CC BY
67
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
быть использован без ограничений для диагностики любых объектов, где может быть обеспечено изменение давления (нагрузки) для инициирования возможных дефектов;
- обладает высокой оперативностью: временные затраты на проведение подготовительных работ и работ по техническому диагностированию существенно ниже по сравнению с традиционными методами НК.
К недостаткам, влияющим на точность измерения, можно отнести такие особенности, как: необходимость акустического контакта преобразователя с объектом контроля; повышенные требования к чистоте поверхности изделия; влияние сторонних шумов на результаты измерений; воздействие температуры и вибрации изделия и др.
Сочетание термодинамической теории образования нанодоменов в сегнетоелектричних материалах с аналитической теорией их локального пьезоэлектрического отклика на возбуждение внешним электрическим полем или при акустической эмис-
сии открывает возможности самосогласованного количественного анализа экспериментальных данных.
Развитие термодинамической теории локального реверсирования поляризации в сегнетоелектриках вблизи заряженных дефектов, позволило установить, что поверхностные дефекты имеют формы петель локального пьезоэлектрического гистерезиса, как скачки пьезоотклика и асимметрии коэрцитивных напряжений. Получены также аналитические зависимости энергии активации зародыша дефекта от механических напряжений (вибрации, ударов), его размеров и радиусы стойких доменов, в том числе от конфигурации электрических и тепловых полей внутренних дефектов и внешнего наноразмерного источника, что позволяет предварительно (прогнозирование) определить размеры нанодоменов, которые образуются вблизи дефектов, путем деконволюции экспериментальных петель гистерезиса локального пьезоэлектрического отклика.
ЛИТЕРАТУРА
1. A. Bogorosh, S. Voronov, V. Roizman, A. Bubulis, Z. Vysniauskien Defect diagnostics in devices via acoustic emission VIBR0MECHAN1KA. Journal Of Vibroengineering. December 2009. Volume 11, Issue 4. P.676-683.
2. Local Polarization Switching in the Presence of Surface Charged Defects: Microscopic Mechanisms and Piezoresponse Force Spectroscopy Observations / A.N. Morozovska, S.V. Svechnikov, E.A. Eliseev, B.J. Rodriguez, S. Jesse, S.V. Kalinin // Phys. Rev. B - 2008. - Vol. 78, № 5. -P.054101-1-17.
3. Probing the role of single defects on thermodynamics of electric-field induced phase transitions / S.V. Kalinin, S. Jesse, B.J. Rodriguez, Y.H. Chu, R. Ramesh, E.A. Eliseev, A.N. Morozovska // Phys. Rev. Lett. - 2008. - Vol. 100, № 15. - P. 155703-1-4.
4. Direct Imaging of the Spatial and Energy Distribution of Nucleation Centers in Ferroelectric Materials / S. Jesse, B.J. Rodriguez, S. Choudhury, A.P. Baddorf, I. Vrejoiu, D. Hesse, M. Alexe, E.A. Eliseev, A.N. Morozovska, J. Zhang, L.-Q. Chen, S.V. Kalinin // Nature Materials. - 2008. - Vol. 7, № 3 - P. 209-215.
5. Y. Aushev, A. Bogorosh, Jets at low Q2 at HERA, 4th International Conference Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy // Kyiv, 3-7 September 2012, С.120.
6. Войнов А.А., Волчихина Н.И. Моделирование упругого элемента датчика давления в условиях работы с теплоносителем. / А.А. Войнов, Н.И. Волчихина. // Международная конференция «Надёжность и качество-2012» Россия. Пенза, 21-31 мая 2012. -т.1 .-с.217-221.
7. Байдаров С.Ю. Особенности технологий производственного контроля изделий электронной техники // Международная конференция «Надёжность и качество-2 012» Россия. Пенза, 21-31 мая 2012. -т.1 .-с.38 - 41.
8. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-37
9. Королёв С.Н. Интеллектуальные информационно-измерительные системы / С.Н. Королёв/ Международная конференция «Надёжность и качество-2003» Россия. Пенза, 26 мая - 1 июня 2003. -с.295-296.
УДК 621.932.4
Макаров В.Ф., Ширинкин В.В., Мешкас А.Е.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ
Введение
Надежность и работоспособность, как правило, являются ключевыми факторами
технических систем, определяющими технико-экономическую, технологическую и экологическую эффективность их функционирования в реальных условиях эксплуатации. Характерными и многочисленными представителями технических систем являются мобильные энергетические средства, адаптированные для работы в различных областях и направлениях науки и техники. По уровню напряженности режимов и условий эксплуатации в общей группе транспортно-технологических машин и комплексов можно выделить:
средства доставки грузов различного назначения;
грузоподъемные и подъемно-транспортные машины и механизмы;
другие специальные машины.
Актуальность широких исследований надежности и работоспособности технических систем
определяется интенсивным развитием триболо-гических направлений в машиностроении, открытием явления «избирательного переноса», обоснованием нанотехнологий и практической реализацией безызносных режимов работы ресурсоопределяющих сопряжений машин и механизмов и использованием
в конструкциях различных типов новых композиционных материалов. Наибольшую приоритетность, при этом, составляют всесторонний анализ рисков потенциальных отказов как на этапе проектирования так и на этапе разработки технологических решений и экспериментальная оценка определяющих параметров надежности и функциональности техники с учетом реальных условий эксплуатации. [1, 2]
Выбор объекта, условий и других параметров исследований обусловлен особенностями
корреляции входных и выходных факторов три-бологической системы, которая в свою очередь, определяет конструктивно-технологическую структуру машин. Отличительной особенностью данных условий для узлов авиационных двигателей, является работа при тяжелом воздействии климатических факторов внешней среды, с учетом существенной разницы и резких перепадов температур на разных высотах, воздействие влаги и ультрафиолетового излучения, широкого спектра динамических нагрузок и вибраций, температурного воздействия газового и воздушного потока и др. Отмеченные условия эксплуатации являются в большинстве случаев определяющими факторами снижения трибологических параметров и ресурса машин. [3, 4]
Цель исследований - повышение надёжности и работоспособности технических систем путем повышения качества и стабильности технологического процесса перфорации и фрезерования звукопо-глащающих конструкций из композиционных материалов.
Актуальным и востребованным направлением модернизации авиационно-космической продукции на сегодняшний день является применение полимерных композиционных материалов в отработанных вариантах конструкций из металлических материалов.
Несмотря на то, что с момента «официального» открытия углеродных нанотрубок прошло уже почти 20 лет (некоторые ученые полагают, что нанот-рубки наблюдали не в 1991 году, а значительно раньше, еще в начале 50-х годов ХХ века), экспериментальные и теоретические исследования данной аллотропной формы углерода по-прежнему остаются «горячей» темой в науке. Как показали многочисленные исследования, углеродные нанот-рубки за счет своих уникальных физических свойств могут оказаться очень полезными в самых разнообразных областях человеческой деятельности: микроэлектронике, биомедицине, конструировании высокопрочных конструкций, создания нано-двигателей и т. д. [5]
Прогрессивные свойства композиционных материалов позволяют повысить эксплуатационные характеристики конечного изделия. Также особенности, технологического процесса получения деталей из полимерных композиционных материалов, позволяют, уменьшить объем последующей механической обработки, путем получения сложных профильных поверхностей при формовании деталей. В настоящее время в связи с поэтапно вводимыми санкциями еще более актуальными становятся вопросы как проектирования и изготовления композиционных материалов так и их обработки.
Но, несмотря на то, что получаемые в процессе полимеризации детали и сборочные единицы имеют окончательно сформированный профиль, потребность в механической обработке остается. Наиболее распространенными методами обработки композиционных материалов является механическая (лезвийная) обработка. Одной из основных причин ограниченного применения немеханических методов формообразования отверстий, таких как гидравлическая струйная, электрофизическая или лазерная обработки заключается в том, что многие детали и сборочные единицы имеют требования по обеспечению формообразования глухих отверстий. Второй, немаловажной, причиной является негативное влияние на композиционный материал воды или других жидкостей и высоких температур. [6]
Основная часть.
При механической обработке, на высоких скоростях резания (свыше 20м/мин, при сверлении отверстий диаметром до 6мм), происходит резкое увеличение температуры в зоне резания, что приводит к изменению структуры матрицы и налипанию связующих смол на режущие кромки инструмента, ухудшению отвода теплоты из зоны резанья, повышенному износу режущего инструмента и деструкции ПКМ в зоне резанья. По результатам исследования снижение механически:': свойств ПКМ марок
ВПС-33, ВПС-34 и ПУ-4Э-2М начинается, в среднем, при температурах выше 150 °С. [7]
Присутствие полимерных веществ в материале и их деструкция, возникающая под действием механических усилий и термических воздействий, приводит к уникальным явлениям, которые возникают в зоне резанья.
В общем случае, характер процесса резанья определяется видом использованной основы (наполнителя). Для всех видов волокон характерно линейно-упругое деформирование с последующим разрушением. Углеродное волокно и стекловолокно отличаются хрупкостью при разрыве под действием различных нагрузок: изгибающих, растягивающих и срезающих.
Механическая лезвийная обработка конструкций из ПКМ, как правило, заключается в снятие технологического припуска по контуру детали, поверхностном фрезеровании, перфорировании поверхности, сверлении отверстий и точении. Процесс лезвийной механической обработки конструкций из ПКМ значительно отличается от обработки традиционных металлических конструкций, представляя собой, в сущности, стирание материала.
По данным ученых Барнаульского Государственного Технического Университета, при сверлении композитов, распределение упругих отжатий отличается от упругих деформаций при сверлении металлов: в зависимости от направления, плотности армирующих волокон, общего характера распределения фаз волокно - наполнитель, упругие деформации в различных направлениях различны. Это может приводить к возникновению достаточно больших отклонений от заданной геометрической формы обрабатываемой поверхности [6].
К инструменту для обработки деталей из углепластиков, стеклопластиков, сотовых и трубчатых конструкций предъявляются высокие специфические требования. Проблемы, характерные для обработки деталей из ПКМ: расслоение деталей, перегрев, образование заусенцев, абразивный износ режущего инструмента. Свойства полимерных матриц не оказывают прямого влияния на выбор режущего инструмента. Процесс резанья матрицы характеризуется низким модулем упругости, малой прочностью, высоким относительным удлинением при разрыве и, что важнее всего, низкой термостойкостью полимеров. Последняя существенно ограничивает допустимую производительность резанья всего композиционного материала с полимерным связующим. Принимая во внимание, что расплавленный материал матрицы может налипать на режущую кромку инструмента и как следствие ухудшать отвод теплоты и повышать скорость износа инструмента. При подборе оптимального режущего инструмента основное значение имеет вид наполнителя полимерного композиционного материала. Для углепластиков и стеклопластиков рекомендуется использовать режущий инструмент, изготовленный с применением вольфрамокобальтовых сплавов, аналогичных покрытий и режущий инструмент с применением алмазов. Примеры режущего инструмента, изготовленного с применением алмазов, представлены на рис. 1. [8]
Рисунок 1 - Бор с алмазным покрытием (гальваническое) фирмы Supfir, с диаметром рабочей части -2,0 мм, алмазный порошок от 80/63 до 125/100 мкм (изображен слева) и бор со спеченной алмазной головкой диаметром рабочей части - 1,6 мм, характеристики алмазного порошка 160/125 или 200/160
мкм (изображен справа)
Одним из перспективных направлений производства изделий из полимерных композиционных материалов является изготовление конструкций обладающие свойствами заглушать шумы. Благодаря этому свойству конструкции из полимерных композиционных материалов организовано производство звукопоглощающих панелей для авиационных двигателей типа ПС-90, ПС-90-А, ПС-90А2, ПД-14 и др.
Е (2:1)0^(2}
©
ÜÍ1
¡¿7j2]
Звукопоглощающие конструкции содержат множество отверстий, большую часть которых составляют отверстия 01,6 Н16 и 02 Н16. Отверстия 01,6 Н16 и 02 Н16 имеют зависимые позиционные допуски и предназначены для обеспечения снижения звукового давления вызываемого работой авиационного двигателя (см. рис. 2).
Рисунок 2 - Схема расположения отверстий 02 Н16 с зависимыми позиционными допусками на сборочной
единице двигателя ПС-90-А2
Основными материалами кожухов является пре-прег (предварительно пропитанный, полимерным связующим, материал) стеклотекстолита марки ВПС-33 и препрег на основе углеродной ленты ПУ-4э-2м. Препрег стеклотекстолита марки ВПС-33 получается путем пропитки стеклоткани марки Т-10-14 или Т-10-80 по ГОСТ 19170 эпоксидным связующим марки ЭНФБ-2м по ТУ 1-595-25-4 94. Пре-прег предназначается для изготовления средне- и слабонагруженных деталей и агрегатов, работающих в интервале температур от минус 60°С до плюс 100°С. Препрег ПУ-4э-2м представляющий собой углеродную ленту ЭЛУР-П-А, ЭЛУГ-0,08ПА по ГОСТ 28006, пропитанную эпоксидным связующим ЭНФБ-2м и предназначенный для изготовления деталей и агрегатов конструкционного назначения, работающего в интервале температур от минус 60°С до плюс 150°С.[9]
В рассматриваемых кожухах основной трудностью в рамках выполнения требований к качеству отверстий 01,6 и 2,0 мм является перерезание материала перегородок ячеек и как следствие поломка режущего инструмента и попадание фрагментов режущего инструмента во внутренние полости конструкции, что может являться потенциальным риском функционирования системы и соответственно, надежности работы конструкции. Данная ситуация возникает из-за необходимости обеспечения требований позиционного расположения отверстий 0 1,6 и 2,0 мм и невозможность обеспечения точного позиционирования режущего инструмента, перпендикулярно плоскости детали, при сверлении с применением машины сверлильной, ручной, пневматической, марки СМ 21-6-12000. В связи с этим, также, существует актуальная проблема по повышению производительности процесса перфорации кожухов и влияния вредных факторов на здоровье человека.
Последовательность решения вышеуказанных проблем, выглядит следующим образом:
1. При сверлении отверстий 01,6 и 2,0мм., используются сверла марки y/xb REF 1016 (HSSCO), производства компании IZAR (Испания)
[10] и пневматическую, ручную дрель марки СМ 21-6-12000.
2. В ходе опытно промышленных испытаний, эмпирическим путем определена оптимальная скорость резанья, с применением сверл фирмы IZAR которая составила 6000 об/мин при ручной подаче (не является постоянной, так как генерируется оператором). При перфорации с использованием ручной дрели марки СМ 21-6-12000 одним сверлом марки y/xb REF 1016 (HSSCO), в среднем, удается просверлить 155-195 отверстий, соответствующих требованиям конструкторской документации. При перфорации отверстий, выполняемой на роботизированном комплексе фирмы «KUKA», одним сверлом марки y/xb REF 1016 (HSSCO), в среднем, удается просверлить 1990-2010 отверстий, соответствующих требованиям конструкторской документации. Необходимо отметить, что при использовании роботизированного комплекса кроме существенного повышения производительности производственного процесса, минимизируется проблема поломки сверл и наличия посторонних предметов в элементах конструкции. В результате опытно промышленных испытаний установлено, что количество случаев поломки сверл при проведении процесса перфорации с помощью роботизированного комплекса KUKA снизилось в три раза по сравнению с выполнением процесса перфорации оператором, использующую ручную пневматическую машину СМ 21-6-12000, что непосредственно влияет на повышение надежности конструкции в целом. Это обеспечивается точным (перпендикулярным) позиционированием шпинделя относительно плоскости обрабатываемой поверхности и увеличением скорости резанья более чем в два раза.
3. Следующим этапом является проведение опытно промышленных испытаний на образцах, с целью подбора режущего инструмента, работающего на максимальных скоростях резанья, возможных для роботизированного комплекса KUKA и отработка операций фрезерования для повышения эффективности производственного процесса в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамов О.В. Существует ли в нашей стране проблема надежности? //Труды международного симпозиума Надежность и качество, Пенза: ПГУ, т. I, 2014. C. 5-6.
2. Юрков Н.К. Риски отказов сложных технических систем.// Надежность и качество сложных систем. 2014. В 1 (5). С. 18-24.
3. Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. Методология управления качеством сложных систем. //Труды международного симпозиума Надежность и качество, 2014. т. 2. С. 377-379.
4. Юрков Н.К. К проблеме обеспечения безопасности сложных систем.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. т. 1. С. 105-107.
5. Гастёнина Л.В., Лапшин Э.В., Селиванов В.Ф., Таньков Г.В., Беликов Г.Г. Термоэлектрический эффект в углеродной нанотрубке.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. т. 2. С. 88-89.
6. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов. // журнал «Наукоёмкие технологии в машиностроении».М., Издательство Машиностроение», В7(37), 2014, с.3-8
7. Отчет УНИИКМ по НИР В934-051-011-2010 «Исследование прочности и устойчивости трубчатых панелей из стекло- и углепластиков», с. 4
8. Кочегаров И.И. Обзор методик получения нанопорошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 426-428.
9. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
10. Официальный сайт URL: http://www.sapphire.ru (дата обращения 20.03.2015)
11. Выписки из требований ТУ1-595-10-84 6 на препрег ВПС-33 и ТУ 1-595-43-500-96 на препрег ПУ-4э-2м.
12. Official website "IZAR CUTTING TOOLS" URL: http://www.izartool.eom/es//produetos.html (data obrashhenija 20.03.2015)
13. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
14. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
15. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. В 3. С. 87.
16. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. В 7. С. 3-10.
17. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. В 1. С. 33-54.
УДК 621.883 (Û88.8)
Шуваев В.Г., Шуваев И.В., Каримова В.В.
ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Резьбовые соединения являются наиболее распространенным видом разборных соединений, которые во многом определяют надежность и безопасность конструкции. Важнейшим параметром качества резьбового соединения является сила затяжки. Сила затяжки создает заданное контактное напряжение на стыке соединяемых деталей, которое должно обеспечить необходимую плотность и герметичность стыка при действии на соединение внешних сил. Необходимую силу затяжки наиболее часто обеспечивают приложением к гайке или болту крутящего момента, значение которого контролируется с помощью динамометрического ключа, однако метод контроля создаваемой осевой силы по моменту является косвенным и имеет погрешность 25-40% [1].
Работа совершенная прикладываемым моментом затяжки расходуется на создание силы затяжки и на преодоление сил трения, при этом по различным оценкам на противодействие силам трения затрачивается от 70 до 95% работы. Силы трения в формируемом резьбовом соединении являются нестабильными и зависят от коэффициента трения в резьбе, коэффициента трения между поверхностями контактирования головки болта, гайки и шайбы с собираемыми деталями и от качества и геометрии контактирующих поверхностей. Соответственно, для повышения эффективности процесса необходимо снижать силы трения, что позволит снизить силовые требования к сборочному оборудованию, а для повышения достоверности контроля необходимо снижать влияние сил трения на результаты измерения.
Одним из решений проблемы обеспечения качества резьбосборочных операций является более эффективное использование средств контроля и диагностирования на стадии подготовки резьбо-сборочных операций. При сборочных операциях для контроля качества резьбовых соединений чаще
всего применяют средства, в основу которых заложен принцип измерений прикладываемого крутящего момента: это динамометрические и предельные ключи, резьбовые динамометры и т.д., однако их технологические возможности недостаточны для оценки всей картины процесса нагружения резьбовых соединений. Более достоверные результаты получают при учете одновременно всех параметров затяжки резьбовых соединений, для чего применяют конструкции контрольно-диагностических стендов, позволяющие измерить одновременно все используемые при затяжке резьбовых соединений параметры, а так же установить временную взаимосвязь между ними [2, 3].
Перспективным направлением повышения эффективности процесса сборки и контроля качества резьбовых соединений является применение ультразвука, когда наряду с основными движениями, предусмотренными технологической схемой сборки, деталям сообщаются колебания ультразвуковой частоты. Введение ультразвука в зону контакта оказывает существенное влияние на характер фрикционного взаимодействия и на его основные показатели. Механизм воздействия ультразвука на силы трения заключается в изменении кинематических условий контактирования поверхностей, а также в изменении характера напряженного состояния металла в зоне трения. Установлено, что в зависимости от схемы подведения колебаний при оптимальных амплитудах и от величины удельных нагрузок коэффициент трения снижается в 2 - 4 раза [1, 4].
Для каждой крепежной детали можно рассчитать и изобразить графически зависимость между прикладываемым моментом, коэффициентом трения, величиной силы затяжки и пределами текучести и прочности. Разработан алгоритм ультразвуковой сборки резьбовых соединений (рис.1), в соответствии с которым затяжку производят с использо-
