CC BY
40
8. Бухаров А.Е., Иофин А.А., Смирнова Г.И. Оценка надежности при циклической работе радиовысотомеров на различных этапах испытаний, отработки и эксплуатации // Надежность и качество: труды Международного симпозиума. - Пенза: ПензГУ, 2007 г.
9. Воробьев Д.В. Одноканальное управление шаговым двигателем / Воробьев Д.В., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 3 (83). С. 110-113.
10. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.
11. ГОСТ 27.301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения.
12. Основы теории надежности и эксплуатации радиоэлектронной техники. Под редакцией Н.А. Ши-шонка. Изд. Советское радио, Москва, 1964.
УДК 681.5.32
Абышев Н.А., Васильев М.А., Кривцов Д.А., Ключников А.В.
Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И.Забабахина, Снежинск, Россия
СТЕНД ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ КАЧАЮЩЕЙСЯ ПЛАТФОРМЫ
Задача повышения длительности ресурса, а также надёжности и качества функционирования изделий машиностроения, в частности, деталей, форма корпуса которых выполнена в виде тела вращения, требует для своего решения знания её массо-геометрических характеристик (МГХ) - массы, координат центра масс, моментов инерции -после изготовления и сборки детали. Наиболее достоверным методом определения комплекса указанных параметров является их измерение. На практике определение массы зачастую выполняют стандартным взвешиванием на весах. Для определения других МГХ, как правило, применяют специализированные контрольно-измерительные стенды, учитывающие конструктивные особенности контролируемых объектов и обеспечивающие требуемую точность измерений и безопасность проводимых работ. Например, определение координат центра масс обычно проводят на стендах, реализующих весовой метод измерений, а для определения моментов инерции используют стенды, реализующие метод физического маятника, машины Атвуда, уни-филяра, би-, три- и полифиляра [1, 2]. В частности, для определения моментов инерции крупногабаритных космических аппаратов (в силу удобства размещения на измерительном столе) наибольшее применение получил метод перевёрнутого унифилярного маятника [3, 4].
Преимуществом метода качающейся платформы для определения моментов инерции деталей, по сравнению с другими, например, методами унифи-лярного маятника или методом вертикальной динамической балансировки [4, 5], является то, что при определении моментов инерции относительно различных осей позиционирование объекта контроля происходит только в горизонтальной плоскости. Данное обстоятельство явилось определяющим при выборе конструкции механической установки стенда, учитывая, что контролируемые длинномерные детали имеют специфическую форму, ограниченные зоны на корпусе для базирования и являются крайне неудобным объектом для позиционирования в других плоскостях, кроме горизонтальной (например, для установки в положение, когда его продольная ось вертикальна или находится под углом к горизонту).
Спроектированный для определения МГХ деталей различной формы, например, представляющих собой длинномерное цилиндрическое или коническое тело с двумя ограниченными зонами на корпусе для базирования в измерительном устройстве, специализированный контрольно-измерительный стенд, позволяет выполнять измерения искомых характеристик методом качающейся платформы. В состав стенда входит механическая установка, а также автоматизированная измерительная система (АИС) и мера моментов инерции (мера МИ). В конструкции стенда имеется пневматическая система, позволяющая отклонить подвижную часть стенда с размещённым на ней объектом контроля от положения равновесия, а также остановить колебания.
Мера МИ представляет собой габаритно-массовый имитатор контролируемой детали. Мера
МИ выполнена в виде двух дисков, имитирующих базовые посадочные поверхности, соединённых стальным валом, и дополненных двумя грузами для обеспечения массо-габаритных характеристик, аналогичных характеристикам детали. Мера МИ предназначена для проведения первичной метрологической аттестации стенда, а также для последующего тестирования его нормируемых метрологических характеристик, которые должны выполняться с определенной периодичностью в течение всего срока эксплуатации. Таким образом, для аттестации стенда под контроль каждого конкретного типоразмера детали изготавливается её индивидуальный имитатор (мера МИ), массо-центровочные и инерционные характеристик которого известны с высокой точностью.
АИС обеспечивает бесконтактное измерение периодов качания платформы, а также выполняет расчёт значений искомых МГХ, выводит результаты эксперимента на печать. В состав АИС входит промышленный компьютер (ПК), таймер-счётчик и оптоволоконный фотодатчик (ФД). Чувствительный элемент ФД - шторочного типа с прорезью - закреплён непосредственно на оси качающейся платформы. Соосно установленные наконечники оптоволоконного световодного жгута закреплены на основании механической установки. Работа чувствительного элемента системы в соответствии с рисунком 1 основана на оптическом принципе механического модулирования интенсивности передаваемых световых потоков.
Таймер-счётчик
j 1 1 цикл 1_П_П_Г
Формирователь сигналов
И
Световод
ФП Zi^
Шторка |_|_ WZZL
-JZZÄ
Рисунок 1 - Принцип действия ФД
При колебаниях платформы изменяется положение прорези шторки относительно оси светового потока, поступающего по оптоволоконному световоду от излучателя (И), обеспечивая падание светового потока на фотоприёмник (ФП) с последующим преобразованием в фотоэлектрический сигнал. Обработку получаемых от ФД сигналов выполняет формирователь, обеспечивающий на выходе формирование импульсных сигналов, с периодом, равным периоду качания платформы. Измерение периодов выполняет таймер-счётчик, представляющий собой измерительный прибор, оснащённый внутренней памятью для сохранения результатов измерений. Использование в качестве таймера-счётчика прибора типа СЫТ-90, внесённого в Государственный реестр средств измерений, определяет уровень метрологического обеспечения измерительной системы. В процессе эксперимента обеспечивается измерение периодов колебаний платформы с точностью 1 мкс.
Механическая установка состоит из основания, качающейся платформы и установленного на платформе позиционера и обеспечивает базирование и закрепление контролируемой детали (или меры МИ) в позиционере, её перевод в заданные пространственно-угловые положения, а также выполнение малых маятниковых колебаний в вертикальной плоскости. При этом позиционер снабжён набором крепёжных элементов, обеспечивающих установку и закрепление различных по форме деталей. Конструкция позиционера позволяет поворачивать деталь относительно оси качания под углами 0, ±45° и ±90°, а также вокруг продольной оси на углы 0, 45° и 90°. Внешний вид механической установки с мерой МИ, закреплённой в позиционере, приведён на рисунке 2. Качающаяся платформа установлена на шарнир, ось которого является осью качания. К рычагу закреплена пружина. Если отклонить платформу на некоторый угол от положения равновесия и отпустить, то механическая система начнёт совершать колебания под действием пружины.
Рисунок 2 - Вид механической установки
В ходе эксперимента выполняют измерения при шести заданных положениях позиционера с закреплённой на нём контролируемой деталью относительно оси качания, а затем при тех же положениях позиционера, но без детали. По измеренным периодам колебаний определяют моменты инерции каждой колеблющейся механической системы относительно оси качания для каждого из пространственно-угловых положений объекта по формуле [1]
Т 2 (е1'} - mgr)
J =------ , (1)где J - момент инерции
механической системы относительно оси качания; Т - период колебаний системы; с - жёсткость пружины, определяемая заранее; Ь - расстояние от оси качания до оси пружины; т - масса меха-
нической системы; г - расстояние от оси качания до центра масс механической системы.
Как известно, момент инерции механической системы «Платформа - позиционер - деталь» относительно оси качания состоит из момента инерции механической системы «Платформа - позиционер» и момента инерции контролируемой детали относительно той же оси. Таким образом, имея паспортные данные линейных величин в соответствии с (1), а также значение жесткости пружины, значения масс детали и механической системы «Платформа - позиционер - деталь», расстояние от оси качания до центра масс детали определив предварительно на стенде момент инерции оснастки и определив период колебаний механической системы, можно вычислить момент инерции детали относительно оси, проходящей через его центр масс. Для проведения однотипных вычислений при определении различных моментов инерции разработана компьютерная программа. Программа снабжена удобным пользовательским интерфейсом, обеспечивающим наглядность процесса выполнения измерений.
Рассмотренный стенд позволяет определять не только моменты инерции детали, обладающей существенными габаритными размерами, но также и координаты её центра масс, используя весовой метод измерений. Это позволяет вдвое уменьшить количество специализированного контрольно-измерительного оборудования, применяемого для определения МГХ. Достигнутые в результате метрологических испытаний стенда (с использованием цилиндрической меры МИ) погрешности измерений не превысили 0,8% при определении осевого момента инерции относительно продольной оси детали, 0,5% при определении осевых моментов инерции относительно его поперечных осей, 0,2 мм при определении продольной координаты центра масс и 0,05 мм при определении поперечных координат центра масс.
Использование компьютерной техники обеспечивает оперативность обработки, отображения и документирования необходимых данных в табличной и графической формах в удобном для пользователя виде. Также следует отметить, что универсальная конструкция стенда, реализующего метод качающейся платформы, возможность наращивания функций измерительной системы стенда за счёт разработки дополнительного программного обеспечения без изменения аппаратной части допускает оперативную адаптацию данного стенда для решения задач конкретного пользователя, определения ГМХ деталей, существенно различающихся по форме, размерам и массе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гернет М.М., Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. - М.: Машиностроение, 1969. -247 с.
2. Левит М.Е., Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов. - М.: Машиностроение, 1986. - 248 с.
3. Матвеев Е.В., Кочкин Е.В., Виденкин Н.А. Новые автоматизированные стенды для контроля инерционных характеристик космических аппаратов // Материалы XXXII Всероссийской конференции по проблемам науки и технологий. - Миасс: МСНТ, 2012. - С. 205.
4. Ключников А.В. Проблемы оценки качества функционирования унифилярного стенда для контроля МЦИХ деталей и пути их решения // Труды 16 международного симпозиума «Надежность и качество 2011»: в 2-х томах / Под ред. проф. Н.К. Юркова. - Пенза: ПГУ, 2011. - Т. 2. - С. 44-46.
5. Артемов И.И. Модель развития фреттинг-коррозии в поверхностном слое листа рессоры / Артемов И.И., Кревчик В.Д., Меньшова С.Б., Келасьев В.В., Маринина Л.А. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2011. № 1. С. 213-224.
6. Абышев Н.А., Ключников А.В., Михайлов Е.Ф., Чертков М.С. Стенд для прецизионной бесконтактной балансировки конических роторов в динамическом режиме // Труды 19 международного симпозиума «Надежность и качество 2014»: в 2-х томах / Под ред. проф. Н.К. Юркова. - Пенза: ПГУ, 2014. - Т. 2. - С. 234-236.
УДК 630.36
Тесовский А. Ю., Шмуляев А.О.
ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», Мытищи, Россия
ВЫБОР СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА МАШИН ЛЕСОЗАГОТОВОК И ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА МОБИЛЬНЫМИ БРИГАДАМИ
Вывозка древесины в России за период с 200 9 по 2 013 годы показывает неуклонный рост (рис. 1).
Но для достижения цели стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020, объем вывозки должен достигнуть 294,0 млн.м3 в 2020 г.
