Показатели энергетической эффективности процесса производства летательного аппарата

Секция

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ»

УДК 621.7

О.Ю. Блинова Научный руководитель - В. А. Глущенков Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГИБКИ СОТОВОЙ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

Работа посвящена оценке возможности создания конечно-элементной модели процесса гибки многослойной сотовой панели, разработке методики проведения численного эксперимента и проверке достоверности результатов.

При эксплуатации воздушных судов в настоящее время одной из проблем является авиационный шум. Что нашло отражение в документах ИКАО (Международная организация гражданской авиации). Уровни допустимого шума постоянно снижаются [1].

Наиболее эффективными являются пассивные методы снижения шума, основанные на применении звукопоглощающих конструкций (ЗПК) в воздухозаборнике и в газовоздушных каналах двигателя [2].

ЗПК состоит из двух обшивок и заполнителя. Наружная, внутренняя обшивки и заполнитель соединяются в единую конструкцию (сотовую панель) с помощью операции сварки. Затем собранную конструкцию подвергают гибке.

В ходе гибки сотовой панели в ряде случаев возникают следующие дефекты: поперечные и продольные складки, обрыв наружной обшивки, причиной возникновения которых является наличие сжимающих напряжений.

Проведенный анализ литературных источников показал, что аналитических и численных методов анализа НДС такой сложной многослойной конструкции не существует. В связи, с чем целью работы являлось исследование данного процесса с помо-

УДК 629.7.023

щью программы А№У8/Ь8-ВУКА и создание методики использования данного программного обеспечения применительно к сотовым конструкциям.

В ходе исследования была предложена методика гибки сотовой панели, позволившая определить возникновение в ходе процесса зон сжатия. Оценить влияние трения и однородности распределения нагрузки в захвате гибочно-растяжного пресса на величину сжимающих напряжений. Отмечен различный характер распределения напряжений на верхней и нижней обшивках ЗПК.

Созданная математическая модель процесса гибки сотовой панели может быть использована для дальнейшего совершенствования технологического процесса.

Библиографические ссылки

1. Дмитриев В. Г., Мунин А. Г., Самохин В. Ф. Полет: программа снижения шума отечественных самолетов. 2003. № 9. С. 7-13.

2. Дмитриев В. Г., Мунин А. Г., Самохин В. Ф. Полет: Проблема авиационного шума на местности - состояние и перспективы. 2000. № 11. С. 13-21.

© Блинова О. Ю., Глущенков В. А., 2010

А. С. Клентак, А. С. Прохорова Научный руководитель - Д. А. Угланов Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

В настоящее время происходит изменение в подходах к решению проблем энергосбережения и повышения энергетической эффективности промышленных предприятий с учетом развития современного энергорынка в России [1]. Для эффективной работы предприятия и обеспечения его конкурентоспособности, необходимо создание и внедрение системы управления энергозатратами (СУЭЗ). Для успешной работы предприятия такая система должна обеспечивать высокую точность прогнозных и фактических показателей потребления э/э и мощности.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Основой построения системы показателей качества и эффективности управления (использования) энергии на промышленном предприятии является нормирование удельных показателей расхода электроэнергии и мощности на единицу продукции, вид технологического процесса или оборудования, производственную линию или по видам (назначению) цехов. Под «единицей нормирования» подразумевается конечные изделия, детали или заготовки. При этом под единицей нормирования также могут быть: виды и типы оборудования, технологические линии или отдельные процессы производства, специализированные и неспециализированные цеха, а также вид производства в целом [2].

Анализ удельных затрат э/э и мощности на единицу нормирования, проводимый на этапе энергетического аудита предприятия и формирования энергетического паспорта, позволяет расчетным путем получить таблицу нормативов энергозатрат в натуральном и стоимостном выражении. Уточнение нормативов должно удовлетворять периодам периодической проверки закрепленной в СУЭЗ. Удельные показатели энергозатрат в натуральном выражении относятся к единице нормирования (изделие, деталь, заготовка и пр.) и измеряется в кВтч/ед.норм. или кВт/ед.норм. (П^ (ПМрм)). Удельные показатели

энергозатрат на единицу продукции в стоимостном выражении являются показателями стоимости единицы нормирования при квази-стабильных показателях потребления и периодах производства (по часам суток и месяцам года) для которой покупалась

э/э и мощность по ценам Ц?/э = Ц?/э

V норм V-1 норм / /

Для удельных энергозатрат на единицу нормирования (в натуральном выражении) можно записать три уровня значений применяемых для анализа результатов:

1. Нормативный уровень использования э/э (М), кВтч./ед. (кВт/ед. норм) П^ (ПМрм).

Нормированное удельное потребление для машин, тех. процессов, изделий, деталей, участков, цехов или производственных линий производится на основе периодического энергетического аудита и уточнения уровней потребления прямыми измерениями либо косвенными с использованием актуализированных паспортов потребления э/э и мощности.

2. Фактический уровень использования э/э (М),

кВтч./ед.(кВт/ед. норм.) Пф^ (П^^). Фактическое

потребление на единицу нормирования как в результате прямых замеров потребления и показаний приборов учета, так и косвенной оценкой потребления с использованием паспортов потребления э/э и мощности и приборов учета (по сальдо).

3. Оптимальный уровень использования э/э (М),

кВтч./ед.

Оптимальное потребление для аналогичных для машин, тех.процессов, изделий, деталей, участков, цехов или производственных линий при современном (текущем) уровне развития техники и технологии, а также по результатам сравнительного анализа с конкурирующими производителями аналогичной продукции.

Аналогично удельным энергозатратам на единицу нормирования (в натуральном выражении) можно записать три уровня значений применяемых для анализа результатов по удельным энергозатратам в экономическом (стоимостном) выражении:

1. Нормативный уровень использования э/э

грэ/э (грМ \ норм V норм / *

Нормированные удельные энергозатраты для машин, тех. процессов, изделий, деталей, участков, цехов или производственных линий производится на основе удельных энергозатрат в натуральном выражении помноженных на прогнозные показатели цен э/э и мощности на будущий контрольный период (месяц, квартал, полугодие, год). Прогнозные значения ценовых показателей предоставляются КДЦ (Служба главного энергетика) на основе факта цен прошедших периодов, конъюнктуры текущих цен и прогнозов.

2. Фактический уровень использования_э/э (М),

руб./ед.(по э/э) и руб./ед. (по мощности) Тф^(Тф^).

Фактические удельные энергозатраты для машин, тех. процессов, изделий, деталей, участков, цехов или производственных линий производится на основе удельных энергозатрат в натуральном выражении помноженных на фактические показатели цен э/э и мощности в текущем периоде (месяц, квартал, полугодие, год).

3. Оптимальный уровень использования э/э (М),

руб./ед. (по э/э) и руб./ед. (по мощности) Т^ХТ^,.).

Оптимальные удельные энергозатраты для машин, техпроцессов, изделий, деталей, участков, цехов или производственных линий производится на основе удельных энергозатрат в натуральном выражении помноженных на фактические показатели цен э/э и мощности в текущем периоде (месяц, квартал, полугодие, год), но для оптимальных сценарных условий деятельности предприятия на ОРЭМ. Теоретические сценарные условия деятельность предприятия на ОРЭМ формируются КДЦ (Служба главного энергетика).

Секция «Проектирование и производство летательных аппаратов»

Таким образом, создание и внедрение показателей энергетической эффективности производственного процесса промышленного предприятия позволят получить объективную оценку его состояния в области потребления энергии и ее возможного сбережения, а также оценки эффективности реализации того или иного энергосберегающего мероприятия.

Библиографические ссылки

1. Правила функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики. Утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 31 августа 2006 г. № 530.

2. Гаврилов А. И. Региональная экономика и управление. Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2002.

© Клентак А. С., Прохорова А. С., Угланов Д. А., 2010

УДК 621.1

А. А. Кузина Научный руководитель - Е. С. Нестеренко Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ В ШТАМПЕ С УПРУГИМИ МАТРИЦЕЙ И ПРИЖИМОМ

Предложена новая схема процесса вытяжки в штампе с упругими матрицей и прижимом, учитывающая неравномерное изменение толщины фланца заготовки при глубокой вытяжке тонколистового материала. Даная схема позволит устранить интенсивное гофрообразование на фланце заготовки, увеличить площадь контакта фланца с прижимом, снизить усилие прижима, повысить предельный коэффициент вытяжки.

Широкое применение в авиастроении имеют полые тонкостенные осесимметричные детали, обладающие достаточно высокой прочностью, жесткостью и небольшим весом [1]. Такие детали, возможно, получить процессом глубокой вытяжки.

Однако механизм вытяжки тонколистовых заготовок отличается интенсивным гофрообразованием на фланце заготовки, возникновением дополнительных растягивающих напряжений при разглаживании гофр при прохождении через радиусное скругление матрицы [2].

Возникновение потери устойчивости фланца при вытяжке относительно тонколистового материала на свободной поверхности происходит из-за деформации тангенциального сжатия [3]. Появление складок нарушает нормальный ход процесса вытяжки и часто приводит к браку.

Коэффициент вытяжки снижается при уменьшении относительной толщины заготовки. Это связано с тем, что для вытяжки тонкостенных деталей необходим более сильный прижим для устранения гоф-рообразования фланца. Применение такого прижима приводит к увеличению сил трения, росту напряжений в опасном сечении и преждевременному разрыву заготовки [4].

Наличие прижима не устраняет возможности складкообразования. Складкообразование можно устранить при условии достаточного усилия прижима. Завышенное усилие прижима сильно утоняет заготовку в зоне опасного сечения, либо обрывает дно [1].

При деформировании тонкой заготовки необходимо применять завышенное значение усилия при-

жима для того, чтобы увеличить величину растягивающих радиальных напряжений. Большие растягивающие напряжения снижают возможность гофро-образования на «свободных участках заготовки», не касающихся прижима и возникающих вследствие разнотолщинности заготовки на фланце [3].

Устранить «свободный участок» можно применив эластичный прижим. Однако применение эластичного прижима ограничено усилием процесса, толщиной заготовки. Эластичной среде не хватает жесткости. Необходимо увеличивать силу прижима, вследствие чего растет сила трения. При таком способе заготовка не тянется напровал, это приводит к росту коэффициента использования металла [4].

Таким образом, на кафедре «Обработка металлов давлением» Самарского государственного аэрокосмического университета был предложен новый способ глубокой вытяжки в штампе с металлическими упругими элементами: матрицей и прижимом.

На рисунке представлена схема процесса, где упругими элементами являются матрица и прижим. Штамп можно использовать, когда разнотолщин-ность фланца больше упругого перемещения прижима.

Усилие на прижим передается через прижимное кольцо 6, расположенное по внешнему радиусу прижима 2. В процессе вытяжки под действием усилия прижим и матрица будут упруго деформироваться. Величина этого упругого перемещения ограничена упругими свойствами материала, которые должны превышать максимальную величину разно-толщинности на фланце.