WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 40 | 41 || 43 | 44 |   ...   | 65 |

расчета опорной кривой bд = 2 и vд = 1,6, была выНа втором этапе осуществляется окончательный брана полидисперсная среда с приведенной зернистовыбор требуемого состава рабочей среды как абрастью Ba = 320 мкм. Данная среда имеет следующие зивного инструмента. Для этого установлены эмпирические зависимости таких упругих характеристик характеристики: плотность среды = 1 410 кг/м3, среды, как коэффициент Пуассона и модуль Юнга E = 0,116 МПа, = 0,4, Rmaxи = 40,2 мкм, и = 160 мкм, от параметров Ba и Ka [1]. Величину коэффициента bи = 1,7 и vи = 1,1.

эффективной вязкости выбирают по разработанПри установившемся режиме деформирования и веным рекомендациям в зависимости от геометрических личине сдвигающего давления на входе Pвх = 6 МПа характеристик обрабатываемого канала.

установлены фактические площади контакта микроРазработка технологии АЭО на третьем и четвертом неровностей. Общая фактическая площадь единичноэтапах ведется на базовом канале простой формы – го упругопластического контакта микронеровностей круглое поперечное сечение постоянной формы. Для Ar = 7·10–6 мм2. Сближение между поверхностями создания методики расчета фактической площади контакта, величины и направления сил, возникающих обрабатываемой детали и рабочей среды на единичпри контакте, а также размерности сближения (вели- ную микронеровность при упругом контакте составичины съема материала) при единичном контакте про- ло 0,6 мкм, при пластическом контакте – 0,037 мм.

веден анализ контактных процессов при АЭО [4]. Такая величина пластического сближения обусловлеКонтакт рабочей среды (как абразивного инстру- на течением основы, вызванным перемещением мента) с деталью при АЭО имеет ряд особенностей. абразивного зерна в контакте. Объем мгновенно сниВращение рабочей среды как абразивного инструмен- маемого слоя материала за один контакт составил та в обрабатываемом канале отсутствует. В контакте 2,871·10–8 мм3. Изменение шероховатости микроненаходятся разные по физико-механическим свойствам ровности за один контакт равно 0,000 124 мкм.

тела, причем среда представляет собой композицию Исходя из общего количества абразивных зерен, из самых твердых алмазных или абразивных зерен с вступивших в контакт с рассматриваемой микроневязкоупругой полимерной средой [5]. Контакт проис- ровностью поверхностного слоя, рассчитаны изменеходит при сдвиговом течении среды в достаточно уз- ние шероховатости, и величина износа по времени.

ком диапазоне скоростей (0,001…0,1 м/с), а напря- Поскольку модуль упругости E среды на несколько женно-деформированное состояние вязкоупругой ос- порядков меньше, чем у материала обрабатываемой новы определяет степень подвижности зерен в кон- детали, удаление материала детали на единичном такте. В контакте возникают температуры 30…250 оC, контакте происходит на наноуровне. Следует учитыа градиент температур в среде и детали различный. вать, что за один цикл экструзии единичная микронеЭкспериментально наблюдалось пристеночное ровность поверхности, в зависимости от объема рабовращение абразивного зерна совместно с некоторым чей установки для АЭО и размеров обрабатываемого объемом рабочей среды [6]. При этом частота враще- канала, вступает в контакт приблизительно от 500 до ния зависит от скорости сдвигового течения и разме- 10 000 раз.

ров вращающегося объема среды и обеспечивает пе- На пятом этапе поученные результаты контактных риодическую смену микронеровностей абразивного взаимодействий накладываются на поле распределезерна, находящихся в контакте, что обусловливает ния расходно-напорных характеристик потока среды эффект постоянного самозатачивания. в обрабатываемом канале. Верификация расчетных При расчете необходимо учитывать влияние со- данных показывает, что расхождение составляет не става рабочей среды на технологические режимы аб- более 5 %. На основании методики создан информаразивно-экструзионной обработки [7]. ционно-расчетный модуль и разработана технология Для расчета АЭО тонких осесимметричных кана- АЭО детали типа корпус крыльчатки.

лов большой длины рекомендуется использовать мо- На шестом этапе назначаются параметры технолодель течения рабочей среды, построенную на преоб- гического процесса абразивно-экструзионной обраразованной модели Каргина–Слонимского–Рауза [8]. ботки конкретных деталей.

Расчеты на основе контактной модели на четвер- Внедрение методики обеспечило сокращение обътом этапе показали, что суммарная производитель- ема и сроков экспериментальных исследований при ность АЭО позволяет эффективно производить обработ- разработке технологических процессов АЭО новых ку любых материалов, начиная от сплавов цветных ме- деталей.

таллов и заканчивая труднообрабатываемыми поверхно- стями (сразу после литья или термообработки) [4]. Библиографический список Так, для обработки круглого канала с постоянным 1. Экспериментальное определение коэффициентов сечением радиусом R = 0,0125 м в детали, выполненвязкости, упругости и пластичности рабочей среды при ной из стали 12Х18Н10Т (твердость HB = 450, модуль абразивно-экструзионной обработке / П. А. Снетков, упругости E = 220 000 МПа, = 0,3) и имеющей макВ. А. Левко, М. А. Лубнин, Е. Б. Пшенко // Вестник симальную шероховатость Rmaxд = 4,72 мкм, радиус СибГАУ. 2009. Вып. 4 (25). С. 134– Технологические процессы и материалы 2. Левко В. А. Особенности реологии рабочей 6. Исследование влияния формы обрабатываемого среды при абразивно-экструзионной обработке // канала на течение рабочей среды при абразивноВестник СибГАУ. 2005. Вып. 7. С. 96–100. экструзионной обработке / В. А. Левко, М. А. Лубнин, 3. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработ- П. А. Снетков и др. // Вестник СибГАУ. 2009. Вып. 4 (25).

ка: современный уровень и теоретические основы С. 138–145.

процесса : монография ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. 7. Левко В. А., Пшенко Е. Б. Влияние состава раКрасноярск, 2007. бочей среды на технологические режимы абразивно4. Левко В. А. Расчет шероховатости поверхности экструзионной обработки сложнопрофильных деталей при абразивно-экструзионной обработке на основе // Вестник СибГАУ. 2006. Вып. 11. С. 64–68.

модели контактных взаимодействий // Авиационная 8. Левко В. А. Модель течения рабочей среды при техника. Известия вузов / под ред. проф. В. А. Фирсо- абразивно-экструзионной обработке тонких осесимва ; Казан. гос. техн. ун-т. 2009. № 1. С. 59–62. метричных каналов большой длины // Вестник Чебок5. Левко В. А. Контактные процессы при абразив- сар. гос. педаг. ун-та. Механика предельного состояния :

но-экструзионной обработке // Металлообработка. сб. науч. тр. / под ред. акад. Д. И. Ивлева ; Чувашск.

2008. № 3 (45). С. 19–23. гос. педаг. ун-т. Чебоксары, 2008. № 2. С. 85–94.

V. A. Levko, M. A. Lubnin, S. K. Sysoev, A. S. Sysoev, L. P. Sysoeva METHOD OF ASSESSMENT OF ACCURACY, QUALITY AND EFFICIENCY OF ABRASIVE FLOW PROCESSING OF SPAIR PARTS The technique, which allows to significantly reduce the costs of research have been completed. All the stages of evaluating the accuracy, quality and efficiency are described.

Keywords: abrasive flow machining, annular gap, medium, cross-sectional area, leveling device.

© Левко В. А., Лубнин М. А., Сысоев С. К., Сысоев А. С., Сысоева Л. П., УДК 621.Е. А. Мизрах, А. С. Сидоров, С. Б. Ткачев ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ НА АДМИТАНС И УСТОЙЧИВОСТЬ ИМИТАТОРОВ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ С КАСКАДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ* Исследовано влияние динамических свойств импульсных стабилизаторов напряжения на адмитанс и устойчивость имитаторов солнечных батарей с каскадным включением непрерывного и импульсного усилителей мощности. Сформулированы ограничения на параметры сглаживающего LC-фильтра импульсного стабилизатора напряжения.

Ключевые слова: импульсный стабилизатор напряжения, имитатор солнечной батареи, устойчивость, адмитанс.

В настоящее время одной из перспективных топо- Вопросы устойчивой работы ИСБ последовательлогий имитаторов солнечных батарей (ИСБ) (рис. 1), ного типа и влияния импеданса источника питания на позволяющей с требуемой точностью воспроизводить адмитанс имитатора достаточно хорошо проработаны ВАХ и импеданс (адмитанс) солнечных батарей мощв [1; 2]. Но, в ИСБ с каскадным включением НУМ ностью более 1 кВт, является топология ИСБ с каси ИУМ в отличие от ИСБ последовательного типа кадным включением непрерывного и импульсного появляется еще одна отрицательная связь по напряусилителей мощности (рис. 1, а), где ограничение жению, причем ИУМ стабилизирует только часть мощности рассеивания непрерывного усилителя своего выходного напряжения, а другая часть опредемощности (НУМ) осуществляется путем стабилизаляется нагрузкой. Актуальными являются вопросы ции напряжения на его регулирующих элементах (РЭ) влияния динамических свойств импульсного стабилис помощью импульсного усилителя мощности (ИУМ).

затора напряжения на устойчивость и адмитанс ИСБ Данная топология строится на основе другой тополос каскадным включением НУМ и ИУМ.

гии – ИСБ последовательного типа (рис. 1, б).

*Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы» (ГК №П530).

Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева а б Рис. 1. Топологии имитаторов солнечных батарей:

а – ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ; б – ИСБ последовательного типа; ИП – источник питания;

ИУМ – импульсный усилитель мощности; Н – нагрузка; НУМ – непрерывный усилитель мощности;

УФОС – устройство функциональной обратной связи Рис. 2. Структурная схема ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ Структурная схема ИСБ с каскадным включением Функциональная схема для приращений ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ, полученная НУМ и ИУМ представлена на рис. 2. В структуре путем объединения функциональных схем ИСБ поданного имитатора можно выделить три большие следовательного типа [1] и функциональной схемы подсистемы:

импульсного стабилизатора напряжения [3–5], пред1. Непрерывный стабилизатор тока (НСТ) нагрузставлена на рис. 3.

ки, образованный усилителем-сумматором (УС), поСогласно работе [6], передаточные функции устследовательным корректирующим устройством ройств НСТ и их параметры имеют следующий вид:

(ПКУ), НУМ, измерителем тока (ИТ) и корректи– передаточная функция НУМ по управлению:

рующим конденсатором (CК).

КНУМ 2. Устройство функциональной обратной связи WНУМ (s) =, (УФОС) по напряжению нагрузки, которое задает TНУМs2 + 2НУМTНУМs +вольтамперную характеристику (ВАХ) солнечной где КНУМ 2,45 А/В – коэффициент передачи НУМ по батареи (СБ) в некотором масштабе и вырабатывает управлению; TНУМ 1,14·10–7 с – постоянная времени эталонное напряжение UЭТ для стабилизатора тока.

НУМ по управлению; НУМ 0,75 – коэффициент от3. Импульсный стабилизатор напряжения (ИСН) носительного демпфирования;

на регулирующих элементах НУМ, которой состоит – адмитанс НУМ из делителя напряжения (ДН), источника опорного Y0НУМ TYНУМ1s +() напряжения (ИОН), УС2, усилителя местной обратYНУМ (s) =, ной связи (УМОС) по среднему току дросселя, генеTYНУМ 22s2 + 2YНУМTYНУМ2s +ратора пилообразного напряжения (ГПН), широтногде Y0НУМ 0,2·10–3 Сим – активная составляющая адмиимпульсного модулятора (ШИМ), драйвера, ключа танса НУМ; ТYНУМ1 3,25·10–4 с, ТYНУМ2 1,35·10–7 с – (КЛ), источника питания (UПИТ), сглаживающего постоянные времени адмитанса НУМ; YНУМ 0,95 – фильтра (Lф и Cф).

относительный коэффициент демпфирования;

Технологические процессы и материалы Рис. 3. Функциональная схема имитатора СБ с каскадным включением НУМ и ИУМ – передаточная функция УС Согласно [3–5], передаточные функции устройств ИСН имеют следующий вид:

КУС WУС (s) =, – передаточная функция УМОС:

TУСs +КУМОС (TZ s +1) где КУС и ТУС – коэффициент передачи и постоянная WУМОС (s) =, s(TРs +1) времени УС;

– передаточная функция ПКУ где КУМОС – коэффициент усиления при = 1, TZ и (TПКУ1s +1)(TПКУ2s +1) TP – постоянные времени, причем TZ > TP;

WПКУ (s) =, – коэффициент передачи ШИМ и КЛ равен (TПКУ3s +1)(TПКУ4s +1) КШИМ = UПИТ / UПИЛ, где UПИТ – напряжение источника где ТПКУi – постоянные времени ПКУ.

питания ИСН; UПИЛ – размах пилообразного напряадмитанс корректирующего конденсатора:

жения;

YCК (s) = CКs, где CК – емкость корректирующего – адмитанс дросселя фильтра с учетом местной конденсатора.

обратной связи (МОС) по среднему току дросселя:

Согласно [2] КУС, ТУС, ТПКУi, CК рассчитываются YL (s) YLМОС (s) =, (1) исходя из воспроизведения имитатором требуемого 1+WМОС (s) адмитанса СБ.

Математическая модель УФОС в малосигнальгде YL1(s) = – адмитанс дросселя LФs + RLФ + RИТном режиме представляет собой дифференциальный коэффициент передачи KФОС (UН, IКЗ,UХХ ) = фильтра с учетом активных потерь в преобразователе (потери в коммутирующих полупроводниковых эле= FФОС (UН, IКЗ,UХХ ) UН, зависящий от точки ментах и статические потери в обмотках трансформалинеаризации ПХ и параметров ВАХ ИСБ, и передатора и дросселя выходного фильтра) и в измерителе точную функцию, которая имеет вид среднего тока дросселя; LФ – индуктивность дросселя фильтра; RLФ – сопротивление потерь; RИТ2 – соWФОС s =, ( ) TФОС1s2 + 2ФОС1TФОС1s +() противление измерителя среднего тока дросселя, WМОС (s) = WУМОС (s)KШИМYL (s)KИТ2 – передаточная TФОС2s2 + 2ФОС2TФОС2s +1 TФОС3s +() () функция разомкнутого контура МОС по среднему где ТФОС1 = 8,8410–8 с, ТФОС2 = 2,1210–8 с, току дросселя;

– импеданс конденсатора фильтра ZC (s) с учетом ТФОС3 = 1,610–8с – постоянные времени; ФОС1 = 0,5, ФОС2 = 0,1 – коэффициенты относительного демпфи- эквивалентного последовательного сопротивления (ESR):

рования.

Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева WРКИСНхх (s) = WУС2 (s)WУМОС (s)KШИМ RСФCФs +ZC (s) =, (3) CФs YLМОС (s)ZФМОС (s)КДН.

где СФ – емкость конденсатора фильтра; RСФ – экви- Выходной импеданс ИСН определяется следующим выражением:

валентное последовательное сопротивление конденZФМОС (s) сатора.

ZИСН (s) =. (4) При анализе влияния динамических свойств ИСН 1+WРКИСНхх (s) на динамические свойства ИСБ удобнее пользоваться Проанализируем влияние динамических свойств следующими характеристиками ИСН: передаточной ИСН на адмитанс имитатора. В таблице представлены функцией разомкнутого контура ИСН и импедансами адмитанс ИСБ с каскадным включением НУМ и ИУМ фильтра и ИСН.

Pages:     | 1 |   ...   | 40 | 41 || 43 | 44 |   ...   | 65 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.