Оборудование и методика определения влияния ультразвука на механические характеристики сборочных соединений

18. Ирзаев Г.Х., Адамова А.А. Автоматизация процесса формирования системы показателей для оценки технологичности конструкции изделия // Автоматизация. Современные технологии. 2014. № 11. С. 2733.

19. Адамова А.А., Адамов А.П. Автоматизация формирования показателей для оценки технологичности изделий // В сборнике: Будущее машиностроения России Сборник докладов Восьмой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. 2015. С. 362-366.

20. Адамова А.А., Власов А.И. Визуальное моделирование адаптации подготовки производства к выпуску новой продукции // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2014. № 2 (154). С. 46-56.

21. Журавлева Л.В., Власов А.И. Визуализация творческих стратегий с использованием ментальных карт // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 1 (21). С. 133-140.

22. Маркелов В.В., Власов А.И., Зотьева Д.Е. Функциональная визуальная модель контроля качества ЭС // Проектирование и технология электронных средств. 2014. № 1. С. 25-30.

23. Гриднев В.Н., Яншин А.А. Технология элементов ЭВА - Москва, Издательство "Высшая Школа". 1978. 288 с.

24. Гриднев В.Н., Емельянов Е.И., Власов А.И., Карпунин А.А. Методика автоматизированного проектирования электронных коммутационных структур в среде ALTIUM DESIGNER: управление проектом // Датчики и системы. 2016. № 6 (204). С. 46-52.

25. Власов А.И., Михненко А.Е. Принципы построения и развертывания информационной системы предприятия электронной отрасли // Производство электроники. 2006. № 4. С. 5-12.

УДК 621.787

Родимов Г.А., Лаптев В.А., Батищева О.М,

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия

ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СБОРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Разработаны методики и оборудование для исследования контактного взаимодействия поверхностей деталей при ультразвуковой сборке, позволившее моделировать ультразвуковое трение и изнашивание в широком диапазоне скоростей относительного перемещения, удельных давлений и ультразвуковых параметров Ключевые слова:

методика эксперимента, ультразвуковые колебания, экспериментальные установки

С целью определения влияния ультразвука на механические характеристики сборочных соединений [1] разрабатывались специальные установки изображенные на рис.1 и рис. 2. Основными элементами установки изображенной на рис. 1, являются: станина, механизм нагружения и контрольно-измерительная аппаратура.

На станине 1 закрепляется гидроцилиндр 2 с распределителем, шток которого через шаровую опору 3 связан с ползуном, имеющим возможность вертикального перемещения по регулируемым направляющим.

Рисунок 1 - Установка для исследования механических характеристик сборочных соединений 1 - станина; 2 - гидроцилиндр с распределителем; 3 - шаровая опора; 4 -магнитострикционный преобразователь

К ползуну крепится магнитострикционный преобразователь 4 ПМС-2,5-18. В качестве источника ультразвуковых колебаний используется генератор УЗГЗ-4 с номинальной выходной мощностью 4,5 квт.

1

Рисунок 2 - Установка для реализации процесса ультразвуковой сборки 1 - пневмоцилиндр; 2 - верхняя балка станины; 3

- магнитострикционный преобразователь; 4 - трехкулачковый патрон; 5 - электродвигатель

Контрольно-измерительная аппаратура включает в себя динамометрическое устройство, основным узлом которого является упругое основание с размещенными на нем тензорезисторами. Тензорези-сторы включаются в мостовую схему, сигнал от них поступает через усилитель на аналого-цифровой

преобразователь (АЦП и8Б-ЛА2). Координата вертикального положения механизма нагружения определялась с помощью датчика линейного перемещения, выполненного на базе кругового прецизионного потенциометра [2].

Эксперименты проводились с использованием образцов, изготовленных из различных материалов, таких как: сталь 45 (НВ200), ШХ15СГ ( ШС62...64), ЭИ347Ш (ШС58...60), сталь 4 0Х (НВ230), сплав Д16, латунь Л63. Пары для фрикционного взаимодействия выбирались как из одинакового материала, так и в различных сочетаниях.

Для исследования процессов сборки была разработана установка, изображенная на рис. 2. Она состоит из пневмоцилиндра 1, закрепленного на верхней балке станины 2. Шток пневмоцилиндра связан с магнитострикционным преобразователем 3, передающим при запрессовке ультразвуковые колебания на вал. Зажимное устройство для крепления втулки состоит из трехкулачкового патрона 4, расположенного на оси электродвигателя 5, предназначенного для передачи вращения втулке.

Режимы запрессовки изменялись в пределах: скорость У= 0,001...0,01 м/с, амплитуда колебаний = 5...20 мкм, частота f =20 кГц, натяг <5=0, 005...0, 02 мм. В качестве втулок использовались внутренние кольца подшипников из стали ШХ15СГ (ИЯС 62...64) с шероховатостью посадочной поверхности Ка = 0,20...0,32 мкм, а также втулки из стали 4 0Х (НВ 210), стали 45(НВ 200), с Ка = 0,63...1,25 мкм. Валы изготавливались из тех же материалов. [1,2,3]

Методика статистической обработки результатов экспериментов.

С целью получения достоверных статистически значимых результатов измеряемых параметров производилась их математическая обработка. Для расчета минимально необходимого количества экспериментов были использованы положения и приемы теории вероятностей, математической статистики, статистического контроля и регулирования.

Минимально необходимый объем выборки (минимальное число экспериментов) определялся из зависимости:

п >(/,

(1+у)/2;£ '

г/а/,

где для

ь

(1+у)/2;

аргумент распределения Стьюдента

односторонней доверительной вероятности у

к = п-1 - число степеней свободы экспериментов контрольной выборки; п - объем контрольной выборки или количество образцов; А/л - требуемая (допускаемая) точность измерения; а - стандартное отклонение выборки (среднеквадратическое отклонение):

а —

где х±

IX(X - х)2 п -1 '

значение случайной величины (измеряемый х - среднее значение измеряемого па-

параметр) раметра.

В случае, когда величина А/л - допускаемая точность, неизвестна, ее определяют исходя из того, что допускаемая точность не должна выходить за пределы ширины доверительного интервала:

А/л = ав - аИ

где ав - верхняя граница доверительного интер-

вала:

ан

нижняя граница доверитель-

ного интервала: а

Здесь £ - доверительный интервал для случая двусторонней доверительной вероятности у*:

£ — ~Т

у/П

Значение у находится по формуле: у = (1+у*)/2 находится по табличным заданным значениям

и Ьу

При определении выборочных значений х из числа случайных значений х± исключение грубых результатов измерений производилось путем срав-

нения отношения

X - х

и =--1

а

значимости

со значением Р при и последующего ис-

заданном уровне правления значений х и а.

Допускаемая точность А/ принималась с учетом 10% погрешности определения исследуемого параметра. При доверительной вероятности у = 0,95 коэффициент Стьюдента составил 1,96.

Результаты расчетов объема необходимых экспериментов при различных испытаниях сведены в таблицу 1.

Объемы необходимых экспериментов

Таблица 1

ае —х + £;

£ .

Вид испытаний Среднее квадратиче-ское отклонение а Точность А/ Количество опытов

Расчетное Принятое

1 5,3 5 4,4 5

2 0,033 0,03 4,14 5

3 0,06 0,06 4,64 5

4 0,2 0,2 3,84 4

5 2 2,5 1,54 2

6 25 30 2,7 3

При этом каждому виду испытаний присвоен свой Определение напряжений при сжатии и растяже-

порядковый номер: нии образцов при механических испытаниях.

Определение температуры при изнашивании. Таким образом, были разработаны методики и

Определение параметров шероховатости; установки для проведения экспериментальных ис-

следований влияния ультразвуковых колебаний на механические характеристики соединений.

Исследование прочности прессовых соединений; Исследование контактной жесткости; Определение микротвердости;

ЛИТЕРАТУРА

1. Папшев В.А. Деформационное упрочнение поверхностного слоя деталей в процессе сборки подвижных соединений с применением ультразвуковых колебаний / В.А. Папшев, Г.А. Родимов, С.Д. Шапошников // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 172-174.

2. Штриков Б.Л. Автоматизированная система научных исследований процессов ультразвуковой сборки / Б.Л. Штриков, В.Г. Шуваев, В.А. Папшев // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2007. № 12. С. 19-22.

3. Родимов Г.А. Влияние ультразвуковых колебаний на интенсивность изнашивания металлов / Г.А. Родимов, О.М. Батищева, В.А. Папшев, А.И. Гудков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 176-178.