CC BY
29
The article provides an overview of existing methods aircraft de-icing, a service space for aircraft de-icing fluid treatment is founded, and the location of the service space is determined. Drainage system for the collection of waste icing fluid and melt water is proposed
Key words: icing, service space, maintenance of aircraft deicing fluid, icing relieving techniques, ecology, aviation.
Plakhotnikova Marina Anatolievna, senior teacher, tsupcomarusya@yandex. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Serebrenikova Yuliya Gennadievna assistant, jl. serebroamail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Kaiser Yuri Filippovich, candidate of technical sciences, docent, kais-er170174@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Lysyannikov Alexei Vasilievich, candidate of technical sciences, docent, lysyannikov. alek@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
УДК 621. 91; 621.9.07; 621.715.4
ВЛИЯНИЕ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОВАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ НА ТОЧНОСТЬ ЦЕНТРИРОВАНИЯ В ПАТРОНЕ
А.В. Киселев, И.А. Матвеев, А.С. Ямников
Рассмотрено влияние углов расположения поперечного сечения заготовки относительно центрирующих элементов приспособления на уменьшение погрешности центрирования, обусловленной овальностью заготовки. Показано аналитически, что оптимально устанавливать заготовку в приспособлении под предельными углами фт, особенно в тех случаях, когда используются приспособления с четным числом центрирующих элементов.
Ключевые слова: овальность, заготовка, приспособление, погрешность центрирования, качество.
В машиностроительном производстве изготовление трубных деталей машин осуществляется, как правило, на основе технологических процессов обработки давлением и резанием. Замечено, что отдельные погрешности, возникающие в ходе изготовления детали, оказываются весьма устойчивыми. Они могут появиться на начальных технологических операциях и сохраняться вплоть до этапа эксплуатации изделия. Поэтому анализ механизма образования технологических погрешностей деталей невозможен без рассмотрения всего процесса изготовления в целом. Фундамен-
тальные исследования технологической наследственности [1 - 6] подтверждают, что качество детали определяется особенностями всех предшествующих операций, начиная с параметров заготовки. Для установки тонкостенных заготовок применяют специальные приспособления с широкими кулачками [7, 8]. Представим на рис. 1 геометрическую схему заготовки и определим несколько вспомогательных понятий. На практике трубная заготовка представляет собой не идеальный круглый цилиндр, а овальный в поперечном сечении, искривленный в продольном сечении. Ее поперечное сечение имеет максимальный наружный диаметр Вн, максимальный внутренний диаметр Вв, минимальный наружный диаметр dн, минимальный внутренний диаметр dв. Поскольку заготовка тонкостенная и, следовательно, ее толщина ? много меньше остальных размеров поперечного сечения, то считаем Вн и dн номинальными диаметрами овального поперечного сечения и обозначим их (если нет указывающего примечания) просто буквами В и d соответственно (и также соответствующими радиусами -
г=^). Отсюда получим:
абсолютную овальность заготовки: Е0=В-^
1 d
относительную овальность заготовки: е0=1 - —
Рис. 1. Расчетная схема погрешности
114
Будем использовать только последнее понятие «относительная овальность» е0 и называем ее просто «овальность».
При базировании овальной заготовки в приспособлении центр обрабатываемого сечения смещается от ожидаемого положения (положения центра идеального круглого сечения; рассмотрим это подробнее ниже) на расстояние, которое называем погрешностью центрирования, обусловленной овальностью заготовки, и обозначаем Агб о. Значение Агб о зависит от геометрических параметров заготовки (В, е0) и положения рассматриваемого сечения в приспособлении, которое определяется углом ф - расположения большого диаметра относительно центрирующих элементов приспособления. Угол ф еще называется углом главной оси (см. рис. 1). Из схемы на рис. 1 рассмотрим погрешность базирования трубных заготовок, которые имеют поперечное сечение эллиптической фигуры.
При базировании закрепляемое сечение (эллипс) считается локализованным когда, к нему приложены как минимум, три точки (кулачка или ролика). Приложим к приспособлению систему координат с центром ОП с одной осью хп по горизонтальному и другой осью уп по вертикальному направлениям и назовем ее системой сОП. Приложим также к эллипсу систему координат с центром ОЭ и одной осью хэ по большему, а второй уэ по меньшему радиусам и назовем ее системой сОЭ.
В системе сОП, точки А, В, С находятся на окружности центра ОП,
радиуса р и определены векторами Уд, Ув, Ус и их единичными векторами Па , пв Пс соответственно. Здесь имеем:
—►
уа = РП а
Ув = РПв [. (1)
Ус = Рпс
^ Э ^ Э ^ Э
В системе сОЭ точки А, В, С определяются векторами УА , Ув , УС . Поскольку точки А, В, С также находятся на эллипсе с радиусами Я и г, всегда существуют определенные реальные числа Ха, ^, Хс, чтобы в системе сОЭ удовлетворились следующие равенства [9]:
^ Э
Уа = [ Ясоб 1А ; ГбШ 1А ]
^ Э
Ув = [ Ясоб 1в; Гб1п 1в ]
^ Э
Ус = [ Ясоб Хс; гБ1П Хс ]
(2)
В системе сОПцентр ОЭ определяется вектором ОпОэ , который обозначается Уц , т.е. Уц = ОпОэ . Модуль вектора Уц и является именно погрешностью центрирования Аеб о. Определим это значение и его зависимость от овальности е0, большого радиуса Я и угла ф.
115
Формулы перехода от системы сОЭ к системе сОП могут быть представлены:
va = уц + QV
Э А
Э
где Q
у В = Уц + Q-УВ
r R R Э
Ус = Уц + QV¿
cos ф - sin ф!
- матрица поворота от сОЭ к сОП.
sin ф cos ф J Для упрощения записи введены обозначения
WW АВ =V# - Va ) и WW АС =Ve - Va ).
р А р e А
Из (1) и (3) следует
W АВ = Q 1(n B - n A )
WАС = Q 1(-nA )
Из(2)следует 1
АВ
P
АС
P
R(cosíb - cos tA) r(sin íb - sin ía )
R(cos tc - cos ía ) r(sin tc - sin ía )
2R
Sin
P
2r
cos
P
tB + tA x 2
% + tA' 2
Sin
Sin
tB - ^ x 2
tB - ^ 2
2R
Sin
P
2r P
cos
tC + tA x 2
C + tA' 2
Sin
Sin
tC - tA x 2
tC - tA 2
A AB
'Qab(1)12 , (WAB(2^2
Обозначая
R
+
A AC
AC (1) 12 , (WAC (2^2
R
+
из (2) получаем
(3)
(4)
(5)
A
AB
4 . 2
Sin
P
2
4 . 2
A AC = — Sin
P
2
ftB - tA Л 2
tC - tA 2
Обозначая K = AAC QAB - AAB QAC, из (5) и (6) имеем
1
r
r
K =
-16—sin Р3
r
tB - tA 2
sin
16 —3 sin Р3
tB - tA
и
tgtA =
2
RK (1)
sin
tC - tA
V 2
tC - tA ^ 2 ,
sin
sin
tB - tC
v 2
tB - tC N 2 ,
sin tA
cos tA
(7)
p
или tA = ±— + arctg r K(2) A 2
ar k(2)л
(8)
г * (1)
Знак в выражении (8) получит значение (+) или (-) будет зависеть от созданного нижеследующего условия. Из (5) и (6) получим
W
AB
А
Р
AB
R
sin
rtB + tA Л 2
2
sin
cos
ft -1 Л
tB_tA
2 J
tA ^
2 J
tB + tA
2
sin
ft -1 Л tB tA
2
У
(9)
Умножим обе части выражения (9) на образовав, получаем:
'2 2 . —cos tA —sin tA
22 —cos tA —sin tA a b
W
AB
А AB
a
Р •
b
и, пре-
(10)
Так как радиус р всегда положителен, то величина Ха должна удовлетворять условию
22 — cos tA —sin tA a b
W
AB
А
> 0
(11)
AB
Уц = PnA -Q
или Ae = Уц •
(12)
Наконец, из (8), (10) и (11) можно получить tA, р и, окончательно
RcostA r sin tA
Заменив R^-ео) на r в формулах выше, из зависимости (12) получим функцию
Аеб.о = f (eo,R,j) • (13)
Для получения функции зависимости по формуле (13) Аебо =Де0Д,ф) разработана программа, написанная в MATLAB [10]. В
программу, кроме параметров е0, R и ф, введен еще один параметр,
117
r
влияющий на значение Агбо, - это количество центрирующих элементов приспособления км. Например, при базировании в патроне с 6-ю кулачками количество центрирующих элементов км= 6, которые считаются точками контакта, однако они не одновременно прикасаются к заготовке, а поочередно в зависимости от угла расположения ср (рис. 2).
Рис. 2. Положения контакта заготовки в приспособлении
Проанализировав полученные из программы данные, получим, что при базировании заготовки в определенном приспособлении (т.е. const) значение Агбо прямо пропорционально к большему радиусу R, т.е. д(Аг6о)/дR = const - не зависит от (V) R. Значение Агцо достигает максимальной величины (Аг6о)м и минимальной величины (Аг6о)т с определенными углами фм и (pw соответственно. В свою очередь срм и (pw зависят от значения е0 в соответствии с графиками углов, показанными характерными линиями на рис. 3.
На основании вышеизложенного можно заключить следующее: чтобы уменьшить погрешность центрирования Деб о, необходимо установить заготовку в приспособлении под углом фт, особенно в тех случаях, когда используются приспособления с четным числом центрирующих элементов kN, так как при этом Деб о =0.
Список литературы
1. Дальский А.М., Базров Б.М., Васильев А.С. [и др.]. Под ред. А.М. Дальского. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве. М.: Изд-во МАИ, 2000. 364 с.
2. Дьячков В.С., Ямников А.С., Семин В.В. Влияние способов установки на точность обработки тонкостенных труб. В кн.: Исследования в области технологии механической обработки и сборки машины. Тула: ТПИ, 1979. С. 125-138.
3. Ямников А.С., Чуприков А.О., Иванов В.В. Уменьшение влияния технологической наследственности при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов / Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. № 1 (28). 2014. С. 142-148.
4. Чуприков А.О., Ямников А.С. Повышение точности токарной обработки путем минимизации деформационных погрешностей / В сборнике: Проблемы и достижения в науке и технике / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. Инновационный центр развития образования и науки. Омск, 2014. С. 15-17.
5. Чуприков А.О., Ямников А.С. Рационализация технологии механической обработки тонкостенных сварных корпусов / В сборнике: Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. Инновационный центр развития образования и науки. Казань, 2014. С. 7-10.
6. Ямников А.С., Иванов В.В., Чуприков А.О.Снижение систематических погрешностей при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов / Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2013. № 9 (198). С. 31-37.
7. Патрон для закрепления длинномерных нежестких тонкостенных заготовок / А.О. Чуприков, А.С. Ямников, В.В. Иванов, А.А. Маликов. Патент на полезную модель №143098РФ, МПК В23В 31/16, Бюл. №19. 10.07.14, 2 с.
8. Пат. 147617 РФ, МПК B23B 31/10. Патрон для закрепления нежестких заготовок. / Чуприков А.О., Ямников А.С., Иванов В.В., Мали-
119
ков А. А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» №2014105142, заявл. 11.02.2014, Бюл. №31; опубл. 10.11.2014, ил.
9. Беклемишев Д. В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. Издание 12-е, исправленное. М.: Физматлит, 2009. 312 с.
10. Васильев А.Н. MATLAB. Практический подход / Издатель: Наука и Техника. 2015. 448 с.
Киселев Андрей Владимирович, магистрант, andrewkiselev1807@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Матвеев Иван Александрович, асп., ivan_matveev@list.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ямников Александр Сергеевич, д-р техн. наук, проф., Yamnikovasamail.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFL UENCE OF AN OVAL BLANK PART ANGULAR POSITION ON CENTERING
ACCURACY IN CARTRIDGE
A. V. Kiselyov, I.A. Matveev, A.S. Yamnikov
Influence of angles of a blank part cross-section position against centering elements of a device on reduction in accuracy tolerance of centering, resulting from the ovality of the blank part, is considered. It is shown analytically, that the optimum way of setting the blank part in the device is at the critical angles of qm, especially in cases when devices with even number of centering elements are used.
Key words: ovality, blank part, device, centering tolerance, quality.
Kiselyov Andrey Vladimirovich, undergraduate, andrewkiselev180 7ayandex. ru, Russia, Tula, Tula state university,
Matveev Ivan Aleksandrovich, postgraduate, ivan matvee valist. ru, Russia, Tula, Tula state university,
Yamnikov Alexander Sergeyevich, doctor of technical sciences, professor, Yamniko-vas@mail.ru, Russia, Tula, Tula state university
