CC BY
35
problems of search/detection radiomarkers - PR in the search area, characterized by some maximum range Rmax search, you must define the required parameters of elements of the search system (KM and OL). A critical impact on the solution of the problem search also can create an environment of proliferation of CS and OS (total area search). It should be noted that the elements of the search system developers can have an impact, while environment settings, General, random, can only be approximately determined by the researchers and cannot be changed latter.
Keywords: amplitude parameter generation, wavelength, signal power, passive reflection of the parametric scatter-er, flow, frequency.
УДК 621.048.35
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОСИЛОВОЙ ОБРАБОТКОЙ МАЛОЖЕСТКИХ ДЛИННОМЕРНЫХ ВАЛОВ
© 2016
Д. Ю. Воронов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
О. И. Драчев, доктор технических наук, профессор кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
К. А. Репин, аспирант кафедры
«Оборудование и технологии машиностроительного производства»
Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Аннотация. Представлена система автоматического управления термосиловой обработки многоступенчатых маложестких валов, построенная по принципу многоканальной системы управления. Приведен алгоритм работы системы автоматического управления операцией термосиловой обработки, учитывающий характерные изменения параметров в функции температуры. Описан процесс термосиловой обработки с использованием автоматизированной системы управления по предлагаемому способу, при котором заготовка получает заданные физико-механические свойства и равно напряжённое состояние материала по сечению к длине детали. Описан процесс пластической деформации при термосиловой обработке, позволяющий устранить напряжения, полученные заготовкой на предыдущих операциях, то есть исключить технологическую наследственность, в то же время управляемый процесс охлаждения, когда температура стабильна по всей длине, способствующий формированию равномерных остаточных напряжений по всему объёму детали. Описаны режимы и параметры управления системой автоматического управления термосиловым воздействием на предполагаемую обрабатываемую деталь с учетом получения заданных параметров обрабатываемого образца и следствия обработки с использованием предлагаемой системы автоматического управления термосиловой обработки, при которых предполагаемая дальнейшая механическая обработка при равномерном снятии металла относительно оси вала также не приведёт к короблению последнего. Выводом к этому может послужить то, что представленная схема автоматического управления позволяет исключить из технологического процесса изготовления маложесткого длинномерного вала все промежуточные стабилизирующие отпуски, а термосиловую обработку проводить при стандартной термообработке (закалке, отпуске), а также позволяет в несколько раз повысить производительность изготовления маложестких длинномерных валов, исключить коробление, существенно повысить точность и снизить себестоимость обработки.
Ключевые слова: коробление, маложесткий вал (МЖД), система автоматизированного управления (САУ), термосиловая обработка (ТСО).
В современном машиностроении, при обработке маложестких деталей (МЖД) типа «Вал», все чаще находит применение операция термосиловой обработки (ТСО). Данная операция заключается в создании осевой пластической деформации при термообработке (закалке, отпуске) МЖД. Существенным преимуществом применения операции ТСО является снижение уровня и равномерное распределение внутренних напряжений в материале маложесткого вала, причем зачастую наблюдается осевая ориентация внутренней структуры заготовки. Такой эффект при-
менения ТСО позволяет повысить точность МЖД и увеличить в несколько раз производительность ее изготовления, за счет замены 5-6 промежуточных отпусков при существующей технологии, одной ТСО по новой технологии.
Для достижения данного эффекта, необходимо управлять параметрами ТСО непосредственно в ходе обработки. В процессе проведения операции ТСО изменяются следующие параметры: температура, величина продольной и поперечной деформации. Данное изменение связано с изменением физико-
22
механических свойств материала заготовки, при изменении температуры в ходе обработки. Кроме этого, величина изменения продольной и поперечной деформаций напрямую связана с геометрическими параметрами МЖД - длинной и площадью поперечного сечения. При этом следует учитывать данные изменения для каждой ступени маложесткого вала в отдельности. Поэтому управление данным комплексом взаимосвязанных параметров в ходе ТСО возможно только с применением САУ данным процессом.
Процесс пластической деформации, лежащий в основе термосиловой обработки (ТСО) имеет ряд особенностей [1, 2, 5, 10-20]. Одна из них - это зависимость сопротивления деформации в данный момент времени от истории деформации - технологической наследственности, т. е. от закона развития деформации во времени. Сопротивление пластической деформации нельзя задать в виде с=/(е), т. е. как функцию от степени деформации при данной фиксированной температуре. Если достичь заданной о = 0,2 % и далее обеспечить е = const, то напряжение будет уменьшаться, хотя степень деформации останется неизменной. Это свидетельствует о том, что единой формулы типа с=/ (е, е ) не существует. Существующие уравнения моделей неупругих тел и их решения показывают, что напряжение с не определяется значением е в данный момент времени, а зависит от функции скорости деформации E(t). Допущение, что время релаксации постоянно для металлов, не соответствует экспериментальным данным. Нельзя считать известной функцию с=/(е, е ,t) , если в заданный момент времени известны величина е и скорость s деформации, и температура Т0. Деформация до определенной величины может быть осуществлена различными путями, т. е. при одной и той же величине деформаций напряжения имеют существенно иные величины.
Сами факты ползучести и релаксации показывают, что нет единой функции с = / (е, Е ,t), а попытки получить такого рода формулы обречены на неудачу. В чем тут суть вопроса. На участке установившейся податливости при е = const степень деформации возрастает, а с остается постоянным. Если бы при е = const напряжение с было бы функцией е, то была бы достигнута величина е, соответствующая данному с, и податливость не происходила. Однако это не верно. При релаксации е = const и Е = const = 0, а с, тем не менее, изменяется, от начальной может быть очень большой величины до весьма малых величин. Понятно, что если бы имело место с=/( е , е ), то при е = const получили бы и с = const, т. е. релаксация не происходила бы. Если за время t произошла деформация е0, то с не определяется ни величиной е; ни вели-
чиной е0, так как И не является функцией двух и более переменных, а зависит от всей функции s(t).
Целесообразно остановиться на технологических проблемах, связанных с управлением ТСО (отпуск, нормализация и т. д.) с учетом прочностных характеристик и физмехсвойств обрабатываемого материала [7, 8]. Для минимизации уровня остаточных напряжений необходимо управлять текущими параметрами процесса ТСО. Трудность в выборе управляемых параметров состоит в том, что нет однозначных зависимостей между текущими и конечными параметрами в процессе ТСО. За основные (доминирующие) параметры управления были приняты - температура (Т), продольная деформация (е1), поперечная деформация (s2), скорость деформации (Е ).
Процесс термосиловой обработки необходимо разбить на три этапа - нагрузки, выстоя и разгрузки. Каждый из этапов требует своего технологического приема, в зависимости от прочностных характеристик металла. Так, существует стандартная технология таких операции как отпуск и т. д., температурный режим таких операции известен, но как правило этот режим назначается из задач металловедения, а не технологии обработки маложестких деталей, связанных с короблением. Снижение уровня остаточных напряжений, как правило, приводит к короблению деталей в процессе отпуска или отжига, а дальнейшее исправление криволинейности вводит свои неоднородные остаточные напряжения и т. д.
Целью данной ТСО является минимизация и стабилизация остаточных напряжений в продольном и поперечном направлениях длинномерной детали. Для достижения данной цели необходимо решить один из главных вопросов, при какой температуре проводить термосиловую обработку [6, 9]. Для конструкционных сталей характерно наличие участков со слабой зависимостью предела текучести от температуры, причем такие участки лежат в интервале (0,15-0,25) Tra или проходит через него, а некоторые стали (40Х), имеют участки повышенного значения предела текучести при нагреве. Для изделии из таких сталей требуется особо тщательно выбирать ту величину пластической де формации, на которую скачкообразно и локально деформируются микрообъемы металла при выходе за предел упругости, т.е. критическая деформация для различных материалов разная, но не превышает 4 %. При переходе за предел текучести одновременного охвата пластической деформацией всего объема металла не происходит, это происходит до тех пор, пока в с е микрообъемы металла не окажутся охваченными пластической деформацией критической величины. Только после этого возможна одновременная деформация всего объема материала. Данная величина зави-
23
сит от размера зерна, термической обработки, скорости и величины деформирования и т. д.
Были проведены экспериментальные исследования, в результате которых были определены оптимальные с точки зрения равномерности протекания пластической деформации технологические режимы для основных видов конструкционных материалов [3]. В результате проведенных исследований выявлена существенная зависимость равномерности деформации от степени и скорости деформации. Заметное повыешение равномерности деформирования отмечено при степенях деформации более 0,8 %. Скорости деформации более 40 мм/мин. Влияние температуры на величину равномерности деформации, помимо существенного изменения физико-механических свойств материала, обусловлено диффузионными процессами, влияние которых становится значимым при Т > 400 0С.
Процесс равномерной деформации справедлив при условии В1=цв2 , контроль же за локализацией деформации на определенном участке вала (например, в зонах и узлах пучности высших гармоник) при нагреве возможен только в поперечном сечении, т. к. измерение относительной осевой продольной деформации при ТСО невозможно из-за отсутствия технических средств измерений. Согласно разработанной технологии ТСО изделие растягивают (например, при температуре со слабо выраженной зависимостью упругости от температуры) до желаемой степени деформации с высокой скоростью, затем, если равномерность пластической деформации неудовлетворительна, участки с высокой степенью деформации быстро охлаждают, а слабо деформированные нагревают и с получением заданной деформации температуру снова повышают до прежнего значения и так повторяют до тех пор, пока не обеспечат равномерное деформирование всего объема металла по всей длине изделия, при этом скорость деформации во время охлаждения и нагрева снижают 2-3 раза. Таким образом, рассмотренный этап ТСО позволяет устранить технологическую наследственность от предыдущих операций, стабилизировать уровень остаточных напряжений в сечении и по длине изделия, создавая при этом остаточные напряжения одного знака, одновременно провести правку длинномерных заготовок, если в процессе предыдущих операции изделие покоробилось.
На втором, а особенно третьем этапе ТСО -разгрузке, могут появиться новые остаточные напряжения за счёт несовместимости упругих и пластических деформаций. Пределы текучести с понижением температуры резко возрастают, особенно в интервалах Т = (250-20)°С, а следовательно, единственно приемлемым технологическим приёмом является автоматическое управление термосиловой разгрузкой,
когда контролируется и управляется внешняя нагрузка, возникавшая, при охлаждении изделия, скорость охлаждения.
Разгрузка производится при переменном значении температуры, поэтому величина осевого усилия с целью минимизации времени релаксации и уровня остаточных напряжений изменяются в функции изменения температуры.
В соответствии с ранее сказанным был разработан алгоритм работы САУ ТСО, который представлен на рисунке 1. Данный алгоритм описывает изменение управляемых параметров температуры (Т), продольной деформации (sO, поперечной деформации (s2), скорости деформации (s ) в процессе ТСО.
САУ начинает свою работу при достижении температуры Ть что соответствует приблизительно 150-200 0С. При данной температуре система включает в работу привод осевой деформации и переходит на функционирование в режиме нагрева. В начальный момент времени происходит деформация маложесткой детали с высокой скоростью на величину 70-80 % от требуемой величины деформации. Скорость деформирования для каждого материала различна и соответствует зоне скоростей деформаций множественного скольжения. Как правило, данная зона скоростей деформации превышает 40 мм/мин. Далее САУ переключается на работу в области малых скоростей деформации, а после выхода на режим выстоя, на работу в режиме «ползучести».
При достижении температуры Т2 САУ переключается на функционирование в режиме выстоя. На данном режиме наблюдается стабилизация температуры, величины продольной и поперечной деформации, при практически нулевой скорости деформации. После равномерной деформации в осевом и поперечном направлениях маложесткого вала система переключается в режим охлаждения. Происходят изменения величин деформации в функции изменения температуры. При достижении температуры Т3, что приблизительно соответствует 100-150 0С, система останавливает свою работу.
На рисунке 2 представлена функциональная схема САУ ТСО, позволяющая управлять параметрами процесса в ходе обработки. Представленная САУ построена по принципу многоканальной системы управления с обратной связью по температуре и поперечной деформации [4]. Количество каналов может быть различным и зависит от числа ступеней маложесткого вала. Кроме этого, имеется канал управления с обратной связью общей величиной и скоростью продольной деформации.
Рассмотрим устройство и работу САУ ТСО более подробно. Базовым элементами данной функциональной схемы процесса ТСО являются многосекци-
24
онная печь 1 и стапель 2 (показан условно). Размеры секции печи 1 не одинаковы и изменяются в зависимости от длины ступеней обрабатываемого вала 3. Внутри каждой секции для контроля температуры установлены термопары 4, 5, 6. Каждая секция имеет независимый нагревательный элемент 7, 8, 9, которые создают и поддерживают необходимую температуру в каждой из секций. Для контроля величины поперечной деформации в каждой секции установлены пневмоизмерители 10, 12, 14 на опорах-призмах 11, 13, 15. Давление воздуха в пневмоизмерителях поддерживается компрессором 17, который постоянно нагнетает давление в пневмораспределительной магистрали 16, по которой оно передается пневмоизмерителям. Общее осевое усилие создает привод 18.
параметров в процессе ТСО
На рисунке 2 представлена функциональная схема САУ ТСО, позволяющая управлять параметрами процесса в ходе обработки. Представленная САУ
построена по принципу многоканальной системы управления с обратной связью по температуре и поперечной деформации [4]. Количество каналов может быть различным и зависит от числа ступеней маложесткого вала. Кроме этого, имеется канал управления с обратной связью общей величиной и скоростью продольной деформации.
Рассмотрим устройство и работу САУ ТСО более подробно. Базовым элементами данной функциональной схемы процесса ТСО являются многосекционная печь 1 и стапель 2 (показан условно). Размеры секции печи 1 не одинаковы и изменяются в зависимости от длины ступеней обрабатываемого вала 3. Внутри каждой секции для контроля температуры установлены термопары 4, 5, 6. Каждая секция имеет независимый нагревательный элемент 7, 8, 9, которые создают и поддерживают необходимую температуру в каждой из секций. Для контроля величины поперечной деформации в каждой секции установлены пневмоизмерители 10, 12, 14 на опорах-призмах 11, 13,
15. Давление воздуха в пневмоизмерителях поддерживается компрессором 17, который постоянно нагнетает давление в пневмораспределительной магистрали 16, по которой оно передается пневмоизмерителям. Общее осевое усилие создает привод 18.
В качестве осевого привода целесообразнее всего использовать гидравлический привод, так как он способен обеспечивать быстрое и бесступенчатое регулирование величины осевого усилия, способен обеспечить требуемое усилие, является компактным. Контроль величины осевой деформации осуществляется бесконтактным токовихревым датчиком линейных перемещений 19.
Работой САУ управляют многовходовые усилители-преобразователи 20, 21, программное обеспечение, установленное на персональном компьютере 22, блок управления приводом осевой деформации 26, блоки управления нагревательными элементами 23, 24, 25.
Многовходовый усилитель-преобразователь 20 представляет собой многовходовый дифференциальный усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, выполненные в едином блоке. Его функция заключается в усилении аналоговых сигналов, поступающих каждый на соответствующий вход от термопар 4, 5, 6, пневмоизмерителей 10, 12, 14 и датчика линейных перемещений 19, и преобразовании их в цифровую форму. Выходной канал усилителя-преобразователя 20 связан с USB1 портом персонального компьютера 22.
25
Рисунок 2 - Функциональная схема САУ ТСО
Многовыходной усилитель-преобразователь 21 представляет собой цифро-аналоговый преобразователь и многовыходной дифференциальный усилитель, выполненные в едином блоке. Входной канал усилителя-преобразователя 21 связан с USB2 портом персонального компьютера 22. Его функция заключается в преобразовании цифрового сигнала управления, поступающего с персонального компьютера 22 в аналоговый сигнал, его усиление и передача с соответствующего выхода либо на блоки управления нагревательными элементами 23, 24, 25, либо на блок управления проводом осевой деформации 26.
Работой персонального компьютера 22 управляет специальное программное обеспечение, содержащее необходимое математическое обеспечение, базы данных и т. д., позволяющее реализовать алгоритм проведения ТСО, для МЖД различных конфигураций и геометрических размеров, выполненных из различных материалов, с учетом постоянного изменения их свойств, при изменении температуры обработки. По сути, программное обеспечение в данном случае заменяет собой функции контроллера, задатчиков и сравнивающих устройств, необходимых для нормального функционирования САУ с обратной свя-
зью. Подробнее данный вопрос будет рассмотрен в последующих публикациях.
Блоки управления нагревательными элементами 23, 24, 25 представляют собой автоматические реостаты, позволяющие изменять нагрузку в цепи соответствующего нагревательного элемента 7, 8, 9, а соответственно, регулировать силу тока в нагревательном элементе и температуру в секции печи.
Блок управления приводом осевой деформации 26 представляет собой комплекс электрогидравлических устройств, преобразующих управляющий электрический сигнал в изменение давления в приводе осевой деформации 18, и как следствие в изменение осевого усилия.
Рассмотрим работу управляющих контуров САУ ТСО. Первый управляющий контур - контур управления температурой в секциях печи 1. В процессе обработки ТСО имеются три стадии обработки: нагрев, выстой и охлаждение.
В процессе нагрева МЖД 3 нагревается от температуры окружающей среды (Т0) до температуры закалки или отпуска (Tj) при помощи нагревательных элементов 7, 8, 9. При этом различные ступени вала, вследствие их различных геометрических параметров,
26
требуют их нагрева до температуры Т за различное время. Для реализации данного требования все нагревательные элементы имеют независимые цепи управления. Требуемая температура нагрева каждой ступени, в каждый конкретный момент времени задается программным обеспечением персонального компьютера (ПК) 22. Термопары 4, 5, 6 контролируют температуру, каждая в соответствующей секции печи, и передают сигнал, каждая на соответствующий вход многовходового усилителя-преобразователя 20. Который, усиливая и преобразовывая сигнал в цифровую форму, через порт USB1 передает его на ПК. При помощи программного обеспечения принятый сигнал сравнивается с заданным по алгоритму работы.
Полученная разность данных сигналов является управляющим сигналом, который через USB2 ПК поступает на вход многовыходного усилителя-преобразователя 21. Данный блок преобразует цифровой сигнал в аналоговый, усиливает и передает через соответствующий выход на вход соответствующего блока управления нагревательными элементами 23, 24 или 25. Данные блоки, преобразуя управляющий сигнал в изменение силы тока в нагревательном элементе 7, 8, 9, изменяют температуру в соответствующей секции. В процессе работы контура управления температурой нагрева ПК 22 осуществляет последовательный опрос каждого входа многовходового усилителя-преобразователя 20 в соответствии с алгоритмом, и соответственно последовательно выдает управляющие сигналы для исполнительных устройств. Другими словами в каждый конкретный момент времени управление производится только для одной из секций и только по одному из параметров, например - температуре. Можно сказать, что быстродействие такой системы невелико, однако процессы, происходящие при ТСО, достаточно инерционны, и время изменения параметров обработки почти на два порядка медленнее, поэтому функционирование САУ по данному алгоритму вполне оправдано, так как позволяет существенно упростить ее устройство и сделать более дешевой. При достижении каждой из секций температуры Т САУ переходит на функционирование по режиму выстоя. На данном режиме происходит выдержка МЖД при постоянной температуре в течение определенного времени. По его окончании система переходит в режим охлаждения. Работа САУ на режимах выстоя и охлаждения аналогична работе на режиме нагрева.
Второй управляющий контур - контур управления величиной поперечной деформации функционирует следующим образом.
Количество пневмоизмерителей 10, 12, 14
определяется количеством нагревательных элементов. Пневмоизмерители вмонтированы в опоры-призмы
11, 13, 15, в глубине угловой впадины, которая служит одновременно как измерительная база и как направляющая для загрузки заготовки, длина её определяется длиной секций. Опора-призма имеет в своём корпусе обитую магистраль 16 питания пневмоизмерителей воздухом, который нагнетается с определённым, заранее заданным, давлением, компрессором 17. В зависимости от изменения зазора d (между торцем бесконтактного пневмоизмерителя и наружной поверхностью заготовки 3) изменяется и расход воздуха в канале пневмоизмерителя. С изменением зазора линейно меняется и расход воздуха. Сигнал об изменении расхода поступает на соответствующий вход многовходового усилителя-преобразователя 20, который передаёт преобразованные сигналы на ПК 22. Последний формирует сигналы управления на нагревательные элементы 7, 8 ,9, аналогично контуру управления температурой, что позволяет контролировать приращение диаметров ступеней заготовки 3 на контролируемых участках с учётом знака. Программа отключает нагрев в случае утонения контролируемого участка и поддерживает температуру нагрева в тех участках, где не произошло пластической деформации всего объёма материала на одну и ту же величину, т. е., когда утонения всех контролируемых участках не будет одинаковым. После этого вся система переходит в режим выстоя, а затем охлаждения. После окончания работы при достижении наперёд заданной минимальной температуры (например, 100 °С), САУ отключается.
Третий контур управления - контур управления величиной и скоростью осевой деформации.
Величину осевого пластического деформирования заготовки, относительно стапеля, контролирует измеритель линейных осевых перемещений 19, который представляет собой токовихревой датчик и жёстко крепится на стапеле 2. Величина осевого пластического деформирования, преобразованная в электрический сигнал измерителем 19, передается на соответствующий вход многовходового усилителя-преобразователя 20. Который, усиливая и преобразовывая сигнал в цифровую форму, через порт USB1 передает его на ПК. При помощи программного обеспечения принятый сигнал сравнивается с заданным по алгоритму работы. Полученная разность данных сигналов является управляющим сигналом, который через USB2 ПК поступает на вход многовыходного усилителя-преобразователя 21. Данный блок преобразует цифровой сигнал в аналоговый, усиливает и передает через соответствующий выход на вход соответствующего блока управления приводом осевой деформации 26, провод 18 изменяет величину и скорость продольной деформации в соответствие с величиной управляющего сигнала. На режиме выстоя
27
происходит отключение контура осевого деформирования, силовой привод 18 приходит в режим торможения, замыкая механизм захвата 27 на стапель 2. В этом режиме обеспечивает равенство температуры нагрева заготовки по её всей длине в течение заданного времени выдержки, что обеспечивает осевую деформацию в материале и ориентацию зёрен в направлении силового поля. При остывании принцип работы системы аналогичен режиму нагрева. После достижения заданной температуры данный контур также отключается.
В процессе термосиловой обработки с использованием автоматизированной системы управления по предлагаемому способу заготовка получает заданные физико-механические свойства и равнонапряжённое состояние материала по сечению и длине детали.
Одновременно процесс пластической деформации при термосиловой обработке позволяет устранить напряжения, полученные заготовкой на предыдущих операциях, т. е. исключить технологическую наследственность.
В то же время управляемый процесс охлаждения, когда температура стабильна по всей длине, способствует формированию равномерных остаточных напряжений по всему объёму.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронов Д. Ю., Шевелев И. В., Логинов Н. Ю. Обзор существующих и перспективные тенденции развития технологий изготовления маложестких валов. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». Выпуск 3. Том 8. Одесса : КУПРИЕНКО, 2012. 96 с.
2. Воронов Д. Ю., Репин К. А., Шевелев И. В. Обзор существующих и перспективные тенденции развития технологий изготовления ходовых винтов. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Выпуск 1. Том 2. Одесса : КУПРИЕНКО, 2013. 4 с.
3. Воронов Д. Ю., Репин К. А., Шевелев И. В. Описание конструкции и принципа работы лабораторной установки для проведения экспериментальных исследований по термосиловой обработке длинномерных маложестких деталей. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научнопрактической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Выпуск 1. Том 2. Одесса : КУПРИЕНКО, 2013. 5 с.
4. Воронов Д. Ю., Репин К. А., Шевелев И. В. Разработка функциональной схемы системы автоматизированного управления ТСО многоступенчатых маложестких валов. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Выпуск 1. Том 2. Одесса : КУПРИЕНКО, 2013. 4 с.
5. Воронов Д. Ю., Репин К. А., Шевелев И. В. Анализ существующих технологий изготовления стальных фасонных профилей высокой точности и направления их совершенствования. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Выпуск 1. Том 2. Одесса : КУПРИЕНКО, 2013.4 с.
6. Манило И. И., Городских А. А., Клочков А. С., Андрюкова Н. А. Адаптивное управление процессом холодной правки торсионных валов. Сборник: Достижения науки - агропромышленному производству. Материалы LIII международной научнотехнической конференции. под редакцией П. Г. Свеч-никова. Челябинск, 2014. С. 58-64.
7. Асланян И. Р., Бубнов А. С., Емельянов В. Н., Исаев А. Н., Зайдес С. А., Копылов Ю. Р., Кропоткина Е. Ю., Лебский С. Л., Матлин М. М., Мозгунова А. И., Попов М. Е., Шустер Л. Ш. Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием. Иркутский государственный технический университет. Иркутск, 2014.
8. Зайдес С. А., Емельянов В. Н., Попов М. Е., Кропоткина Е. Ю., Бубнов А. С. Деформирующая обработка валов. Монография / под ред. С. А. Зайдеса; Иркутский государственный технический университет; Рос. инженер. акад.. Иркутск, 2013.
9. Куличкин Н. В., Чеботарёв Ю. В. Влияние поверхностного пластического деформирования на характеристики усталости круглых образцов подвергнутых термомехнической правке. Вестник Астраханского государственного технического университета. 2007. № 2. С. 61-63.
10. Левашкин Д. Г. Методологические аспекты обеспечения точности и жесткости реконфигурируемых производственных систем с применением автоматически сменных узлов. Вектор науки Тольяттин-ского государственного университета. 2014. № 4 (30). С.30-36.
11. Remi Husson, Cyrille Baudouin, Regis Bigot, Edoardo Sura. Consideration of residual stress and geometry during heat treatment to decrease shaft bending. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. June 2014, Volume 72, Issue 9, pp.1455-1463.
28
12. Yong-Jin Choi, Sang-Kon Lee, In-Kyu Lee, Yong-Jae Cho, Jae-Wook Lee, Jung-Woo Cho, Myeong-Sik Jeong. Multi-stage forging process design of steering system output shaft for reduction of energy consumption. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. June 2015, Volume 16, Issue 7, pp. 1455-1460.
13. Eraslan A. N., Mack W. A computational procedure for estimating residual stresses and secondary plastic flow limits in nonlinearly strain hardening rotating shafts. Forschung im Ingenieurwesen. March 2005, Volume 69, Issue 2, pp. 65-75.
14. Tolga Akis, Ahmet N. Eraslan. Exact solution of rotating FGM shaft problem in the elastoplastic state of stress. Archive of Applied Mechanics. October 2007, Volume 77, Issue 10, pp. 745-765.
15. Pantazopoulos G., Papaefthymiou S. Failure and Fracture Analysis of Austenitic Stainless Steel Marine Propeller Shaft. 30 September 2015, Journal of Failure Analysis and Prevention, pp. 1-6.
16. Gruening A., Lebsanft M., Scholtes B.. Residual Stress State in Tools Used for Thermo-mechanical Metal Forming Processes. Engineering Applications of Residual Stress, Volume 8. Part of the series Conference
Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series, pp. 39-45, 25 May 2011.
17. Wei-jian Yu, Yan Zhang. Analysis on damage and rheological characteristics of deep surrounding rock of shaft engineering. Journal of Coal Science and Engineering (China). March 2010, Volume 16, Issue 1, pp. 29-34.
18. Le Qin, HuiMin Xie, RongHua Zhu, Dan Wu, ZhiGang Che, ShiKun Zou. Study of the location of testing area in residual stress measurement by Moire interferometry combined with hole-drilling method. Science China Physics, Mechanics and Astronomy, April 2014, Volume 57, Issue 4, pp. 708-715.
19. Juan Dong, Jeremy Epp, Alexandre da Silva Rocha, Rafael Menezes Nunes, Hans Werner Zoch. Investigation of the Influence Factors on Distortion in Induction-Hardened Steel Shafts Manufactured from Cold-Drawn Rod. Metallurgical and Materials Transactions A, pp. 1-12, 25 November 2015.
20. Thomas Georg Karl Hirsch, Alexandre da Silva Rocha, Rafael Menezes Nunes.Distortion Analysis in the Manufacturing of Cold-Drawn and Induction-Hardened Components. Metallurgical and Materials Transactions A. December 2013, Volume 44, Issue 13, pp. 5806-5816.
SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF THERMOPOWER EDIT OF LONG NON-RIGID SHAFTS
© 2016
D. Y. Voronov, сandidate of the technical sciences, docent of «Equipment and technology of engineering production»
O. I. Drachev, doctor of engineering, professor of «Equipment and technology of engineering production»
K. A. Repin, post-graduate student of «Equipment and technology of engineering production»
Togliatti State University, Togliatti (Russia)
Annotation. The system of automatic control of thermopower processing of multistage non-rigid shafts, built on the principle of multi-channel management system. The algorithm of work of system of automatic control of the operation of thermopower handling, taking into account the characteristic changes of the parameters as a function of temperature. The described process of thermal processing using an automated control system according to the inventive method, in which the workpiece gets the specified physical and mechanical properties and is equal to stress state of the material in the cross section to the length of the part. Describes the process of plastic deformation during thermal processing, allowing to eliminate the voltage received by the workpiece in the previous operations, that is to exclude technological heredity, at the same time, the controlled cooling process when the temperature is stable throughout its length, contributing to the formation of uniform residual stresses throughout the volume of the part. Describes the modes and parameters of the control system of automatic control of thermal effects on the workpiece the alleged taking into account of obtaining the specified parameters of the processed sample and the investigation of processing using the proposed system of automatic control of thermal power processing, in which the projected future machining uniform material removal relative to the axis of the shaft and will not lead to the warping of the latter. The conclusion can be that a scheme of automatic control allows to exclude from a technological process of manufacturing milostraga long shaft all intermediate stabilizing releases, and thermal treatment is carried out under standard heat treatment (hardening, tempering), and allows several times to improve the performance of manufacturing Malaiesti long shafts, to eliminate deformation, significantly improve the accuracy and reduce the cost of treatment.
Key words: thermo-power processing (TPP), non-rigid shaft, automated control system (ACS), warping.
29
