Влияние режимов ультразвуковой обработки на свойства цилиндрических поверхностей

UART, I2C, SPI и пр.) [4], а также и протоколов передачи данных (NMEA, GPRS) [5].

Тенденция реализации функционала в едином модуле (одномодульность) заключается в стремлении к максимальной конструктивной интеграции составных узлов автомобильной радиоохранной системы на

одном печатном узле в одном корпусе [6]. На сегодняшний день в один модуль центрального блока управления могут быть полностью интегрированы GSM модем и навигационный приемник, а также некоторые исполнительные устройства (рис. 2).

Рисунок 2 - Тенденция реализация функционала в едином модуле

Такая конструктивная интеграция ведет к минимизации избыточности элементной базы, энергопотребления и габаритов конечного изделия, а также к эффективности скрытой установки.

Тренд снижения энергопотребления автомобильной радиоохранной системы обусловлен требованиями к увеличению времени её автономной работы при ограниченном ресурсе автомобильного аккумулятора, заряд которого составляет в среднем десятки Ач при напряжении 12 В. Снижение энергопотребления может достигаться как за счет использования малопотребляющей элементной базы, так и за счет энергоэффективных алгоритмов работы устройства [7].

Тенденции уменьшение габаритов, веса и снижения стоимости, в принципе, совпадают с трендами для всей элементной базы, печатных узлов и радиоэлектронных изделий [8]. Сегодняшние мас-согабаритные показатели не являются критичными,

но стоимость автомобильной радиоохранной системы пока не рассчитана на массового потребителя.

Кроме того, наблюдается тенденция сокращения сроков проектирования за счет применения мощных САПР [9], накапливаемого опыта проектных решений, ускорения процессов изготовления макетного и опытного образцов, и серийного выпуска на рынок готовых изделий.

Таким образом, из исторической ретроспективы радиоохранных систем и обзора патентов США [2] видно, что основной тренд развития начиная с 1990 г. совпадает с трендом развития телекоммуникационных и компьютерных технологий, что подтверждается переходом от пейджинговых и специализированных локальных радиоохранных технологий к глобальным GPS, GSM и взаимодействию с сетью Интернет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Колганов А.А. Автомобильные охранные системы. История, состояние и перспективы // В кн.: Сборник трудов VI Международной научно-практической конференции учащихся и студентов 2 ч. под. редакцией Ю.А. Романенко, Н.А. Анисинкиной, С.Г. Воеводиной. - Протвино, Управление образования и науки, 2013. С. 791-794

2. Колганов А.А. Обзор патентов США по автомобильным радиоохранным системам // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы международной научно-технической конференции / Отв. ред.: И. А. Иванов; под общ. ред.: С. У. Увайсов. М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2015.С.400-403.

3. Xing, S., Chen, S., Wei, Z., Xia, J. (Eds.) Unifying Electrical Engineering and Electronics Engineering // Proceedings of the 2012 International Conference on Electrical and Electronics Engineering

4. Jonathan A. Dell. Digital Interface Design and Application // Publisher: John Wiley & Sons Inc. Pub. Date: 8/24/2015 ISBN: 97 81118 97 4 322 | 1118974328 161p.

5. Аминев Д.А., Головинов Е.Э., Иванов И.А., Лышов С.М., Увайсов С.У. Устройство для передачи навигационных данных по каналу GSM (полезная модель). // Патент РФ № 142374, 22.05.2014г.

6. Kolganov A., Sviridov A. GSM modules in energy efficient M2M-systems // Innovative information technologies: Materials of The International Scientific-Practical Conference. Part 3, 2014, p.333-337

7. https://www.researchgate.net/publication/2 9234 7 982 Trend of Energy Saving in Electronic De-vices_for_Research_and_Development

8. Комаров А.С., Крапухин Д.В., Шульгин Е.И. Управление техническим уровнем высокоинтегрирован-ных электронных систем (научно-технологические проблемы и аспекты развития) / Под редакцией д.т.н.,

профессора П.П. Мальцева Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2014.-240 с. ISBN 97 8-5-94 836-3 97-4

9. Бунчина Н. Сквозное проектирование радиоэлектронной аппаратуры на базе интегрированной САПР// ПЕЧАТНЫЙ МОНТАЖ №1/2009 С.22-25. http://www.circuitry.ru/files/article pdf/2/article 2218 178.pdf

УДК УДК 621.787.4.07:534.8 Шуваев В.Г., Крылова Н.А.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» Самара, Россия

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

В работе рассматриваются вопросы обеспечения надежности и качества поверхностей деталей путем поверхностного пластического деформирования с применением ультразвуковых колебаний. Описывается устройство для формирования сложных колебательных воздействий, позволяющее создавать на поверхности детали определенный микрорельеф.

Ключевые слова:

упрочняющая обработка, поверхность детали, качество, ультразвук, микрорельеф

Эксплуатационные свойства деталей машин и приборов, к которым относятся износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость и т.д., определяют их качество и надежность и формируются на этапах изготовления и сборки. В

большинстве случаев, разрушения деталей начинаются с поверхности, в связи с чем возможность технологического обеспечения качества поверхностного слоя является актуальной научно-техни-

ческой проблемой. В понятие качество поверхностного слоя деталей входят такие параметры, как физико-механические свойства, микрогеометрия, остаточные напряжения, наклеп, которые в значительной степени определяют износостойкость, выносливость и долговечность деталей.

Одним из эффективных методов обеспечения качества деталей является поверхностное пластическое деформирование поверхностного слоя с наложением дополнительных ультразвуковых колебаний, которое дает возможность полнее реализовать потенциальные свойства конструкционных материалов в реальных деталях, особенно в деталях сложной формы, с концентраторами напряжений. Выбор оптимального метода обработки и рациональной конструкции инструмента для поверхностного пластического деформирования определяется большим числом факторов: размерами и формой обрабатываемых деталей, их прочностью и жесткостью, требованиями, предъявляемыми к точности и качеству поверхностного слоя, характером производства. Применение современных специальных методов и средств технологического воздействия дает возможность формирования поверхностных слоев деталей с заранее заданными свойствами, соответствующими условиям дальнейшей эксплуатации. Введение дополнительных ультразвуковых колебательных воздействий открывают широкие возможности управления формированием физико-механических свойств контактирующих поверхностей [1].

Как известно, верхняя часть поверхности детали представляет собой выступающие из основного микрорельефа пики, которые интенсивно изнашиваются в период приработки. В связи с чем в процессе изготовления добиваются возможно меньшего значения высоты пиков. В свою очередь глубина микронеровностей рельефа (глубина царапин) обозначает определенную глубину микронеровностей рельефа, направленных из основного микрорельефа в материал детали и определяет объем маслопри-нимающих емкостей при смазке деталей. За счет варьирования таких параметров режима обработки, как давление, подача ультразвукового инструмента, частота вращения заготовки, а также изменения радиусов шаров и сферы роликов для обкатывания, можно менять высоту и геометрию микронеровностей, создавая определенный микрорельеф поверхности, а, следовательно, улучшать эксплуатационные свойства деталей [2].

Основной частью ультразвуковых установок, используемых при обработке поверхностей, является ультразвуковая колебательная система, состоящая из преобразователя, трансформатора (концентратора) колебаний, а также деформирующего элемента [3,4]. Для процессов ультразвуковой обработки поверхностей необходимы колебания значительной интенсивности, однако даже в резонансном режиме амплитуда колебаний магнитострикционных преобразователей не превышает 5...10 мкм. Амплитуду колебаний возможно увеличить при помощи трансформаторов (концентраторов) различной формы: конических, экспоненциальных, ступенчатых цилиндрических, а также составных, состоящих из нескольких элементов различной формы. Для изменения направления ультразвуковых колебаний используют криволинейные трансформаторы, а для преобразо-

вания продольных колебаний в крутильные или радиальные - специальные трансформаторы со спиральными пазами или с излучающей поверхностью в виде диска. Был разработан специальный волновой концентратор (волновод) ультразвуковых колебаний, который может устанавливаться на серийно выпускаемые преобразователи продольных колебаний [5]. Волновод имеет форму усеченного конуса в виде стакана с наклонной образующей, имеющей на своей поверхности сквозные спиральные окна с заданным углом подъема (рис. 1). На одном торце имеется резьба для закрепления в концентраторе магнитострикционного (или пьезоэлектрического) преобразователя, на другом торце закрепляется деформирующий элемент в виде шарика. Деформирующий элемент получает продольные колебания с частотой 18000-23000 Гц и амплитудой до 10-20 мкм, а также дополнительные крутильные колебания.

Рисунок 1 - Ультразвуковой концентратор для формирования продольно-крутильных колебаний

Ультразвуковую обработку поверхности проводят следующим образом. Осуществляют вращение детали и воздействие на ее наружную поверхность устройством с деформирующим элементом, причем устройство с деформирующим элементом передвигают вдоль детали и задают ему продольные и крутильные ультразвуковые колебания. Кроме того, деформирующий элемент возможно устанавливать как по центру нижнего торца концентратора, так и со смещением от центральной оси на различные расстояния, что дает возможность в процессе обработки регулировать параметры формируемого микрорельефа.

Таким образом, формирование сложных ультразвуковых упругих колебательных воздействий существенно расширяет технологические возможности ультразвуковой обработки поверхностей, позволяет использовать большее число управляющих воздействий на поверхностный слой деталей, повысить гибкость поверхностного пластического деформирования. Проведенные исследования показали, что введение в зону деформации дополнительных ультразвуковых колебаний привело к увеличению износостойкости поверхностного слоя в 1,5 - 2 раза по сравнению с традиционными способами, причем площадь относительной опорной поверхности увеличивается на 35 - 50 % при глубине наклепанного слоя до 1 мм.

соединений путем ультразвуковой Папшев, И.В. Шуваев // Междуна-

ЛИТЕРАТУРА

1. Шуваев, В.Г. Повышение надежности и качества механических финишной обработки цилиндрических поверхностей/ В.Г. Шуваев, В.А. родный симпозиум «Надежность и качество», Пенза,25-31 мая, 2010

2. Шуваев, В.Г. Направленное формирование параметров качества поверхностного слоя деталей при ультразвуковой финишной обработке/ В.Г. Шуваев// Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза,25-31 мая, 2015. С.168-169.

3. Шуваев, В.Г. Инструмент для формирования параметров качества поверхностного слоя деталей при ультразвуковой финишной обработке/ В.Г. Шуваев, В.А. Папшев, И.В. Шуваев // СТИН. 2012. № 10. С. 37-40.

4. Патент РФ на полезную модель № 1437 94. Устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей вращающихся деталей / В.Г. Шуваев, М.С. Горобец // 27.07.2014.

Бюл. № 21.

5. Штриков, Б.Л. Повышение работоспособности резьбовых соединений путем применения ультразвука при обработке и сборке: монография / Б.Л. Штриков, В.В. Головкин, В.Г. Щ/ваев, И.В. Цуваев. - М.: Машиностроение, 2009. - 125 с.