Учредители
• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
• Московский государственный индустриальный университет
Издатель
ФГБОУ ВПО «МГИУ»
Журнал зарегистрирован 30 декабря 2004 г. Федеральной службой
по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых
коммуникаций и охране культурного наследия
Свидетельство о регистрации ПИ ¹ ФС 77-19294
РЕДКОЛЛЕГИЯ ЖУРНАЛА
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Ганиев Р.Ф., академик РАН, директор Института машиноведения
им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР
Скопинский Â.Í., ä.ò.í., ïðîô. (ÌÃÈÓ)
ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Овчинников Â.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÓÏ «ÐÑÊ ÌÈû)
ЧЛЕНЫ РЕДКОЛЛЕГИИ
Алешин Í.Ï., академик ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Асташев Â.Ê., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Беляков Ã.Ï., ä.ý.í., ïðîô. (Êðàñíîÿðñê)
Бобровницкий Þ.È., ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Вайсберг Ë.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Горкунов Ý.Ñ., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Åêàòåðèíáóðã)
Григорян Â.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Дроздов Þ.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Индейцев Ä.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Колесников À.Ã., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Кошелев Î.Ñ., ä.ò.í., ïðîô. (Í. Íîâãîðîä)
Лунев À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Махутов Í.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Пановко Ã.ß., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Перминов Ì.Ä., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Петров À.Ï., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Полилов À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Поникаров Ñ.È., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Приходько Â.Ì., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Резчиков À.Ô., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàðàòîâ)
Рототаев Ä.À., ä.ò.í., ïðîô., àêàä. РАРАН (Ìîñêâà)
Теряев Å.Ä., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Федоров Ì.Ï., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Чаплыгин Þ.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Шляпин À.Ä., ä.ò.í, ïðîô. (Ìîñêâà)
Штриков Á.Ë., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàìàðà)
ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ!
Подписка на журнал
«Машиностроение и инженерное образование»
проводится в Издательстве МГИУ
Òåë.: (495) 620-39-92. Å-mail: mio@msiu.ru
Подписной индекс Роспечати 36942
© ФГБОУ ВПО «ÌÃÈÓ», 2012
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
¹ 1`2012
Выходит 4 раза в год
В номере
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
В.Ю. Лавриненко
Влияние массы падающих частей молота и массы заготовки на эффективность
ударного деформирования заготовки при осадке ...........................2
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Ю.С. Авраамов, И.А. Кравченкова, А.Н. Кравченков,
Ñ.Þ. Êîðîëåâ, Ð.À. Новоселов, À.Ä. Шляпин
Способ получения антифрикционного сплава Al–Zn–Sn ..........................7
Î.Â. Àëåõèí, Â.Ï. Алехин
Изучение закономерностей микродеформации
поверхностных слоев молибдена методами внутреннего
трения и акустической эмиссии (÷àñòü II) ............................................ 11
А.А. Веселовский
Определение допусков деталей в узлах трения из серого и высокопрочного
чугунов с термодиффузионными покрытиями ванадием и хромом .........18
Â.È. Êîøêèí, À.Í. Кравченков, Â.À. Íèæíèê,
È.Á. Ðóäåíêî, Â.Â. Рыбальченко, À.Ä. Шляпин
Структурные превращения в зоне контакта металлов Al и Pb, Fe и Pb при
электроимпульсном воздействии ........................................................23
А.А. Федоткин, В.В. Столяров
Особенности деформационного поведения наноструктурных титановых
сплавов при растяжении под действием импульсного тока ....................28
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ МАШИН И СИСТЕМ
Ñ.Ì. Äåìèäîâ, Þ.Í. Артеменко,
В.А. Глазунов, Чан Куанг Ньят
Анализ динамических свойств механизмов параллельной структуры ......36
И.В. Демьянушко, В.В. Миронова, Е.М. Логинов
Исследование напряженно-деформированного состояния
литых автомобильных колес при ударных нагрузках .............................42
Î.À. Ðóñàíîâ, Í.Ô. Авдеев
Анализ установившихся вынужденных
колебаний методом конечных элементов .............................................50
ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
С.В. Зайцев
Повышение эффективности процесса образования при использовании
моделирующих лабораторных комплексов с удаленным доступом .........57
ПОДГОТОВКА И ПЕРЕПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ
Л.В. Кремлева, В.И. Малыгин, В.Т. Харитоненко
Формирование ИПИ-компетенции инженерно-технического
персонала машиностроительного комплекса ........................................66
А.Н. Яндовский
Корпоративный öåíòð: современная структура и функции .....................73
ВОСПОМИНАНИЯ ОБ УЧЕНЫХ
В.А. Коротков
Научные разработки по износостойкости машин ..................................77
Уважаемые читатели!
Журнал «Машиностроение и инженерное
образование» входит в Перечень ведущих
рецензируемых научных журналов и изданий,
в которых публикуются основные научные
результаты диссертаций на соискание ученых
степеней доктора или кандидата наук.
1
ISSN 1815-1051
Стр.1
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
В.Ю. Лавриненко
УДК 621.771
ВЛИЯНИЕ МАССЫ ПАДАЮЩИХ ЧАСТЕЙ МОЛОТА
И МАССЫ ЗАГОТОВКИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
УДАРНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ
ПРИ ОСАДКЕ
В.Ю. Лавриненко
Приведены результаты экспериментальных исследований процесса ударного
деформирования заготовки при осадке с различными отношениями массы
заготовки к массе падающих частей молота и различными энергиями удара.
В результате обработки полученных данных на основе метода многофакторного
планирования эксперимента построена математическая модель процесса ударного
деформирования в виде уравнения регрессии, определяющего зависимость
относительной деформации заготовки от отношения массы заготовки к массе
падающих частей молота и энергии удара. Результаты исследования могут быть
использованы при разработке технологических процессов ковки на молотах.
Ключевые слова: удар, осадка, метод многофакторного планирования
эксперимента, математическая модель, уравнение регрессии.
Введение
Известно, что на эффективность ударного
деформирования заготовок на молоте в значительной
степени влияют конструктивное исполнение
молота, отношение массы шабота к массе
падающих частей молота, а также вид технологической
операции на молоте [1].
Однако недостаточно изучен вопрос о влиянии
отношения массы заготовки к массе падающих
частей молота на относительную деформацию
заготовок, во многом определяющую
эффективность ударного деформирования на
молоте.
Методика и результаты
экспериментальных исследований
Осадку заготовок и определение параметров
удара выполняли на экспериментальном ударном
стенде, состоящем из вертикального копра
и системы скоростной видеосъемки [2].
При осадке заготовки проводили видеосъемку
с помощью скоростной цифровой видеокамеры
FastVideo-250, во время которой данные в
непрерывном режиме поступали в оперативную
память компьютера.
2
Машиностроение и инженерное образование, 2012, ¹ 1
После завершения исследуемого процесса
осадки видеоизображения обрабатывали с помощью
базового программного обеспечения,
что позволило определить продолжительность
фаз удара, деформацию заготовок и скорость
движения бабы копра.
В качестве материала заготовок для моделирования
горячего деформирования углеродистых
и низколегированных сталей использовали
прессованный свинец.
Для обеспечения условий максимального
трения при горячем деформировании стали,
при котором коэффициент трения близок к
максимальному (0,35–0,40), поверхности заготовки
и инструмента обезжиривали ацетоном и
натирали мелом.
Для осадки заготовок на копре использовали
две бабы массами mб
= 22,3; 33,45 êã. Масса
основания копра составляла 500 кг.
По данным ОАО УЗТМ, отношение массы
заготовки к массе падающих частей молота для
молотов с массой падающих частей 1–5 т лежит
в пределах 0,01–0,06.
В связи с этим были назначены массы
© Â.Þ. Лавриненко, 2012
Стр.2
МАШИНЫ И СИСТЕМЫ МАШИН
Влияние массы падающих частей молота и массы заготовки на эффективность
ударного деформирования заготовки при осадке
отношение массы заготовки к массе бабы копра
Kзаг
заготовок-моделей mзаг
осадки бабами с mб
= mçàã
/ má
= 0,025; 0,034; 0,038; 0,051.
Размеры заготовок-моделей назначали таким
образом, чтобы при осадке степень деформации,
приблизительно равная 10 %, соответствовала
отношению высоты к диаметру заготовки
Hзаг
= 74; 50 ìì.
= 22,3 кг сбрасывали
= 0,85 и 1,15 кг для
= 22,3 и 33,45 êã. При этом
Далее проводили масштабирование полученных
кадров процесса осадки и измерение перемещения
бабы ∆Hi
принятому времени одного кадра t (рис. 1).
После определения перемещения бабы ∆Hi
на каждом i-м шаге измерения вычисляли пластическую
деформацию свинцовых заготовок
∆Hïi
= 33,45 кг – с âûñîò: 0,33; 0,83;
1,33 м. При этом трем различным высотам сбрасывания
баб соответствовали энергии удара
А = 109,3; 273,2; 473,1 Äæ.
и 33,45 кг соответствовали три теоретические
скорости движения каждой бабы в момент соударения
с заготовкой: 3,13; 4,95; 6,26 ì/ñ и 2,42;
3,96; 5,01 ì/ñ.
Каждой высоте сбрасывания баб с mб
При обработке полученных видеоизображений
процесса осадки были определены фактические
скорости движения баб копра при их
падении с заданных высот, которые составляли
3; 4,8; 6 ì/ñ и 2,4; 3,9; 5,0 ì/ñ соответственно
для баб с má
= 22,3 и 33,45 êã. Теоретическая
скорость отличается от фактической приблизительно
на 5 %, что можно объяснить потерями
на трение в направляющих копра.
При обработке полученных раскадровок
процесса осадки определяли количество кадров
N1
, соответствующее разгрузочной
При дальнейшей обработке видеоизображений
процесса осадки получали раскадровки и
определяли перемещение баб копра в процессе
осадки и пластическую деформацию заготовок
∆Hï
.
, соответствующее нагрузочной фазе удара –
от момента начала деформирования заготовки
до окончания осадки заготовки, а также количество
кадров N2
формуле
а полное время удара – по формуле
Tóä
Tj
= Nj
где Nj – количество êàäðîâ; t = 3,33·10–4
одного êàäðà; T1
= T1 + T2
грузочной фаз удара.
, T2
Машиностроение и инженерное образование, 2012, ¹ 1
,
с– время
– время нагрузочной и разРис.
1. Раскадровка видеоизбражения для измерения
перемещения бабы ∆Hi
3
t
при j=1, 2,
а
б
= 22,3
с трех различных âûñîò: 0,5; 1,25; 2 ì, а бабу
массой mб
/ Dçàã ≈ 0,3; 0,5. Размеры заготовок составляли:
Hçàã = 23; 26 мм и Dçàã
Бабу копра массой mб
где ∆Hói
копра.
на нагрузочной фазе удара по формуле
∆Hïi
– упругая деформация основания
= ∆Hi
– ∆Hói
При обработке полученных кадров процесса
осадки за перемещение ∆Hуi
принимали величину
обратного хода бабы на разгрузочной фазе
удара до момента ее отрыва от заготовки.
Необходимо отметить, что свинец относится
к высокопластичным материалам, поэтому
упругими деформациями свинцовых заготовок
пренебрегали.
На рис. 2 представлены зависимости перемещения
бабы, упругой деформации основания
копра и пластической деформации заготовки от
времени в процессе осадки бабой с mб
= 22,3 кг
при А = 109,3 Äæ. Данные зависимости были
аппроксимированы полиномиальными зависимостями
4-го порядка. На рис. 2 экспериментальные
значения показаны точками.
Аналогично были получены зависимости
пластической деформации заготовок ∆Hпi
от времени при осадке бабами с mб
и 33,45 кг и других энергиях À.
Относительную пластическую деформацию
заготовок определяли по формуле
.
= 0,025; 0,038 и различных энергиях А приведена
на ðèñ. 3.
Кзаг
фазе удара – от момента максимальной деформации
заготовки до отскока от нее бабы.
Время каждой фазы удара определяли по
заготовок ε от времени при осадке бабами
с má
Зависимость относительной деформации
= 22,3 и má
= 33,45 êã; при отношениях
= 22,3
,
с шагом по времени, равным
Стр.3