Підвищення точності трикоординатних вимірювань переміщень у маложорстких кільцях - Автореферат

На сучасному етапі розвитку приладобудування, робототехніки та інших галузей промисловості України актуальними є необхідність отримання високоточних результатів вимірювань лінійних деформацій, що потребує розробки нових підходів до створення ефективних методів та засобів вимірювання переміщень, деформацій в цілях підвищення точності та швидкодії, а також їх метрологічної атестації. На експлуатаційні характеристики маложорстких кілець із порошкових спечених матеріалів разом з такими геометричними параметрами, як відхилення від циліндричності, соосності, площинності, круглості, впливають і фізико-механічні параметри: твердість, лінійні переміщення від деформації та залишкові напруження. Особливості задач вимірювання механічних величин, таких як переміщення, залишкові напруження, лінійні деформації у кільцях пониженої жорсткості із порошкових спечених матеріалів для крутильних і прядильних машин, висувають підвищені вимоги до методів та систем обробки інформаційних сигналів. Автор дисертації був виконавцем частин держбюджетних і госпдоговірних науково-дослідних тем: "Розробка та дослідження партії кілець" (шифр теми 286, 1990-1992 рр.); № 68/08 "Розробка наукових основ та нових способів шліфування цілеспрямованим керуванням схрещування осей інструменту та деталі" (Наказ Міністерства освіти і науки України № 1044 від 27.11.2007 р.); № 72/10 "Розробка теоретичних основ робочих процесів та нових способів шліфування зі схрещеними осями інструмента та деталі" (Наказ Міністерства освіти і науки України № 686 від 22.07.2009 р.). Удосконалити механічний метод вимірювання переміщень шляхом введення додаткової координати вимірювання та компенсації похибки вимірювання при застосуванні цього методу.У другому розділі проведено теоретичні дослідження, спрямовані на вдосконалення процесу вимірювання залишкових напружень, розробку методу вимірювання рухомого краю кільця за трьома координатами, розробку алгоритму розрахунку залишкових напружень та його інформаційне забезпечення. Запропоновано для високоточного розрахунку залишкових напружень підвищити точність вимірювання переміщень рухомого краю досліджуваного кільця шляхом введення третьої координати, яка дозволяє проводити вимірювання за трьома взаємно перпендикулярними осями. Точність вимірювання переміщень не залежатиме від орієнтації системи координат відносно напрямку вимірювання переміщень, оскільки при будь-якому її положенні відносно досліджуваного кільця, вимірювана величина переміщення рухомого краю кільця буде постійною за рахунок вимірювання складових переміщень за трьома взаємно-перпендикулярними осями. Вимірювання переміщення СС" проводиться за трьома координатами, тому що величина переміщення однозначно визначається в залежності від координат X, Y і Z, незалежно від положення самої системи координат у просторі (рис. Аналогічно (3, 4) при умові, коли відомі координати точки А в системі координат ХОУ, розраховано координати точки В" у системі координат ХОУ за формулами: Rв" =А Rмв" · Аoz?", де Rв" - радіус-вектор точки В" у системі координат ХОУ; Rмв" - радіус-вектор точки В" у системі координат ХМАУМ; А - радіус-вектор точки А в системі координат ХОУ; Аoz?" - матриця повороту навколо вісі OZ на кут ?".У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягає в підвищенні точності трикоординатних вимірювань переміщення маложорстких кілець на основі розробки механічного методу з використанням універсального динамометра. Обґрунтовано, що запропонований метод з використанням універсального динамометра для трикоординатних вимірювань переміщень, базується на визначенні електричними методами неелектричних величин та дозволяє суттєво підвищити точність вимірювань переміщень для визначення залишкових напружень у маложорстких кільцях.

Основний зміст роботи

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягає в підвищенні точності трикоординатних вимірювань переміщення маложорстких кілець на основі розробки механічного методу з використанням універсального динамометра. В результаті виконаних досліджень одержано нові, науково обґрунтовані теоретичні і практичні результати: 1. Проаналізовано існуючі методи вимірювання залишкових напружень у поверхневих шарах маложорстких кілець. Встановлено, що більшість відомих засобів вимірювання мають недостатньо високу точність та швидкодію, що накладає обмеження на застосування методу для вимірювання лінійних деформацій маложорстких кілець з високоточними поверхнями і складним профілем.

2. Обґрунтовано, що запропонований метод з використанням універсального динамометра для трикоординатних вимірювань переміщень, базується на визначенні електричними методами неелектричних величин та дозволяє суттєво підвищити точність вимірювань переміщень для визначення залишкових напружень у маложорстких кільцях.

3. Розроблено механічний метод вимірювання трикоординатних переміщень рухомого краю кільця, який відрізняється від раніше відомих введенням третьої координати вимірювань і дозволяє підвищити точність вимірювання лінійних деформацій до 0,5 мкм. Розроблено математичну модель жорсткості кільця, яка у порівнянні з відомими враховує вплив модуля пружності порошкових спечених матеріалів і технологічних факторів (таких як сила, схема закріплення, геометричні характеристики поперечного перерізу) та дозволяє підвищити точність вимірювання на 15% і швидкодію до 2 с. Удосконалено механічний метод визначення залишкових напружень шляхом вимірювання переміщень за додатково введеною координатою, що підвищує точність вимірювання на 15%.

1. Чередніков О.М. Застосування УДМ - 600 для вимірювання залишкових напружень / О.М. Чередніков, П.Л. Ігнатенко, І.О. Чередніков // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - 2006. - № 25. - С. 69-74. Здобувачем запропоновано метод вимірювання залишкових напружень, що ґрунтується на визначенні неелектричних величин електричними методами.

2. Ігнатенко П.Л. Удосконалення методу вимірювання технологічних залишкових напружень / П.Л. Ігнатенко, І.О. Чередніков // Вісник Інженерної академії України. - 2007. - № 1. - С.145-150. Здобувачем розроблено алгоритм розрахунку технологічних залишкових напружень у маложорстких кільцях.

3. Ігнатенко П.Л. Розподіл залишкових напружень в крутильних кільцях з порошкових спечених матеріалів / П.Л. Ігнатенко // Вісник Інженерної академії України. - 2009. - № 2. - С.209-212.

4. Ігнатенко П.Л. Побудова математичної моделі жорсткості кільця / П.Л. Ігнатенко // Вісник Інженерної академії України. - 2009. - № 3-4. - С.215-218.

5. Квасніков В.П. Математична модель розподілу похибок вимірювання / В.П. Квасніков, П.Л. Ігнатенко // Вісник Інженерної академії України. - 2010. - № 1. - С.240-242. Здобувачем обґрунтовано порядок встановлення математичної моделі розподілу похибок вимірювання.

6. Заявка на патент України МКП G 01B 5/30. М.С. Кулик, В.П. Квасніков, О.М. Чередніков, П.Л. Ігнатенко. Спосіб визначення залишкових напружень. Заявл. 01.02.2010 р.

7. Чередніков О.М. Моделювання деформацій крутильних кілець / П.Л. Ігнатенко, І.О. Чередніков // Техника и технология химволокон: V международная научно-практическая конференция 15 - 19 мая 2006 г.: Сборник докладов, - Чернигов, 2006. - С. 210. Здобувачем здійснено математичне моделювання переміщень кільцевих зразків з врахуванням їх геометричних характеристик.

8. Ігнатенко П.Л. Підвищення ефективності вимірювання технологічних залишкових напружень в маложорстких кільцях / П.Л. Ігнатенко // Інтегровані інформаційні технології та системи (ІІТС - 2008): перша міжнародна науково-практична конференція 19-23 травня 2008 р.: тези доп. - Київ, 2008. - С. 145.

9. Ігнатенко П.Л. Просторова модель вимірювання залишкових напружень / П.Л. Ігнатенко, І.О. Чередніков, О.О. Борисов // АВІА - 2009: IX Міжнародна науково - технічна конференція 21 - 23 вересня, 2009 р.: - Київ: Національний авіаційний ун-т, 2009. - Т. 1. - С. 3.77.

10. Ігнатенко П.Л. Похибка вимірювання технологічних залишкових напружень в маложорстких кільцях / П.Л. Ігнатенко // Інтегровані інтелектуальні робото-технічні комплекси (ІІРТК - 2009): друга міжнародна науково-практична конференція 25-28 травня 2009 р.: тези доп. - Київ, 2009. - С. 372.

11. Игнатенко П.Л. Закономерности формирования технологических остаточных напряжений в маложестких спеченных кольцах из порошковых композиций / П.Л Игнатенко // Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво: девята Всеукраїнська молодіжна науково-технічна конференція 26-27 листопада 2009 р.: тези доп. - Запоріжжя, 2009. - С. 145.

12. Чередников О.Н. Технические требования к крутильным и прядильным кольцам. Оснастка для исследования остаточных напряжений / О.Н. Чередников П.Л Игнатенко, И.О Чередников // Техника для химволокон: IV международная научно-практическая конференция 23 - 27 мая 2005 г.:Сборник докладов в 2-х частях, - Чернигов, 2005. - Ч.І - С. 239.

Размещено на .ru