Определение коэффициентов трения в резьбовых соединениях с использованием контрольно-измерительной системы «Механические соединения»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

УДК 629.11.013

В. И. Кулешов, В. М. Феоктистов, Р. А. Гумбатов

Научный руководитель - С. П. Ереско Сибирский федеральный университет, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ В РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ «МЕХАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ»

Приводится методика планирования и результаты экспериментального исследования коэффициентов трения в резьбовых соединениях с использованием специальной контрольно-измерительной системы.

Резьбовые соединения являются наиболее распространенными деталями в технике. В современных конструкциях резьбовые изделия составляют более половины общего количества деталей. Рабочей нагрузкой является усилие затяжки - осевая сила, возникающая при завинчивании резьбовых соединений под действием внешнего крутящего момента («момента на ключе»). На работоспособность резьбовых соединений существенное влияние оказывает трение в резьбе и на торце гайки или головки винта. При затягивании гайки в болтовом соединении действует момент завинчивания Тз, который создается ключом, и идет на преодоление момента трения в резьбе Тр и на торце гайки Тг.

Для исследования момента трения в резьбе надо исключить трение на опорном торце. Для этой цели можно использовать упорный подшипник, на кольцо которого опирается гайка или головка исследуемого болта. Момент трения качения в подшипнике относительно невелик, и им можно пренебречь.

Для исследования полного момента завинчивания, с учетом трения на торце гайки, вместо шайбы с подшипником I устанавливается опорная втулка II (рис. 1). При завинчивании гайки динамометрическим ключом втулка остается неподвижной, а усилие затяжки передается непосредственно на динамометрическую пружину, минуя подшипник.

Приспособление для нагружения и измерения силы затяжки состоит из корпуса 1, на котором крепится

силоизмерительное устройство 2, выполненное в виде динамометрической пружины и индикатора 3. В пружине 2 предусмотрено сквозное отверстие, в которое вставляется исследуемый болт 4, фиксируемый от проворачивания сухарем 5. Для предотвращения изгиба болта 4 предусмотрена сферическая шайба 6.

По варианту I определяют момент трения в резьбе Тр. В этом случае под гайку 7 устанавливают ступенчатую шайбу 8, которая опирается на упорный подшипник 9, что позволяет определить коэффициент трения в резьбе /р, поскольку момент завинчивания равен моменту трения в резьбе (Тзавр = Тр).

По варианту II определяют моменты трения в резьбе и на торце гайки (Тзав = ТР + ТТ), под гайку (взамен шайбы 8) устанавливают втулку 10 с выступом, входящим в паз детали 11 для предотвращения проворачивания. Зная момент трения в резьбе, найденный по первому варианту, можно определить коэффициент трения на торце гайки /Т, так как ТТ =

= ТЗАВ ^ ТР.

Принцип измерения основан на одновременном измерении осевой нагрузки в болтовом соединении и момента завинчивания, который регистрируется динамометрическим ключом, причем измерения производятся в двух вариантах сборки: с неподвижной накладкой и с упорным подшипником качения с использованием контрольно-измерительной системы «Механические соединения» (рис. 1).

А-А

Рис. 1. Приспособление для нагружения и измерения сил затяжки болтов: i - при работе с подшипниками; II - при работе без подшипника

Секция «Проектирование машин и робототехника»

I

Рз, Н

Рис. 2. Графики зависимостей коэффициентов трения в резьбе /р = /

По результатам экспериментальных и теоретических исследований построены графики зависимости коэффициентов трения в резьбе / = /(Р3) и на торце /г =/(Рз) (рис. 2).

В результате экспериментальных и теоретических исследований получены значения коэффициентов трения в резьбе и на поверхности детали хорошо согласующиеся с данными из литературных источников.

Отношение —= 1 3 выполняется для полученных теоретических расчетов по результатам экспериментальных исследований с погрешностью 8,9 %, что

определяется погрешностью регистрации усилий динамометрическим ключом.

По представленной методике определения коэффициентов трения в резьбовых соединениях, которые изменяются в довольно широких пределах и зависят от сочетания материалов, винта и гайки, состояния поверхности деталей (шероховатости и твердости), наличия смазки, скорости завинчивания и других факторов, разработан алгоритм и реализующее его программное обеспечение.

© Кулешов В. И., Феоктистов В. М., Гумбатов Р. А., Ереско С. П., 2011

УДК 681.62-519

А. А. Кульков Научный руководитель - Л. В. Ручкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АНАЛИЗ ОБЪЕКТОВ НА ЦИФРОВОМ ИЗОБРАЖЕНИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Рассматривается экспонирование изображения при распознавании объекта устройством дистанционного контроля.

Актуальность темы исследования заключается в том, что предложенный в работе метод исследования объектов при помощи экспонирования позволяет решить вопрос о наблюдении за исследуемым объектом при заданных условиях освещенности. Осуществление поставленной задачи происходит посредствам слежения за объектом исследования в реальном времени и определении максимального времени экспонирования. Вычисление максимального времени экспонирования, необходимого при наблюдении за объектом, позволит повысить эффективность выполняемых работ по операциям: слежения за объектом, распознавания и анализа.

Время экспозиции - это время, в течение которого свет попадает на чувствительный элемент для получения изображения. Для заданного уровня освещенности, чем больше время экспонирования, тем больше накапливается заряд, который используется для получения изображения. Таким образом, необходимо обеспечить оптимальный уровень освещенности и время экспонирования, для получения достаточно контрастного изображения, в котором легко различимы и темные, и светлые детали. Контраст - это ключевой показатель получения хороших результатов в алгоритмах обработки изображений. Максимальное время экспонирования для визуализации движущихся