Влияние количества тел качения на выходные параметры кольцевого токосъемного устройства Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

2. Experimental study on cutting temperature in rotary ultrasonic machining / W. L. Cong, Q. Feng, Z. J. Pei, T. W. Denies, C. Treadwell // Proceedings of NAMRI/ SME, 2011. Vol. 39. P. 245-252.

3. Kulkov А. V. Abrasiv ultrasonically assisted superfinishing // Proceedings of Volgograd State Technical Universiry: Inter-high school collection of Scientific Articles, No 12(72) / VolgSTU. 2010. No 6, P. 20-26. (In Russ.)

4. Inducing a machine spindle to ultrasonically vibrate by fluctuating electromagnetic force / Y. Wu, M. Tamano, M. Kato, T. Tachibana // International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2005. Vol. 25. P. 621-626.

5. Patent RF 2556157 Spindle assembly (versions). / Shatohon S. N., Kurzakov A. S., Golovin A. O. (RU), Appl. No 2014126526/02, priority, 30.06.2014. In English. 10.07.2015. Newsletter No. 19.

© Головин А. О., Косьмина Т. И., Шатохин С. Н., 2015

УДК 621.01

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕЛ КАЧЕНИЯ НА ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОЛЬЦЕВОГО ТОКОСЪЕМНОГО УСТРОЙСТВА

А. А. Гришин

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: grishin_aa@list.ru

Рассмотрено влияние на стабильность функционирования кольцевого токосъемного устройства применения одиннадцатого контактного кольца. Представлен анализ причин изменения величины падения напряжения на кольцах токосъемных при вращении выходного вала устройства.

Ключевые слова: кольцевое токосъемное устройство, распределение контактных колец.

THE IMPACT OF THE NUMBER OF ROLLING ELEMENTS ON THE OUTPUT PARAMETERS

OF THE CURRENT COLLECTION DEVICES

A. A. Grishin

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: grishin_aa@list.ru

The article considers the impact of the adoption of the eleventh contact rings on the functioning the collector ring unit. The analysis of the causes of changes in the magnitude of the voltage drop on the current collector rings during rotation of the output shaft of a device.

Keywords: current collection device, distribution of slip rings.

Система электропитания космического аппарата предназначена для обеспечения бесперебойного автономного электроснабжения на всех этапах его существования [1]. Центральное место в данной системе занимают кольцевые токосъемные устройства (КТУ). Они обеспечивают транзит электрической энергии от вращающихся солнечных батарей к внутренним системам космического аппарата. Колебания величин выходных параметров КТУ, таких как падение напряжения на кольцах токосъемных и суммарная рассеиваемая тепловая мощность [2], зависят от стабильности электрического контакта между токосъемными кольцами (ТК) каждой кинематической контактной пары, количества проводников (колец сателлитов) в слое ТК. В процессе вращения солнечной батареи на неограниченный угол передача электроэнергии от внутренних ТК к наружным осуществляется через упругие, катящиеся подобно шарикоподшипникам гибкие контактные кольца. Ранее КТУ изготавлива-

лись с десятью контактными кольцами в каждом слое ТК. В современных КТУ для повышения стабильности функционирования устройства применяют по одиннадцать контактных колец в каждом слое ТК.

В деформированном после установки контактном кольце формируется сила упругости, разжимающая кольцо. Величина силы зависит от степени сжатия контактного кольца и действует в радиальном направлении, смещая наружное ТК относительно внутреннего. Рассчитаем усилие деформации контактного кольца при соосном расположении внутреннего и наружного ТК [3]:

P =-

2EJF rosin2(а) 2

(

FR

а 1 . / ч —н — sin (а)--4 4 W

2sin21 а

- = 4Н

-JRI —

sin (а)

Технология и мехатроника в машиностроении

Результаты вычислений

Слой ТК с десятью кольцами Слой ТК с одиннадцатью кольцами

№ контактного кольца Сила упругого разжатия P, Н № контактного кольца Сила упругого разжатия P, Н

1, 10 3,833 1 3,868

2, 9 4,046 2, 11 3,888

3, 8 4,402 3, 10 3,943

4, 7 4,779 4, 9 4,017

5, 6 5,048 5, 8 4,085

- - 6, 7 4,127

Предельная величина смещения наружного токо- 0 059 съемного кольца, мм ' Предельная величина смещения наружного токо- 0 011 съемного кольца, мм '

При вращении внутреннего ТК происходит перераспределение контактных колец в слое - «сбегание» контактных колец (см. рисунок).

Расположение контактных колец по окружности внутреннего ТК

Эффект «сбегания» заключается в уплотнении контактных колец с одной стороны и образовании зазора между контактными кольцами с противоположной стороны [4]. В результате перераспределения контактных колец, действия сил упругости их разжатия формируется суммарная радиальная смещающая сила. Вектор такой силы направлен в сторону от максимального зазора между контактными кольцами и численно равен 0,69 Н. Под действием суммарной радиальной смещающей силы изменяется степень сжатия каждого контактного кольца. Максимальную деформацию испытывает контактное кольцо, занимающее центральное место - напротив действия суммарной радиальной смещающей силы. Рассчитаем предельную величину смещения наружного ТК относительно внутреннего. Исходные данные и результаты вычислений для слоев ТК с десятью [5] и одиннадцатью контактными кольцами представлены в таблице.

В десятиколечной системе при смещении наружного ТК на 0,059 мм наступает паритет сил упругого разжатия контактных колец, дальнейшее смещение наружного ТК прекращается. В одиннадцатиколечной системе - при смещении наружного ТК на 0,011 мм.

В процессе функционирования КТУ под действием суммарной радиальной смещающей силы перемещается наружное ТК, изменяется зазор между внутренним и наружным ТК. От зазора между ТК и величины эллипсности контактных колец зависит фактическая площадь контакта между каждым кольцом кинематической контактной пары, в частности, и ста-

бильность электрического контакта в КТУ в целом. Система ТК с одиннадцатью контактными кольцами обладает большей стабильностью по сравнению с де-сятиколечной. В одиннадцатиколечной системе контактные кольца равномерно заполняют пространство между внутренним и наружным ТК, испытывая меньшую силу деформации. Очевидно, что применение одиннадцатого контактного кольца положительно влияет на стабильность электрического контакта, сокращая флуктуацию суммарной радиальной смещающей силы. Изменение суммарной радиальной смещающей силы по слоям ТК влияет на равномерность вращения вала устройства и вызывает колебания величины падения напряжения. Сглаживание характеристики изменения момента проворота вала КТУ приведет к снижению флуктуации и среднего уровня величины падения напряжения на ТК устройства.

Библиографические ссылки

1. Тестоедов Н. А. Космические вехи : сб. науч. тр. Красноярск: ОАО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнева», 2009. 704 с.

2. Гришин А. А., Смирнов Н. А., Харитонов А. И. Анализ конструкции кольцевых токосъемных устройств // Вестник СибГАУ. 2014. № 5 С. 146-153.

3. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин : справочник. М. : Машиностроение, 1993. 640 с.

4. Гришин А. А., Смирнов Н. А., Харитонов А. И. Анализ причин «сбегания» контактных колец кольцевого токосъемного устройства в процессе его функционирования // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф. (11-14 ноября 2014, г. Красноярск) : в 3 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. С. 387-389.

5. Гришин А. А. Влияние положения тел качения на стабильность функционирования кольцевого токо-съемного устройства // Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия : материалы XI Междунар. науч. конф. (22-23 мая 2015, г. Новосибирск). Новосибирск, 2015. № 4 С. 28-31.

References

1. Testoedov N. A. Kosmicheskie vekhi [Cosmic milestones]. Krasnoyarsk, The Joint-stock Company Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», 2009, 704 p.

Решетнееские чтения. 2015

2. Grishin A. A., Smirnov N. A., Kharitonov A. I. [The analysis of the structure of ring current collection devices]. Vestnik SibGAU. 2014, no. 4, p. 146-153 (In Russ.).

3. Birger I. A., Shorr B. F., Iosilevich G. B. Strength calculation of machine parts [Raschet na prochnost' detalej mashin]. Moscow, Mashinostroenie, 1993, 640 p.

4. Grishin A. A., Smirnov N. A., Kharitonov A. I. [The analysis of the reasons of "consolidation" of contact rings of the current collection devices during its operation]. Мaterialy XVIII Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XVIII Intern.

Scientific. Conf. "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2014, p. 387-389. (In Russ.).

5. Grishin A. A. [Effect of position of the rolling element in the stability of the current collection device] Ма1епа1у XI Mezhdunar. nauch. konf. "Nauchnye perspektivy XXI veka. Dostizhenija i perspektivy novogo stoletija" [Materials XI Intern. Scientific. Conf. "Scientific Perspectives XXI century. Achievements and prospects of the new century"]. Novosibirsk, 2015, no. 4, p. 28-31 (In Russ.).

© Гришин А. А., 2015

УДК 621.924.079

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПРОГРАММА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ

Е. С. Дорофеева, В. О. Шевчугов, Г. В. Кочкина, Л. В. Зверинцева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: zverintsevalv@mail.ru

Разработана и практически опробована автоматизированная программа расчета режимов резания при сверлении. Программа предназначена для подготовки специалистов аэрокосмической отрасли и может быть использована на производстве.

Ключевые слова: расчет режимов резания, автоматизация, сверление.

AUTOMATED PROGRAM TO CALCULATE CUTTING CONDITIONS DURING DRILLING E. S. Dorofeeva, V. O. Shevchugov, G. V. Kochkina, L. V. Zverintseva

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: zverintsevalv@mail.ru

The paper describes the designed and virtually tested automatic calculation programme for cutting conditions when drilling. The programme is designed to train specialists of aerospace industry and can be used in production.

Keywords: calculation of cutting mode, automation, drilling.

Подготовка научных и инженерных кадров высшей квалификации для проектирования и разработки высокосложной аэрокосмической техники требует современных образовательных технологий и материальной базы университета. Совместная работа студентов и преподавателей позволила создать программу расчета режимов резания при сверлении. Расчет режимов резания не ограничивается рамками одной дисциплины подготовки специалистов конструктор-ско-технологического направления.

В системах автоматизированного проектирования технологических процессов встраивают модули расчетов режимов резания [1-3; 5; 6]. Примерами таких систем являются САПР ТП, Компас-Автопроект, Вертикаль. Результаты расчетов в таких системах являются приблизительными, отсутствует оптимизация.

Следует отметить, что машиностроение - область широкая, с большим многообразием методов обработки, материалов, станков, приспособлений и режущих инструментов, требований к качеству обрабаты-

ваемых поверхностей, когда изменение одной из составляющих влечет за собой и изменение режимов резания.

Наша группа в течение года работала над созданием своей программы расчета с учетом недостатков и анализа других программ [4].

Этапы создания программы следующие:

создание баз данных:

- по инструментам - сверлам на основании существующих стандартов;

- по обрабатываемым материалам и их свойствам;

- по режущим материалам;

- по стойкости инструментов и др.;

- по расчетным зависимостям;

разработка программы в объектно-ориентированной среде программирования БеШ 7;

разработка окна диалога с пользователем (см. рисунок);

разработка окна вывода результатов;

создание интерфейса управления программой.