таким образом, давление, необходимое для формирования гофра сильфона в два этапа выше, чем при формовке по традиционной схеме, что можно связать с необходимостью формирования рельефа при небольших радиусах в плане (г = 350) на первом переходе и необходимостью увеличенного давления на втором переходе для окончательного формирования вершины рифта за счет расправки волны избыточного материала.
Таким образом, исследование показало, что использование двухэтапной технологии изготовления сильфона позволяет получить более равномерную толщину стенки готового изделия.
Список литературы
1. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967. 367 с.
2. Барвинок В.А. Высокоэффективные технологические процессы изготовления элементов трубопроводных и топливных систем летательных аппаратов / В.А. Барвинок, А.Н. Кирилин, А.Д. Комаров, В.К. Моисеев, В.П. Самохвалов, Ю.В. Федотов. М.: Наука и технологии, 2002. 394 с.
3. Кирилин А.Н. Разработка и исследование технологии формовки рифтов эластичной средой на трубах большого диаметра / А.Н. Кирилин, А.Д. Комаров, В.К. Моисеев, Ю.В. Федотов // Проблемы машиностроения и автоматизации. М.: 2000. №1-2. С. 64-68.
4. Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. М.: МАШГИЗ, 1962. 456 с.
5. Феодосьев В.И. Упругие элементы точного машиностроения. М.: Оборонгиз, 1949.
456 с
6. Moiseyev V.K., Sharov A.A., Gromova E.G., etc. Results of the sheet parts curved edges constrained bending with elastomer // Key Engineering Materials. 2017. V. 746. P. 285-289.
7. Gromova E.G., Eskina E.V. Research of the parts pressing process using the elastic media pressure // Key Engineering Materials. 2016. V. 684. P. 273-277.
8. Gromova Ye.G., Bakanova A.G. Research into contact interaction of an elastic tool during rotational pattern cutting of sheet parts // Key Engineering Materials. 2016. V. 685. P. 408-412.
9. Lomovskoi O.V., Moiseev V.K., Plotnikov A.N., etc. Material stress strain behaviour and elastomer pressure under constrained bending of sheet edges // Russian Aeronautics. 2015. V. 58 (1). P. 81-87.
Масленникова Анна Сергеевна, аспирант, maslennikova.ssau@mail.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева,
Шаров Андрей Алексеевич, канд. техн. наук, доцент, aa. scharov@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
EVAL UATION OF THE POSSIBILITY OF OBTAINING A UNIFORM DISTRIBUTION OF MATERIAL AT THE TOP OF THE BELLOWS CORRUGATION
A.S. Maslennikova, A.A. Sharov
The paper considers a two-stage technology of forming a seamless cylindrical bellows. Analytical formulas are given for calculating the pressures required for shaping and the resulting material thicknesses in the area of the top of the outer diameter of the bellows. The results of calculations based on analytical formulas are presented. The comparison is made and the evaluation of the obtained results is given.
Key words: bellows, technology, shaping, constrained bending.
Maslennikova Anna Sergeevna, postgraduate, maslennikova.ssau@mail.ru, Russia, Samara, Samara National Research University,
Sharov Andrey Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, aa.scharov@yandex.ru, Russia, Samara, Samara National Research University
