CC BY
29
значительно больше эффективной длительности разрешающего сигнала.
Поэтому учет свойства стохастичности ТП при расчете параметров управления позволит избежать возникновения заторовых ситуаций в 15-20 % случаев.
Библиографический список
1. Брайловский Н. О., Грановский Б. И. Управление движением транспортных средств. -М.: Транспорт, 1975. - 110 с.
2. Петров В. В., Кашталинский А. С. К вопросу о стохастичности транспортного потока. // Ориентированные фундаментальные и прикладные исследования - основа модернизации и инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-транспортного комплексов России: материалы Всероссийской научно-технической конференции (с международным участием) - Омск: СибАДИ, 2011. Кн. 2 - с. 186-188.
3. Петров В. В. Управление движением транспортных потоков в городах: Монография -Омск: Изд. СибАДИ, 2007. - 92с.
4. Webster F.V. Traffic signal settings. - British road res. Lab. Tech. paper,1958 - №39
THE STOCHASTICITY ACCOUNT FOR THE SATURATED CONDITION TRAFFIC CONTROL
V. V. Petrov, A. S. Kashtalinsky
The article devoted to describes of Influence of traffic stochasticity on quality control of the traffic flow in the saturated conditions. There is set out results of the analysis of the statistical data about vehicle intensity. The authors present the dependence of delay and its components from vehicle intensity.
Keywords: traffic flow, stochasticity, vehicle intensity, delay.
Bibliographic list
1. Brailovski N. O., Granovsky B. I. Managing the movement of vehicles. - M: Transport, 1975. - 110 p.
2. Petrov V. V., Kashtalinsky A. S. Issue of stochastic transport stream. // Oriented fundamental and applied research are the basis of modernization and innovative development of architectural-construction and road-transport complexes of Russia: materials of the all-Russian scientific technical conference (with international participation) - Omsk: SibADI, 2011. KN. 2 - P. 186-188.
3. Petrov V. V., Manage the traffic flow in cities: the Monography - Omsk: Omsk. SibADI, 2007. - 92 p.
4. Webster F.V. Traffic signal settings. - British road res. Lab. Tech. paper,1958 - №39.
Петров Валерий Васильевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Организация и безопасность движения» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности: Управление транспортными потоками. Общее количество опубликованных работ: 40. e-mail: [email protected]
Кашталинский Александр Сергеевич -аспирант кафедры «Организация и безопасность движения» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности: Управление транспортными потоками. Общее количество опубликованных работ: 2. e-mail: [email protected]
УДК 531
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ
УПРУГОГО ОТСКОКА БОЙКА С КВАЗИПЛАСТИЧЕСКИМ УДАРОМ
Б. Н. Стихановский, Л. М. Стихановская
Аннотация. Рассматривается ударник, в котором шар-боек принудительно поворачивается после каждого удара, что значительно повышает его поверхностную усталостную прочность при взаимодействии с испытуемой поверхностью при контроле качества материала методом упругого отскока. Происходит несколько отскоков при одном сбрасывании ударника -квазипластический удар, что заметно повышает информативность и точность измерений.
Ключевые слова: шар-боек, удар, контроль, качество, упругий отскок.
Введение
Скорость отскока бойка при ударе по испытываемому объекту зависит от твердости поверхности, структуры наружных и внутренних слоев, плотности, прочности,
наличия полостей, дефектов и других свойств веществ, материалов и изделий. Это позволяет контролировать их качество, а также определять местонахождение пустот под слоем материала в различных
конструкциях или покрытиях. Во время удара твердых тел от места их контакта распространяются упругие волны
деформаций, которые отражаясь от свободных поверхностей, включений, дефектов и пустот (чем меньше непредусмотренных технологией пустот в материале, тем выше его качество и прочность), возвращаются в место взаимодействия тел, влияя на величину скорости отскока бойка в зависимости от различных физических факторов
испытуемого материала изделия или конструкции. Метод упругого отскока бойка для определения качества материалов имеет ряд преимуществ по сравнению с радиационным, ультразвуковым и другими достаточно дорогими и трудоемкими способами контроля качества поверхности и выявления полостей и дефектов внутри конструкций, при этом волны деформаций охватывают значительно большую толщину исследуемого материала по сравнению с другими способами, а плотности изделий
3 3
могут изменяться от 0,01 г /см до 20 г/см , т.е. от легких пористых пластмасс и дерева до тяжелых бетонов, асфальтобетонных покрытий и металлических конструкций.
Основная часть
Математическая модель распространения волн в испытуемом изделии была составлена при следующих начальных условиях:
- испытуемая среда упругая, т.к. при многочисленных ударах можно считать контактную площадку постоянной;
- тепловые, звуковые явления, радиальная инерция пренебрежимо малы;
- волны деформаций распространяются как в однородной среде, т.к. длина волны больше, чем размер включений в материале.
При построении математической модели воспользуемся теорией Сирса, согласно которой в зоне контакта действует ударная сила F, зависящая от общей деформации а в месте контакта вдоль к нормали к поверхности, а вне этой зоны распространяются волны с равномерно распределенными по поперечному сечению напряжениями.
Согласно теории Герца сила удара в месте контакта равна:
F = к а
где к = — Е
3
(1)
Е = Е Е / ( 1 -и )Е +( 1 -
0 12 12
2 ми )Е - приведенный модуль упругости;
R - приведенный радиус закругления
ударных концов первого R и второго R
12
тела;
Е . Е .и .и - модули упругости и
1 2 12
коэффициенты Пуассона первого и второго тела.
Вне контактной зоны распространяются волны деформаций, амплитуда которых зависит от F = f [а ] , которые прибывают в зону контакта в периоды времени
21 41 t =-- ,-1 и т.д.,
а а
i i
где I и а - длины тел и скорости
i г
распространения волны в первом (I = 1) и втором ( i =2 )теле.
С учетом волн деформаций зависимость между скоростью и ударной силой можно представить в виде]
1 21 1 а = V--[ F + 2F[t--1 ] +
0 а S р а
111
41
2F[t--1 ] + ....] - 1 [F + 2F р-
~ а р
а
2 2 2
21 41 -2] + 2F р--2 ] +....
(2)
аа
2 2
Решая совместно уравнения (1) и (2) и дифференцируя получим:
(Ш -
— = AF3 В , (3)
Л
где
R
31 V к -
А= 1 о (-)3, а
2а F
1 о
V ЯЕ S ¥ о Е 22
F = о_1 1 =_
0 а 1(1 + Я) а 2(1 + Я)
сила удара при идеальном одновременном касании тел во всех точках торцов;
2
3
2
0
0
2Я
В= [1- F--(F + F ) -
1 + Я ('-2) ('-4
2Я ,
--(Р ( +F ) + ....]
1 + Я ('-21 / а) ('-41 / а)
- волновая часть уравнения; V - скорость тел перед соударением;
р а S
Я =-2-2-2 ,
р а S
1 1 1
- соответственно плотность,
р ^
г, г
площадь поперечного сечения первого (I = 1) и второго (I = 2) тел.
За первое тело принимается то, у которого период собственных колебаний
21
Т =-- меньше, чем у второго.
га
г
В случае если в испытуемом теле 2 имеется полость или трещина, в уравнение
I 2
(3) в волновой части подставляется I
I
где
(I + 5^ К
I = I--р-р-р
02 2 S + S
1 2
(4)
где I , 5 ^ ,К - соответственно
р р р
расстояние от свода полости до свободной от ударного нагружения поверхности, усредненная толщина полости, площадь полости, коэффициент прохождения волны.
Если рассеяние энергии волны незначительное, т.е. когда длина волны в несколько раз (в 5 и более) больше размера
дефекта и различных включений, то К « 1.
р
Вычислив зависимость (3) , находим площадь ударного импульса, которая при наличии дефекта уменьшается по сравнению с бездефектным изделием, и коэффициент отскока, величина которого зависит от параметров дефекта.
Как показали опыты, дефект обнаруживается в области, ограниченной фиктивным цилиндром диаметром
d «2( , расположенным под бойком и
2р 1
проходящим через всю толщину объекта.
Также выявлено, что не всегда выгодно, как принято на практике, использовать только стальные бойки, т.к. для повышения точности измерений необходимо повышать скорость отскока: чем больше разница между отскоками при ударах от образцового материала и от дефектного, тем выше точность измерений. Если исследуется качество таких материалов как дерево, использовать стальной боек нерационально, т.к. скорость отскока от деревянного изделия незначительна. Для увеличения точности измерений необходимо применять бойки с широким диапазоном изменения плотности. Наибольшая чувствительность при контроле качества наблюдалась при соотношении плотностей бойка и испытуемого материала от 0.33 до 1 для бетона и стали, для дерева от 0.33 до 3. У стального ферромагнитного бойка плотность больше, чем, например, у дерева примерно в 20 раз, т.е. для легких испытываемых материалов рациональнее использовать бойки их дерева, эбонита, капрона, текстолита, т.е. веществ с малой плотностью. При использовании таких бойков в приборах с электромагнитным двигателем их поверхность нужно покрыть тонким слоем ферромагнитного материала.
Для увеличения информативности измерений можно использовать ударник, в котором при каждом его отскоке происходит несколько ударов шара-бойка при взаимодействии с испытуемой поверхностью, т.е.происходит квазипластический удар. При каждом ударе шара величина скорости его единичного отскока зависит от волн деформаций, распространяющихся по телам, от структуры, плотности, прочности, наличия полостей и дефектов и др. свойств веществ, материалов и изделий. Это позволяет контролировать их качество, а также определять местонахождение пустот под слоем материала в различных конструкциях и покрытиях.
Повышение контактной прочности бойка за счет применения улучшенных сталей и новых материалов позволяет в настоящее время повысить скорости удара весьма незначительно, поэтому был разработан и исследован боек в форме шара из упругопластического материала с закаленной сердцевиной, [ 1]. Поверхность шара в сотни раз больше площади контакта, у шара из-за его принудительного вращения '' работает '' весь поверхностный слой, усталостная прочность которого от наклепа повышается. Например, при продольном ударе со скоростью шара 40 м/с из стали с твердостью
НВ 150 диаметром 60 мм по закаленному стержню из стали У8 и диаметром 40 мм получаются отпечатки диаметром 8 мм и высотой 0.26 мм, т.е. площадь поверхности шара в 225 раз больше, чем площадь отпечатка при такой высокой скорости удара. Следовательно, при обычных скоростях до 10 м/с эта разница еще больше. Закаленная сердцевина шара является своего рода внутренним жестким скелетом, не дающим ему изменять свою форму, а упругопластическая оболочка шара уменьшает максимальные контактные напряжения, несколько растягивая ударный импульс по времени. Для получения многократных ударов бойка-шара
(квазипластический удар) при одном отскоке ударника было предложено устройство, представленное на рисунке 1, которое состоит из шара, выполненного из упругопластической оболочки с закаленной шарообразной сердцевиной, полого корпуса, головки со сферическим углублением, смещенным относительно линии удара для принудительного поворота шара после каждого удара, демпфера и направляющей, в которой движется весь ударник. Шар во время работы вращается, поэтому за много циклов он практически не изменяет свою форму, несмотря на упругопластические деформации.
Рис. 1. Устройство для квазипластического удара со смещенным сферическим углублением в головке 1- шар с закаленной сердцевиной;
2 - полый корпус; 3 - головка; 4 - сферическое углубление; 5 - демпфер; 6 - направляющая
Опыты показали, что можно обойтись без головки со смещенным углублением, а использовать простую цилиндрическую пружину или любой другой упругий элемент, упирающийся в шар со смещением относительно линии удара. Ударник такого типа представлен на рисунке 2. За счет упора
пружины со смещением относительно линии удара появляется момент силы, который принудительно вращает шар от удара к удару. При малых скоростях удара, когда нет практически пластических деформаций в контактной зоне, можно использовать шары из более легких материалов, чем сталь. Это целесообразно при контроле конструкций с малой плотностью: дерево, пластмассы, алюминиевые и магниевые сплавы и т.п. В этом случае скорость отскока и, следовательно, точность измерений заметно увеличивается, [2], [3].
3 115
\ ^^Л - /
у
с цилиндрической пружиной 1 - направляющая; 2 - пружина со смещением относительно линии удара; 3 - шар- боек; 4 - корпус; 5 - крепление
Заключение
Предлагаемый контроль безвреден по сравнению с радиационным, рентгеновским и т.п. методами, при этом волны деформаций охватывают значительно большую толщину исследуемого материала по сравнению с другими способами, а объекты могут быть от легких деревянных и пластмассовых до тяжелых бетонов, асфальтобетонных и металлических конструкций.
Библиографический список
1. А. с. 1045041 СССР, G 01 М 7/ 00. Устройство для ударных испытаний изделий [Текст] / Б. Н. Стихановский. -№3448940/25-28; заявл.08.06.82; опубл. 30.09.83, Бюл.№36.-3с.
2. Стихановский Б. Н. Ударник для контроля качества материалов методом упругого отскока / Б. Н. Стихановский // Современные проблемы науки и техники: сб. науч. тр./ ОмГТУ.- Омск, 2011.-С. 65-66.
3. Стихановский Б. Н. Анализ чувствительности контроля качества поверхности материалов, а также полостей, пустот и дефектов / Б. Н. Стихановский, У. Н. Редько, Л. М. Стихановская // Современные проблемы науки и техники: сб. науч. тр./ ОмГТУ.-Омск, 2011.- С. 67-69.
THE MATERIAL QUALITY CONTROL OF THE ELASTIC REBOUND METHOD OF QUASIPLASTIC STROKE
B. N. Stickanovskiy, L. M. Stickanovskaya
It is examined here the shock worker in which after each stroke the ball-breaker is positively turned. This action raises greatly its surface fatigued strength under interaction with tested surface under the material quality control by means of the elastic rebound method. Some rebounds take place under a single shock worker throw - quasiplastic stroke, which raises information and exactness of measuring greatly.
Keywords : ball-breaker, stroke, control, quality, elastic rebound.
Bibliographical list
1. A.c . 1045041 CCCP, G 01 M 7/ 00. The arrangement of the rebound investigation of production [ Text ] /B. Stikhanovskiy. -№3448940/2528 pat..08.06.82; pub.. 30.09.83, Bul. №36.-3p.
2. Stikhanovskiy B. N. The breaker of the material quality control of the elastic rebound method/ Stikhanovskiy B. //Pontemporary problems of science and technical: col.of science troub./ OmGTU.- Omsk, 2011.-P. 65-66.
3. Stikhanovskiy B. N. The analysis of feeling the material quality control , hollow, futility and defects /Stikhanovskiy B. N, Redko U., Stikhanovskaya L.// Pontemporary problems of science and technical: col.of science troub./ OmGTU.- Omsk, 2011.- P. 67-69.
Стихановский Борис Николаевич - доктор технических наук, профессор Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС). Основное направление научных исследований - ударные процессы. Имеет 264 опубликованных работ. e-mail: bstish@ mail.ru
Стихановская Любовь Михайловна - кандидат технических наук, доцент Сибирской государственной автомобильно-дорожной
академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований - контроль качества материалов, системный анализ. Имеет 62 опубликованных работ. e-mail: [email protected].
УДК 621.9.08:621.753.2:531.7:621.431
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ СОСТАВЛЯЮЩИХ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДОПУСКА ПОСАДКИ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ РАБОТЫ ВКЛАДЫШЕЙ КОРЕННЫХ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Н. Н. Чигрик, Л. М. Леонова
Аннотация. По результатам анализа применяемых инструментальных средств систем диагностирования автомобильного двигателя без его разборки установлены с учетом влияния конструктивной и эксплуатационной составляющих функционального допуска посадки предельные значения функциональных зазоров на сопряжения вкладышей гидродинамических подшипников скольжения с шейками коленчатого вала автомобильного двигателя ЗМЗ-511.10 по назначенной в соответствие с рекомендациями ГОСТ 25347-82 посадке с зазором при выполнении условия жидкостного трения по толщине масляного слоя, значения эксплуатационного допуска запаса материала изделий на их износ, принимая во внимание, что допуск формы по ГОСТ 26642-81 ограничивает отклонение формы реальных поверхностей при рассмотрении определений предельных размеров отверстия и вала, данных ГОСТ 26346-89 с позиции предела максимума и минимума материала, а отклонения формы, ограниченные полем допуска размера уменьшают поле допуска действительных размеров на значение допуска формы.
Ключевые слова: обеспечение единства измерений, средство измерений, точность, посадка с зазором, допуск посадки.
Введение
Инструментальные средства систем диагностирования автомобильного двигателя и применяемые методы измерений являются основным объектом метрологического обеспечения точности диагностических операций. В силу физической разнохарактерности измеряемых величин при диагностировании автомобильного двигателя
измерительные приборы и датчики отличаются большим многообразием, что приводит к несопоставимости результатов измерений, трудности в выборе аппаратуры, существенному снижению достоверности измерительной информации в нарушение единства методов выполнения измерений [1] при достаточно объективной обработке результатов измерений и выборе
