Полоцкий государственный университет

Полоцкий
государственный
университет

ВЕСТНИК ПОЛОЦКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА.
№ 2. Серия В. Прикладные науки. Промышленность. 2009

 

Хейфец М.Л., Зевелева Е.З., Садюкович А.А., Родионова О.Л.
Мехатронные технологические комплексы для обработки и упрочнения, раскроя и сборки изделий

Рассмотрены особенности использования технологических комплексов совмещенной обработки на предприятиях машиностроительного, строительного производства и других отраслях промышленности. Показано, что в технологических комплексах, совмещающих процессы упрочнения и восстановления с механической обработкой деталей машин, обратные связи технологической системы обеспечивают самоорганизацию процессов формирования поверхности и позволяют управлять их устойчивостью. Предложена методология оптимизационного синтеза технологических комплексов высокоэффективной обработки изделий. Рекомендовано применение гибких производственных комплексов для повышения производительности благодаря использованию высокоэффективных методов обработки, автоматизации производства как с технологическим, так и с предметным принципом организации, изменения организации производства за счет его высокой гибкости, построения производства на принципах самоорганизации технологических процессов.

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Лешок А.В., Звонарёв Е.В., Леонов А.Н. Научные основы получения фрикционных дисков с использованием пайки

Существенный недостаток широко распространенного способа производства фрикционных дисков – соединение фрикционной накладки и стальной основы через промежуточный медный подслой, создаваемый гальваническим способом. В промышленных условиях это требует применения дорогостоящих очистных сооружений. Разработана технология создания экологически чистого промежуточного подслоя из высокодисперсного порошка меди с размером частиц менее 40 мкм. Промежуточный порошковый подслой обеспечивает требуемую прочность и высокую адгезию между фрикционной накладкой и стальной основой, осуществляет функцию пластической релаксации нескомпенсированных термонапряжений, эффективный отвод тепловой энергии в процессе эксплуатации фрикционного диска.

Березиенко В.П., Фурманов С.М., Болотов С.В., Бендик Т.И.
Выбор режима контактной точечной и рельефной сварки на основе математических моделей процессов

Проведена оценка адекватности предложенных математических моделей контактной точечной и рельефной сварки. В результате выполненных расчётов обоснован выбор основных параметров режима Т-образной рельефной сварки стержней с листовыми деталями. Исследования образования вмятин от токоподводящих электродов позволили предложить способ контактной точечной сварки для уменьшения деформаций лицевых поверхностей изделий, предусматривающий использование кольцевого пуансона для обжатия периферийной зоны соединения. Определены параметры режимов точечной сварки низкоуглеродистых сталей разной толщины с обжатием периферийной зоны, обеспечивающие снижение глубины вмятины.

Хрущев Е.В. Особенности деформирования металлических образцов при осадке с наложением ультразвуковых колебаний

Проанализированы особенности деформирования образцов при осадке под воздействием ультразвука. Рассмотрены энергетические аспекты ультразвукового воздействия на образец в верхнем (со стороны концентратора) и нижнем очагах деформации. Торможение торца концентратора за счет закономерностей ультразвуковой волны при равенстве амплитуды ультразвуковых колебаний и пути деформирования свободным эквивалентным бойком, приводит к искусственному снижению эффективности удара в целом и перераспределению энергии между очагами, возникающими у верхнего и нижнего торцов образца. Потеря энергии приводит к уменьшению суммарной деформации системы. Получены уравнения, которые позволяют сделать вывод о том, что принудительное торможение торца концентратора при взаимодействии с образцом приводит к перераспределению энергии между верхним и нижним очагами деформации, вплоть до вырождения нижнего ее очага, когда энергия в нем недостаточна для развития пластической деформации.

 

МАШИНОВЕДЕНИЕ

Берестов Е.И., Лесковец И.В. Методика расчета усилий на рабочем оборудовании бульдозера

Обоснована необходимость разработки методики определения сил сопротивления копанию отвалом бульдозера на основе анализа процессов, происходящих при отделении стружки от массива грунта и движении призмы волочения. Представлена расчетная схема, на основании которой выделены характерные геометрические элементы рабочего оборудования и призмы волочения. Изложена методика определения сил, возникающих в призме волочения при движении стружки вверх по отвалу. Предлагается метод определения угла большого сдвига на основе анализа предельных напряжений, который может выдержать грунт с учетом всех сил и давлений. Предлагаемая методика предназначена для реализации на ЭВМ с использованием численных методов расчета. Результаты, полученные с использованием предлагаемых методов расчета, могут быть использованы при проектировании рабочего оборудования с отвальным рабочим органом, а также при проектировании гусеничных и колесных тракторов.

Забелин Д.А. Исследование влияния погрешностей зубчатых колес на плавность работы передачи

Представлены результаты исследования влияния погрешностей изготовления зубчатых колес на плавность работы передачи на основе специально разработанной методики 3D-моделирования образования кинематической погрешности. Данная методика заключается в построении трехмерной твердотельной модели зубчатой передачи с заданными первичными погрешностями колес и последующим моделированием работы зубчатого зацепления. Модели зубчатых колес получаются в результате моделирования процесса зубонарезания. Это позволяет включать в модели колес погрешности изготовления, вызванные различными технологическими причинами, такими как, например, колебания звеньев цепи обката станка, биения режущего инструмента и заготовки, погрешности режущих кромок инструмента, погрешности установки режущих инструментов и т.д. Приводятся смоделированные графики кинематической погрешности зубчатых передач, состоящих из колес, которые содержат основные погрешности изготовления, влияющие на плавность работы передачи (погрешности бокового профиля зубьев, погрешность шага зацепления).

Завистовский В.Э. Параметрическая надежность восстановленных деталей машин

Параметрическая надежность оценивается или прогнозируется на основе результатов исследования поведения ряда параметров системы, совокупность которых определяет ее техническое состояние. Поскольку выбор совокупности основных технических параметров в некоторой степени произволен, выбирают независимые параметры с независимыми по каждому из них условиями работоспособности. Это позволяет определять надежность отдельно по каждому из параметров. Условия работоспособности по каждому из основных технических параметров задаются в соответствии с характером поведения параметра и его ролью в обеспечении качества функционирования системы. Параметрическая надежность восстановленных деталей машин основывается на ограничении характера поведения параметра в отношении определенных границ (например, предельная пористость или допустимое количество дефектов в покрытии). Эти границы задают область значений параметра, при которых обеспечивается требуемое качество функционирования.

Колено В.В., Халил В.Б. Исследование волновых процессов в гидросистеме машин ударного действия
и определение параметров средств защиты от гидроударов

Приводятся результаты исследований волновых процессов в гидросистеме машин ударного действия на основе волновой теории профессора Н.Е. Жуковского. Показано, что в момент подхода к поршню переднего фронта прямой волны приращение давления в полости гидроцилиндра взвода пневмогидроударника равно удвоенной величине превышения давления прямой волны над начальным давлением в маслопроводе. Возмущение начального состояния в каком-либо сечении трубопровода вызывает возникновение и распространение упругих волн давления со скоростью звука по всему трубопроводу. Рекомендуются расчетные формулы по определению основных параметров гидропневмоаккумуляторов.

Кастрюк А.П. Методика расчета усилий резания, рыхления и щелевания почв

становлены основные причины уменьшения урожайности почв с выделением роли их уплотнения. Намечены технические и организационные решения, направленные на исключения переуплотнения почв. Определены силовые зависимости при резании почвы, необходимые для выбора и проектирования средств обработки почвы. Для разуплотнения переуплотненных пахотных и подпахотных слоев почвы эффективно глубокое рыхление и щелевание с помощью упрочненных рабочих органов. Геометрия режущих элементов рабочих органов почвообрабатывающих машин находится в тесной взаимосвязи с процессами их взаимодействия с почвой.

Шабайкович В.А. Прогрессивные конструкции зубчатых передач

Рассмотрена принципиально новая конструкция зубчатой передачи, в которой зубьями на ведущем колесе являются шарикоподшипники, а на ведомом – впадины, выполненные по внешнему диаметру подшипников. Поверхностный контакт рабочих поверхностей зубьев значительно уменьшает проскальзывание зубьев в зацеплении и уменьшает потери мощности в результате трения, что приводит к уменьшению контактных напряжений и увеличению нагрузочной способности передачи при меньшем срабатывании. Технико-экономическая эффективность применения зубчатой подшипниковой передачи обоснована новым качеством, которое обеспечивается путем использования зубьев с высокоточной внешней цилиндровой формой подшипников. Предлагаемое техническое решение позволяет получить современную простую и надежную конструкцию зубчатой подшипниковой передачи.

 

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Киселев М.Г., Дроздов А.В., Габец В.Л., Столяров А.А. Влияние ультразвукового воздействия
на условия контактного взаимодействия накатного ролика с обрабатываемой поверхностью

Представлена математическая модель процесса контактного взаимодействия ролика с жестким подвижным основанием при сообщении ролику ультразвуковых колебаний, направленных перпендикулярно поверхности их контакта, применительно к технологической схеме шаржирования. Получены аналитические зависимости для расчета времени контактного взаимодействия ролика с поверхностью неподвижного основания, силы его реакции и ее импульса за период колебаний с учетом статического нагружения системы и интенсивности ее ультразвукового возбуждения. Получено выражение, позволяющее рассчитать среднюю угловую скорость вращения ролика за период колебаний в зависимости от интенсивности возбуждения акустической колебательной системы, ее статического нагружения и скорости перемещения основания.

Акулович Л.М., Сергеев Л.Е., Сенчуров Е.В. Магнитно-абразивная обработка прерывистых поверхностей

Рассмотрены результаты магнитно-абразивной обработки прерывистых поверхностей на примере цилиндрических поверхностей с пазами, впадинами, лысками. Указаны отличительные особенности обработки прерывистых поверхностей. Кроме того, были рассмотрены различные схемы магнитно-абразивной обработки пазов и впадин, интенсифицирующие производительность процесса, и способы выравнивания эпюры съема материала в ходе обработки. Для прогнозирования показателей качества обработки с целью правильного выбора схемы магнитно-абразивной обработки были установлены коэффициенты формы и перекрытия, а также коэффициент, характеризующий размеры рабочей части полюсных наконечников. Исследована производительность процесса с учетом полученных эпюр съема и качества поверхности на кромках, боковых поверхностях и дне пазов и впадин. На основании результатов исследования были выявлены условия возможности применения способа магнитно-абразивной обработки прерывистых поверхностей.

Лебедев В.Я., Федорович Э.Н., Бабич В.Е. Определение производительности магнитно-абразивной обработки

Рассмотрены факторы и явления, влияющие на производительность процесса магнитно-абразивной обработки. Определена удельная производительность магнитно-абразивной обработки путем суммирования съема зернами, контактирующими с обрабатываемой поверхностью. Небольшое отклонение результатов, полученных экспериментально (3…17 %), от расчетных величин доказывает достаточную точность предложенной методики расчета величины съема металла. Имея числовые значения параметров, можно прогнозировать величину съема металла в зависимости от условий обработки, величины исходной шероховатости, а также от свойств ферроабразивных порошков и обрабатываемого материала, что позволяет задавать необходимую величину припуска на механическую обработку.

Шелег В.К., Цумарев Ю.А., Латун Т.С. Методика статистической оценки показателей прочности паяных соединений,
полученных на образцах различных типов

Рассмотрена проблема неопределенности, возникающей при оценке результатов механических испытаний, обусловленная попарным нагружением испытываемых паяных швов. Предложена методика, которая основана на статистической оценке среднего значения превышения прочности одного из испытываемых паяных швов. Это значение должно соответствовать максимальному совпадению дисперсий исходной выборки и совокупности параметров прочности, полученной путем оценки для всех паяных швов. Проведена экспериментальная проверка предлагаемой методики, которая показала возможность практического ее применения. Предложенную методику статистической оценки показателей прочности паяных соединений можно рекомендовать для более достоверного и корректного сравнения результатов, полученных при испытании образцов различных типов.

Антонюк В.Е., Скороходов А.С., Дечко Э.М., Рудый В.В.
Программный расчет режима нагружения динамической стабилизации фрикционных дисков

Разработана и предлагается к использованию методика и программное обеспечение для расчета режимов нагружения фрикционных дисков. Предлагаемая методика и программное обеспечение опробованы при расчете режимов нагружения тормозных фрикционных дисков карьерных самосвалов БелАЗ. На основе выполненных расчетов режимов нагружения разработано техническое задание на проектирование специальной установки для динамической стабилизации тормозных фрикционных дисков с наружными диаметрами до 915 мм и максимальной толщиной дисков до 4 мм. Расчет работ с использованием разработанного программного обеспечения во много раз сокращает сроки и затраты на разработку технического задания на проектирование, позволяет на базе разработанного программного обеспечения для расчета режимов нагружения в сжатые сроки разработать программу управления исполнительными движения установки с ЧПУ для динамической стабилизации фрикционных дисков.

Панов А.Н., Осмола И.И., Шкадрецов И.В.
Обеспечение показателей качества, охраны труда и экологической безопасности в процессах изготовления машин

Рассмотрены проблемы обеспечения надежности процессов изготовления по параметрам качества выпускаемой продукции, экологическим последствиям и показателям охраны труда. Предложены модели, методы, обеспечивающие конкурентоспособный уровень машин. Предложенный комплекс моделей и методов позволяет в зависимости от степени важности параметров продукции на этапах жизненного цикла на основе метода последовательных приближений и стохастического детерминизма достигать приемлемой с позиции «затраты – риск» вероятности несоответствия продукции и процессам изготовления требованиям.

 

СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТЫ

Данилов В.А., Яловский О.В. Управление формообразованием торцовых зубчатых контуров геометрическим методом

Рассмотрен геометрический метод управления формообразованием пазов торцовых зубчатых контуров по схеме обработки с параллельными осями заготовки и инструмента за счет расположения его режущих элементов. Показаны возможности этого метода для управления количеством, расположением и параметрами формируемых пазов, упрощения кинематики станков перенесением ее формообразующей функции на инструмент. Обосновано размещение режущих элементов инструмента по секционному принципу и дана характеристика предложенных схем несмежного, смежного и комбинированного секционирования. Определены условия применимости метода секционирования: перекрытия, разгружения формообразующих элементов, технологичности воспроизведения производящего контура, рационального распределения припуска между режущими элементами, полной выборки ими материала.

Иванов В.П. Состав разборочного и сборочного оборудования ремонтного завода

Определены виды и объемы работ разборочного и сборочного участков ремонтного предприятия как основание для разработки технологического оборудования. Проектные работы по созданию разборочного и сборочного оборудования блочно-модульного строения основаны на выборе лучших вариантов структур и параметров этого оборудования с применением элементов динамического программирования. Применение предложенного метода создания технологического оборудования для разборки и сборки ремонтируемых объектов уменьшает трудоемкость технологических операций на 20…30 % и объем технологической подготовки этого производства до 25 %.

Миронова М.Н. Оптимизация параметров станочных приспособлений на основе использования семантических сетей

Рассмотрены вопросы проектирования приспособлений для металлорежущих станков. Использован подход, базирующийся на технологиях искусственного интеллекта (технологиях функциональных семантических сетей). Анализируется возможность применения функциональных семантических сетей для оптимизации параметров станочных приспособлений. Описана интеллектуальная система, предназначенная для решения прикладных задач. Использование такой системы для проектирования технологической оснастки является особенно эффективным, так как позволяет обеспечивать многофакторную оптимизацию сложных технологических систем. Показана структура системы и приведен пример расчета кондуктора для обработки отверстий концевым инструментом.

Спиридонов Н.В., Ясев А.Г. Моделирование технологической оснастки для разделения пластин из композиционных материалов

Представлены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств пластин, которые являются частями теплозащитных покрытий машин, из композиционного материала на полимерной основе; установлены закономерности их поведения при характерных статических и динамических видах нагружения. На основании результатов экспериментов предложено процесс механического разделения композитов представить в виде двух последовательно выполняемых этапов, а именно ослабление и отделение элемента. Соответственно математическая модель содержит два уровня. Первый уровень охватывает описание двухстороннего локального деформирования пластины из композиционного материала системой конусов с определенными углом и порядком (шагом) расположения. Второй уровень включает описание среза отделяемого элемента по ослабленному контуру сечения пластины при ударном приложении нагрузки. На основании результатов моделирования предложена оснастка для дробления пластин из композиционных материалов с использованием двухстадийной схемы работы.

 

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Ланин В.Л., Хмыль А.А., Волкенштейн С.С., Петухов И.Б.
Ультразвуковая микросварка ленточных выводов при монтаже мощных полупроводниковых приборов

Рассмотрены современные технологические решения в области монтажа электронных приборов. Разработано технологическое оборудование и инструмент для ультразвуковой микросварки ленточных выводов при монтаже мощных полупроводниковых приборов. Оценка качества сварных соединений ленточных перемычек с целью оптимизации режимов сварки проводилась методом неразрушающей лазерной фотоакустической диагностики. Определены типичные дефекты соединений. Установлено, что дефекты, возникающие при монтаже межсоединений с помощью ленточных перемычек, наблюдаются в местах несплошности сварных соединений. Анализ факторов прочности микросварных соединений показал, что основными параметрами режима сварки являются: мощность колебательной системы, контактное давление, амплитуда колебаний сварочного наконечника и время сварки.

Адамович А.Л., Грозберг Ю.Г., Рымарева О.А.
Численное и экспериментальное исследование излучения щелевых облучателей в ближней зоне

Представлены результаты моделирования поля излучения резонансной и нерезонансной щелевых антенн в ближней зоне. Проведен предварительный аналитический расчет облучателей и оптимизация их геометрии с применением метода конечных разностей решения электродинамической задачи в трехмерной геометрической области. На основании результатов моделирования получены графики амплитудного и векторного распределения напряженности СВЧ-поля на различном расстоянии от облучателей, а также рассчитаны коэффициенты отражения и передачи в диапазоне возможной девиации частоты питающего генератора. Проведены экспериментальные исследования поля излучения нерезонансной антенны в закрытой экранированной камере при помощи индикатора. Выявлены и проанализированы достоинства и недостатки рассматриваемых типов антенн для применения их в качестве облучателей в установках СВЧ-нагрева материалов.

 

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Худович И.М., Ткачев С.М., Сюбарева Е.В. Получение битумов с улучшенными свойствами

Исследованы физико-химические свойства компаундированных битумов, получаемых из остаточных и окисленных компонентов. Выявлено, что в зависимости от концентрации базовых компонентов температура размягчения и пенетрация изменяются нелинейно, а дисперсность, растяжимость (дуктильность) и кислотность дисперсионной среды – экстремально. Предложено теоретическое обоснование процессов, протекающих при смешивании остаточных и окисленных компонентов. Обнаружено, что кислотность компонентов является значимым фактором воздействия на процессы структурообразования в битумных смесях.

Дребенкова И.В., Царюк Т.Я., Фалюшина И.П. Создание защитных композиций на основе олеиновой кислоты

Исследуются защитные композиции олеиновой кислоты и товарных присадок для минеральных масел различного функционального назначения. Обоснован выбор наиболее приемлемой из них для создания комбинированного маслорастворимого ингибитора коррозии. С помощью адаптированного метода рефрактометрии выявлен экстремальный характер зависимости коэффициентов рефракции от соотношения исходных компонентов защитных композиций, свидетельствующий о возможности их синергизма. Проведена экспресс-оценка защитной эффективности исследуемых композиций в электролите электрохимическим методом, данные которой подтверждают выдвинутое предположение. Представлены результаты исследований вытесняющих свойств, моющей способности и защитой эффективности композиций олеиновой кислоты и товарных присадок различного типа. Установлено, что для модификации олеиновой кислоты наиболее приемлемой является сульфонатная присадка СК. Разработан комбинированный маслорастворимый ингибитор коррозии, представляющий собой сочетание олеиновой кислоты и присадки СК в соотношении с максимальным проявлением функциональных свойств.

Пискун И.М., Абаев Г.Н. Взаимодействие вакуум-компрессора и струйного аппарата
в схеме компрессионного парожидкостного теплового насоса

Рассмотрена совместная работа основных узлов парожидкостного компрессионного теплового насоса: вакуум-компрессора и струйного аппарата при их последовательном соединении. Особенностью такой схемы теплового насоса является использование ротационно-пластинчатого вакуум-компрессора и струйного аппарата в качестве теплообменника рекуператора, а рабочим телом является смесь паров воды и воздуха. С помощью специально изготовленного стенда получены ключевые характеристики работы компрессора и струйного аппарата: расход эжектируемого воздуха и развиваемый вакуум. Выявленные зависимости представлены на рисунках в виде графиков, построенных как с учетом содержания водяных паров в рабочей смеси, так и с учетом ее термического расширения. Анализ полученных данных позволяет количественно оценить влияние струйного аппарата на работу компрессора. Установлено, что при определенном вакууме суммарная рабочая характеристика может быть получена путем арифметического сложения характеристик компрессора и струйного аппарата с учетом некоторой погрешности.

Горский Н.Е., Андреева Р.А., Моисеенко Л.П. Выделение чистой углекислоты из биогаза

Рассмотрены различные методы выделения чистой углекислоты из биогаза, их достоинства и недостатки. Отмечено, что выбор метода выделения углекислоты из биогаза в составе комплекса КПОО (комплексная переработка органосодержащих отходов) должен также учитывать особенности, возможности и потребности КПОО. Рассмотрены конкретные примеры выделения углекислоты из биогаза мембранным и хроматографическим методом. Для того чтобы процесс мембранного разделения газов мог конкурировать с другими процессами разделения, мембрана должна обладать следующими свойствами: высокой проницаемостью по преимущественно проходящему компоненту, высокой селективностью по отношению к этому компоненту, химической стойкостью и механической прочностью, позволяющими эксплуатировать мембрану в течение нескольких лет. Всем отмеченным требованиям отвечает мембрана из полидиметилсилоксана.