Инструмент для полирования волноводных труб Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

робастное проектирование и инжиниринг качества [3; 4]. Робастность - это состояние, в котором характеристики технологии, процесса или продукции нечувствительны (в определенном диапазоне) к воздействию дестабилизирующих факторов (внешней среды или производственных), достигаемое при минимизации стоимости проектирования

Создание робастных антенных устройств основано на системной методологии обеспечения их качества при выборе концепции их построения, в ходе его схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства антенных устройств с учетом использования средств активного контроля. Наиболее эффективными инструментами такого подхода являются робастное проектирование (методы Тагути) и наиболее новое его развитие - система Махаланобиса-Тагути, использующая идеи кластерного анализа в сочетании с робастным проектированием, а также структурирование функции качества. Робастное проектирование заключается в выборе варианта конструкции устройства и оптимизации параметров за счет уменьшения измеряемых вариаций технических характеристик в предположении о том, что эти технические характеристики настраиваются на номинальное или целевое значение.

Успешный опыт применения процедуры робастно-го проектирования и структурирования функций качества антенных устройств показан в монографии Семеновой Е. Г. «Основы моделирования и диагностики антенных устройств бортовых комплексов», где описан комплекс алгоритмов и программных средств моделирования сложнопрофильных элементов антенных устройств, выполненных из полимерных композиционных материалов [5].

Недостаточная проработанность указанной научно-технической проблемы требует исследования и формирования теоретико-методологического аппарата управления качеством антенных рефлекторов, включая процедуры структурирования функций качества, параметрического синтеза на этапе конструкторского и технологического проектирования, обеспечения робастности продукции. Разработка таких процедур может быть выполнена только путем создания рациональных процедур математического моделирования, отработки алгоритмов и комплексов программ, составляющих ядро системы автоматизации конструкторского и технологического проектирования со-

временной и перспективной ракетно-космической техники.

Библиографические ссылки

1. Смердов А. А., Буянов И. А., Чуднов И. В. Анализ оптимальных сочетаний требований к разрабатываемым углепластикам для крупногабаритных ракетно-космических конструкций. М. : Машиностроение, 2012. № 8.

2. Коган Д. И., Тимошков П. Н. Современные технологии производства полимерных композиционных материалов нового поколения. М. : Труды ВИАМ. 2013. № 4.

3. Catchpole J. E. The international space station : building for the future / Berlin : Springer, cop. 2008. XXIII. 389 c.

4. Comprehensive nanoscience and technology. Vol. 5: Self-assembly and nanochemistry / volume ed. Scholes Gregory D., Caruso Frank. 2011.

5. Семенова Е. Г. Основы моделирования и диагностики антенных устройств бортовых комплексов : монография. СПб. : Политехника, 2003. 186 с.

References

1. Smerdov A. A., Bujanov I. A., Chudnov I. V. Analiz optimal'nyh sochetanij trebovanij k razrabatyvaemym ugleplastikam dlja krupnogabaritnyh raketno_kosmicheskih konstrukcij // Mashinostroenie, 2012. № 8.

2. Kogan D. I., Timoshkov P. N. Sovremennye tehnologii proizvodstva polimernyh kompozicionnyh materialov novogo pokolenija. M. : Trudy VIAM. 2013. № 4.

3. Catchpole J. E. The international space station : building for the future / Berlin : Springer, cop. 2008. XXIII, 389 р.

4. Comprehensive nanoscience and technology. Vol. 5: Self-assembly and nanochemistry / volume ed. Scholes Gregory D., Caruso Frank. 2011.

5. Semenova E. G. Osnovy modelirovanija i diagnostiki antennyh ustrojstv bortovyh kompleksov: monografija / SPb. : Politehnika, 2003. 186 р.

© Жирнова Е. А., Банщикова М. Н., 2013

УДК 621.924.079

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОЛИРОВАНИЯ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ

В. В. Зверинцев, С. К. Сысоев, А. В. Сысоев, Л. В. Зверинцева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Е-таП: [email protected]

Предложено использовать для полирования волноводных труб эластичный инструмент с наполненной абразивной смесью из каучука СКТ с фторопластом Ф4 и абразивными зернами.

Ключевые слова: волновод, каучук СКТ, полирование, инструмент.

Решетневскуе чтения. 2013

THE CHOICE OF TOOLS FOR WAVEGUIDE PIPES POLISHING

V. V. Zverintsev, S. K. Sysoev, A. V. Sysoev, L. V. Zverintseva

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected]

For waveguide pipes polishing it is suggested to use an elastic tool filled with abrasive mixture of rubber SKT with PTFE F4 and abrasive grains.

Keywords: waveguide, rubber SKT, polishing, tool.

Потери энергии в волноводных трактах зависят от качества обработки рабочих поверхностей, т. е. от шероховатости поверхности. С уменьшением шероховатости токонесущей поверхности глубина проникновения СВЧ-тока уменьшается и становится соизмеримой с микронеровностями поверхности металла. Требуемая шероховатость внутренней поверхности волноводов при частоте СВЧ-тока: Яа 0,40...0,20 мкм при 3.10 ГГц; Яа 0,100.0,025 мкм свыше 10 ГГц [1].

Внутренняя поверхность волновода преимущественно имеет прямоугольный профиль, поэтому инструмент для отделки токонесущей поверхности волновода нельзя вращать, и, следовательно, необходимо искать более простой и производительный способ обработки волноводных трактов без вращения инструмента.

Нами предложена схема отделки токонесущей поверхности прямых волноводов (см. рисунок) 1 с использованием эластичного инструмента 2, наполненного абразивной смесью 3, которая при перемещении инструмента прижимается к обрабатываемой поверхности мембраной 4 посредством сжатого воздуха давлением 0,1.1 МПа через отверстие 5.

Схема обработки волновода

Абразивная мастика изготовлена смешением каучука СКТ с фторопластом Ф4 [2].

В зависимости от поставленной задачи при полировании, характера операции и обрабатываемого материала подбирается соответствующая комбинация переменных параметров смесей. Характеристики неабразивного компонента среды могут варьироваться в зависимости от вязкости, когезии, клейкости, смазывающей способности, текучести, растворимости, термостабильности.

Используется отечественный каучук марки СКТ ГОСТ 14680-69 - недорогой, безвредный для организма человека и отвечающий требованиям обработки (теплостойкость, адгезия и др.). Он является простейшим по сравнению с другими каучуками и отно-

сится к классу кремнийорганических полимеров. Стоек к действию кислорода, воздуха, озона, ультрафиолетовых лучей. Водопоглощение его не превышает 1.2 %.

При смешении каучука СКТ с загустителем, в качестве которого использован мелкодисперсный фторопласт Ф-4 (Ф-40), получаются блок-полимеры, обладающие лучшими, по сравнению с исходными, физическими свойствами. Масса пробы полимера на различных его участках зависит от времени смешения компонентов. За 12.14 мин ингредиенты практически равномерно распределяются по всей массе каучука.

В результате опытов выявили, что через двое суток упругость полимера стабилизируется. При этом заметно уменьшается прилипание полимера к металлу, то есть увеличивается его адгезия.

При смешении компонентов необходимо равномерно распределить абразивные зерна в абразивной смеси.

Для приготовления небольших порций при проведении экспериментальных работ нами использована установка УЭШ-100 в лаборатории отделочных методов обработки СибГАУ. В нижнюю камеру рабочего цилиндра послойно закладывали носитель и абразив, а затем между камерами устанавливали решетку, имеющую 120 отверстий диаметром 6 мм. После смыкания верхней рабочей камеры с нижней включали режим перепрессования компонентов на 6... 10 циклов. Во время смешения и после него производится визуальный контроль за чистотой смеси.

Полный объем абразивной смеси Vc состоит из объемов составляющих компонентов:

V = V +V +V

у c у н у нал у а?

(1)

где Vн - объем носителя (каучука); Vшш - объем наполнителя (фторопласта Ф-4 или разбавителя); V -объем абразива.

Если использовать массовые соотношения компонентов, то зависимость (1) можно представить в виде

V =-

K К„.

Ун Ун

К

Уа

(2)

где Кн, Кнап, Ка - масса носителя, наполнителя и абразива соответственно; ун, унап - удельная масса носителя и наполнителя; уа - насыпная масса абразива.

Допуская, что абразивное зерно имеет шарообразную форму, массу абразива в смеси Ка можно определить по выражению

Ка = 4,19р иуа

(3)

где р - средний радиус округления абразивного зерна; п - количество зерен в смеси.

Тогда по формуле (3) можно вычислить количество зерен в смеси:

(4)

Р Та

n = 0,238

При хонинговании приходится пользоваться не всем приготовленным объемом смеси, поэтому содержание абразива в смеси можно находить в относительных единицах, пользуясь коэффициентом концентрации:

ка = —. (5)

а К У '

Концентрация абразива зависит от содержания используемого абразива в смеси. Зная

Кс = Кн + Кнап + Ка, (6)

получим

К =

К к п

1 - L

(7)

где Кп = Кн + Кнап - масса полимера в смеси. По уравнениям (4) и (7) рассчитаем

n = 0,238-

К к п

(1 - £а )Тар3

(8)

Для вычисления удельной массы абразивных смесей приготавливали одинаковые по объему абразивные смеси с различными составами фторопласта Ф4 и размерами абразивных зерен в полимере. При определении удельной массы абразивной смеси выяснилось, что удельная масса смеси зависит от содержания абразива в смеси и мало зависит от величины абразивных зерен и содержания в полимере наполнителя.

Зависимость, удельной массы от концентрации абразива аппроксимирована уравнением

уА = 1,245 + 0,275Ка.

Основными видами взаимодействия абразивных зерен с металлом при перемещении бруска по поверхности заготовки при подаче давления на эластичную мембрану являются микрорезание со снятием тончайших стружек и трение с пластическим оттеснением металла.

Библиографические ссылки

1. Зверинцева Л. В. Абразивное полирование эластичным инструментом. Теоретические и практические основы процесса. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking-Str. 6-8, 66121 Saarbrucken, Germany. 200 с.

2. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

References

1. Zverinceva L. V. Abrazivnoe polirovanie jelastichnym instrumentom. Teoreticheskie i prakticheskie osnovy processa LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking-Str. 6-8, 66121 Saarbrucken, Germany 2012. 200 s.

2. Sysoev S. K., Sysoev A. S. Jekstruzionnoe honingovanie detalej letatel'nyh apparatov: teorija, issledovanija, praktika : monografija ; Sib. gos. ajerokosmich. un-t. Krasnojarsk, 2005. 220 s.

© Зверинцев В. В., Сысоев С. К., Сысоев А. В., Зверинцева Л. В., 2013

УДК 621.924.079

ГИБКА ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ РАДИУСОМ

Л. В. Зверинцева, И. Ю. Квятковский, В. В. Зверинцев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Проведено сравнение расчетов напряжений и деформаций при гибке волноводных труб прямоугольного сечения с переменным и постоянным радиусом с целью дальнейшего внедрения в производство.

Ключевые слова: прямоугольная труба, волноводы, гибка волноводных труб.

FLEXIBLE WAVEGUIDE PIPES OF RECTANGULAR SECTION WITH VARIABLE RADIUS

L. V. Zverintseva, I. U. Kvytkovskiy, V. V. Zverintsev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia

Comparison of calculation of stresses and strains bending in waveguide pipes of rectangular section with a variable and constant radius is performed to introduce the procedure to the production process.

Keywords: rectangular pipe, waveguides, flexible waveguide pipes.