CC BY
47
Секция «Технологияпроизводства ракетно-космической техники»
При проектировании проведен расчет массы устРойства М = тр +тшл + тшт + тбл.п.воз. + тд , где тр -
масса рамы; тшл - масса гибкого металлизированного рукава; тшт - масса штанги; тблпвоз. - масса блока подготовки воздуха; тд - масса двигателя и редуктора.
Определено полное статическое сопротивление передвижению:
ж = о • • с+а. а,
где О - вес устройства для передвижения; ц - коэф-
фициент трения качения (ц = 0,1 •
Р • г
Е
(Р - нагруз-
ка на ходовое колесо; г - радиус ходового колеса; Е -модуль упругости); ё - диаметр подшипника колеса; / - коэффициент трения подшипников опор ходового колеса; с - коэффициент учитывающий сопротивление трению ребер ходовых колес о головку рельса при движении устройства; а - уклон рельсового пути (в долях); Бк - диаметр ходового колеса.
Минимальная скорость движения рабочего органа установки 1320 мм/мин, радиус колеса 70 мм. Выбран электродвигатель 4А112МА8У3 ГОСТ 19523-81 мощностью 2,2 кВт, частотой вращения 700 мин-1.
Выбран червячный редуктор Ч-63-80-51-1-У3 ГОСТ 15150-88 с передаточным отношением ир = 80; КПД редуктора при частоте вращения входного вала 750мин-1 - 0,54.
По расчетному моменту выбрана упругая втулоч-но-пальцевую муфта 125-30-1-У3 ГОСТ 21424-93 с номинальным крутящим моментом 125 Н м, диаметром 120мм. Для передачи крутящего момента от редуктора к оси колесной пары используем цепную передачу ПР-12,7-900-1 ГОСТ 13568-75 с передаточным отношением иц = 2, кпд цепной передачи П = 0,9. Число зубьев малой звездочки = 14, шаг t = 12,7 мм, диаметр ролика цепи 8, 51 мм, диаметр звездочки 62,8 мм. Для регулирования скорости движения рабочего органа применяем частотный преобразователь Отгоп У1000. Для обеспечения остановки рабочего органа установки и начала движения его в обратном направлении используется световой датчик Я55. Время срабатывания 50 мкс. Вращательный момент инструменту сообщает пневмодвигатель РМ 12/70 НУ. Частота вращения пневмодвигателя номинальная 7000 мин-1, расход воздуха 1,3 м3/мин, мощность 1000 Вт, размеры: диаметр 54 мм, длина 400 мм [1; 2].
Библиографические ссылки
1. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин : учеб. для втузов. 4-е изд. М. : Наука, 1988.
2. Лысяков А. Г. Вспомогательное оборудование для перемещения грузов. М. : Машиностроение, 1977.
© Сысоев А. В., Сысоев С. К., Кочкина Г. В., Савельев М. Г., Зверинцева Л. В., 2010
УДК 621.923.9
Л. П. Сысоева, А. С. Сысоев, Н. И. Амосов, Д. С. Брюханов
Научный руководитель - С. К. Сысоев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРИ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКЕ
Обоснована целесообразность использования поверхностно-активных веществ в многокомпонентных системах. Описаны механизмы повышения эффективности и работоспособности рабочей среды при абра-зивно-экструзионной обработке путем использования в составе смесей поверхностно-активных веществ.
Рабочая среда (РС) для абразивно-экструзионной обработки (АЭО) состоит из полимерной основы (кремнийорганические и другие полимеры способны к большим упругим деформациям при их движении в обрабатываемом канале), рабочих элементов и компонентов, изменяющих ее свойства (пластификаторов и модификаторов), в том числе и поверхностно активных веществ (ПАВ) [3].
ПАВ называют вещества, при введении которых понижается поверхностное натяжение на границе раздела фаз. К ПАВ относят органические соединения с несимметричным строением молекул, состоящих из полярных и неполярных групп. Полярными
свойствами обладают такие атомные группировки, как СООН, -ОН, -]МН2, -N02, -СНО, -8О2ОН и другие. Все эти группы способны к гидратации и являются гидрофильными. Неполярная часть молекул ПАВ представляет собой гидрофобную углеводородную цепь или радикал. Молекулы, в которых имеются гидрофильная и гидрофобная группировки, называют дифильными. Благодаря дифильному строению ПАВ их молекулы образуют ориентированный монослой на поверхности раздела фаз: полярные группы молекул располагаются в полярной (твердой) фазе, а гидрофобные радикалы вытесняются из твердой среды и переходят в менее полярную фазу.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Р
А V 1'
/V ¡7
V 0"
Образование микрощелей на поверхности в процессе АЭО
Количественной мерой способности ПАВ понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз служит поверхностная энергия Гиббса или поверхностная активность (по П. А. Ребиндеру) [1]
при с ^ 0 (Дж-м/моль или Н-м2/моль):
О = - *, йе
где о - поверхностное натяжение, Джм3; с - молярная концентрация компонента в растворе, м2.моль.
Физический смысл производной -йо/йе можно представить как понижение поверхностного натяжения раствора при изменении концентрации ПАВ на единицу.
Механизм понижения сопротивления твердых тел упругим и пластическим деформациям под действиям ПАВ по Ребиндеру [4] состоит в облегчении развития микрощелей, которые возникают на основе дефектов в кристаллической решетке, играющих роль зародышей. При этом чувствительны к адсорбции только те микрощели, устья которых выходят на внешнюю поверхность кристалла, а «тупиковые» части остаются внутри тела. Такие щели всегда имеют клиновидное сечение (см. рисунок) и возникают при всяком объемно-напряженном состоянии тела, когда на данную элементарную площадку в любой точке тела действуют, кроме нормальных (растягивающих), еще и тангенциальные напряжения. Развитию таких щелей благоприятствуют напряжения растяжения, возникающие в процессе АЭО.
ПАВ проникает в устья микрощелей под влиянием капиллярного давления. Однако при этом с его мениска отрываются молекулы наиболее активного компонента, которые мигрируют впереди и покрывают поверхности щели со значительно большей скоростью, чем всасывание жидкости в целом, испытывающей вязкое сопротивление. Вблизи устья щели тонкая пленка жидкости, заполняющая зазор, может производить дополнительное расклинивающее давление. Наличие такого расклинивающего давления было экспериментально установлено [2]. Следовательно, введение в рабочую смесь ПАВ позволит ускорить процесс резания отдельным микровыступом абразивного зерна.
В результате патентно-технического поиска было установлено, что в состав рабочей среды для
повышения ее работоспособности могут входить ПАВ: керосин, сульфофрезол, нитрит натрия, калиевое мыло, триэтаноломин и т. д.
ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию) или предельную адсорбцию. Известно, что при увеличении концентрации ПАВ адсорбция возрастает сначала резко, потом все медленнее, асимптотически приближаясь к предельной адсорбции, когда вся поверхность РС оказывается полностью занятой молекулами ПАВ, и дальнейшее увеличение концентрации ПАВ в РС не может ничего изменить в ее поверхностном слое. Следовательно, именно определение концентрации ПАВ, соответствующей его предельной адсорбции на поверхности РС, необходимо для подбора оптимального процентного содержания ПАВ.
В результате экспериментов по исследованию влияния концентрации указанных выше ПАВ на эффективность РС, проведенных в лаборатории экс-трузионного шлифования (СибГАУ) [3], было установлено, что наиболее заметное влияние из исследуемых веществ на глубину резания оказывает нитрит натрия. При введении в состав массы более 5 % добавок поверхностно-активных веществ, наблюдается заметное изменение реологических свойств готовой смеси. Поэтому для повышения работоспособности и эффективности РС в ее состав рекомендовано добавлять 5 % нитрита натрия.
Библиографические ссылки
1. Гельфман М. И., Ковалевич О. В., Юстра-тов В. П. Коллоидная химия : учебник для вузов. СПб. : Лань, 2003.
2. Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилка В. П. Адгезия твердых тел. М. : Наука, 1973.
3. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005.
4. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы : учебник для вузов. М. : Химия, 1988.
© Сысоева Л. П., Сысоев А. С., Амосов Н. И., Брюханов Д. С., Сысоев С. К., 2010
