CC BY
27Решетневскуе чтения. 2013
в диапазоне от 70 до 1280, что позволяет работать с рабочим коэффициентом передачи 3 мВ/В мостовых датчиков.
После преобразования сигнала производится оцифровка с помощью сигма-дельта АЦП разрядностью 22 бит MCP-3551, разработанного компанией Microchip Technology Inc. MCP3551 обеспечивают высокую точность и низкий уровень шумов для задач, связанных с прямым измерением сигналов от первичных преобразователей, таких как сенсоры давления, температуры, влажности и т. д. В качестве интерфейса используется полнодуплексный последовательный периферийный интерфейс SPI, что делает возможным создавать интеллектуальные системы измерения параметров исполнительных объемных пневмоприводов на базе микропроцессоров и микроконтроллеров.
Для регистрации и анализа сигналов датчиков, а также задания алгоритма для управления параметрами пневмоцилиндра выбран микроконтроллер Atmega644P корпорации Atmel, который достигает производительности 1 миллион инструкций в секунду на мегагерц частоты синхронизации, что позволяет оптимизировать соотношение потребляемой мощности и быстродействия.
Поддержание постоянного давления воздуха в камере пневмоцилиндра осуществляется с помощью электропневматического преобразователя ITV1000, который предназначен для преобразования электри-
ческого управляющего сигнала в пропорциональное по величине давление на выходе. Управляющим сигналом является усиленный сигнал ЦАП МСР3208.
В предлагаемой микропроцессорной схеме контроля силовых параметров следящих пневматических приводов персональный компьютер предназначен для задания параметров управления микроконтроллеру и получения пользователем измеренных характеристик технологического оборудования. Микроконтроллер может подключаться к компьютеру посредством одного из двух доступных последовательных универсальных синхронно-асинхронных приемо-передат-чиков (ШЛЯТ) через иББ-иБЛЯТ мосты (преобразователи интерфейсов). Второй последовательный интерфейс может быть использован для создания сетевого обмена данных с аналогичными микропроцессорными устройствами.
С помощью данной микропроцессорной схемы можно создавать интеллектуальное управление группой электропневматических следящих приводов, обеспечить надежность устройств, повысить точность позиционирования приводов. Результаты проведенного исследования могут быть рекомендованы к использованию как в учебном, так и в испытательном оборудовании.
© Будьков В. А., Скрипка А. В., Ручкина Н. Л.,
Ручкин Л. В., 2013
УДК 621.923.9
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УМЕНЬШЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ УЛИТОК НАСОСОВ
Е. А. Васильева, И. В. Жуковская, А. В. Чумакова, С. К. Сысоев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-mail: sibsau-tms@mail.ru
Рассмотрена возможность использования роторно-абразивной обработки для формирования направленной шероховатости внутренних поверхностей улиток насосов.
Ключевые слова: роторно-абразивная обработка, шероховатость, улитка насоса, рабочая смесь.
THE IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY OF SNAILS PUMPS INTERNAL SURFACE ROUGHNESS REDUCTION
E. A. Vasil'eva, I. V. Zhukovskaia, A. V. Chumakova, S. K. Sysoev
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: sibsau-tms@mail.ru
The possibility of using a rotary-abrasive machining for the directed roughness formation of the snails pumps inner surfaces is considered.
Keywords: rotary-abrasive machining, roughness, snail pump, work medium.
При обработке улиток фрезерованием в корпусах турбонасосных агрегатов формируется шероховатость поверхности 6,3... 12,5 мкм. После виброобработки корпусов насосов в абразивной среде шероховатость каналов практически мало изменяется. При течении
компонентов по каналу в пристеночном слое корпуса ТНА возникают гидравлические потери напора вследствие возникновения трения жидкости о стенки, поэтому в чертежах на корпус установлены требования по шероховатости улиток корпусов ТНА в пределах
Технология и мехатроника в машиностроении
1,2...0,8 мкм [1]. При одинаковых величинах шероховатости поверхности, обработанные различными методами, в условиях эксплуатации ведут себя по-разному. Предпочтительно иметь шероховатость с направлением, совпадающим с направлением гидравлического потока в улитке. Поэтому выбор метода окончательной механической обработки является немаловажным.
Для уменьшения шероховатости рабочих внутренних поверхностей улиток насосов известные методы финишной обработки (турбоабразивная обработка, вибрационная, абразивно-экструзионная, гидроабразивная обработка) либо не обеспечивают требуемого качества, либо сложны в реализации [2].
Нами предложен способ отделки внутренних поверхностей улиток ТНА с вращением эластичного инструмента в абразивной среде (см. рисунок).
Под действием нормальных с и тангенциальных т напряжений между ротором и обрабатываемой поверхностью формируется абразивный «хонинговаль-ный брусок», который при движении отслеживает контуры улитки. На поверхности абразивного «бруска» находятся активные абразивные зерна, контактирующие с поверхностью образца, вследствие чего при движении снимается слой материала. Процесс резания при роторно-абразивной обработке является сложным комплексом физико-химических явлений (механических, тепловых, электрических, диффузионных, адгезионных и др.), которые сопровождают взаимодействие абразивного зерна с материалом обрабатываемой детали, и его следует рассматривать, учитывая конструктивно-технологические особенности, как улитки, так и устройства, реализующего процесс [3].
Схема роторно-абразивной обработки: 1 - обрабатываемая поверхность; 2 - ротор;
3 - абразивная среда
За основу конструкции установки взят сверлильный станок НС 12А с электродвигателем, который служит для вращения инструмента. Блок управления электродвигателем представляет собой выпрямитель ВСА-5А-К с регулируемым выходным напряжением. К столу сверлильного станка закреплена опытно-экспериментальная установка, где ротор крепится к шпинделю станка. Частота вращения шпинделя составляла п = 1 500 мин1.
В функциональном виде зависимость шероховатость при роторно-абразивной обработке от основных факторов можно записать в виде
Ra = f [Ка, Ва, h, t, n, а, Р],
где Ка - количество абразива в рабочей смеси; Ва -величина абразива, мкм; h - зазор между ротором и обрабатываемой поверхностью, мм; t - время обработки, мин; n - частота вращения шпинделя станка, мин-1; а - угол захода вращающегося ротора; Р - сила уплотнения рабочей среды, Н.
Основной целью проведения экспериментальных работ на установке является выявление условий обеспечения шероховатости до Ra = 0,8 мкм на образцах, имитирующих поверхность улитки.
В качестве основы рабочей смеси взят солидол. Для сравнительных исследований в качестве абразивных сред использовали электрокорунд белый марок F36, F60 и F100.
Нами проведен ряд экспериментальных исследований процесса формирования шероховатости на образцах из стали Х18Н10Т с исходной шероховатостью 5,8...6,3 мкм по выбору состава рабочей смеси, содержанию абразива в смеси и его величины.
Установлено, что для достижения шероховатости образцов 0,8 мкм необходимо обеспечить зазор между ротором и обрабатываемой поверхностью 1 мм; применить рабочую смесь с концентрацией абразивных зерен 75 %, обрабатывать образцы в течение 3 мин.
Улитка ТНА имеет сложную криволинейную поверхность, поэтому в качестве рекомендации при внедрении процесса в производство требуемый зазор между ротором и пространственно расположенной стенкой следует обеспечить перемещением стола фрезерного станка 6Р13Ф3.
Библиографические ссылки
1. Емцев Б. Т. Техническая гидромеханика : учебник для вузов. М. : Машиностроение, 1978. 465 с.
2. Маслов Е. Н. Теория шлифования материалов. М. : Машиностроение, 1974. 320 с.
3. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.
References
1. Emcev B. T. Tehnicheskaja gidromehanika : Uchebnik dlja vuzov. M. : Mashinostroenie, 1978. 465 s.
2. Maslov E. N. Teorija shlifovanija materialov. M. : Mashinostroenie, 1974. 320 s.
3. Sysoev S. K., Sysoev A. S. Jekstruzionnoe honingovanie detalej letatel'nyh apparatov: teorija, issledovanija, praktika: monogr. / Sib. gos. ajerokosmich. un-t. Krasnojarsk, 2005. 220 s.
© Васильева Е. А., Жуковская И. В., Чумакова А. В., Сысоев С. К., 2013
