Проблемы передачи сигналов на дальние расстояния при испытании изделий космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

лей марок Х12Ф1 и 5ХНМ, которые применяются при изготовлении инструмента для деревообработки, ножей мясоперерабатывающих куттеров и др. изделий.

Материал Х12Ф1 относится к классу заэвтектойд-ных сталей, в структуре которых при нагреве до 727 °С не происходит существенных изменений. В сыром виде сталь имеет структуру пер-лит+цементит вторичный, характерную для оттожен-ного состояния (рис. 1, в).

В результате воздействия подвижного источника (выносной электрической дуги или электронного луча) микроструктура приобретает литое строение, ден-дридность и превращается в бейнит с микротвердостью Н = (4,9^6,8)-103 МПа. Бейнитное превращение характерно сочетанием особенностей как диффузионного перлитного так и бездиффузионного мартенсит-ного превращений и является промежуточным. В зависимости от температуры изотермического воздействия микроструктура и механические свойства бей-нита различны. Верхние слои представлены структурой перистого бейнита (рис. 1, а), а в нижних слоях бейнит имеет игольчатую форму. Кроме того, в поверхностном слое стали Х12Ф1 возможно образование карбидов хрома Сг3С2 и ванадия УС, что способствует повышению износостойкости поверхности.

Сталь 5ХНМ относится к классу доэвтектойдных. Структура содержит перлит+феррит. Воздействие плазменной струи вызывает изменение структуры на реечный мартенсит, который характерен для низко- и среднеуглеродистых закаленных сталей. Кристаллы мартенсита имеют форму реек, вытянутых в одном направлении.

б

Рис. 2. Микроструктура стали Х12Ф1 после упрочнения

электронным лучом (*250): а - упрочненная зона; б - середина упрочненной зоны: в - граничная зона; г - основной металл

При сканировании электронным лучом в поверхностном слое происходят существенные изменения с образованием игольчатого бейнита (рис. 3, б-в), что приводит к повышению микротвердости до значений Н = 6,6 • 103 МПа.

б

Рис. 1. Микроструктура стали Х12Ф1 после упрочнения электрической дугой (*250): а - упрочненная зона; б - граничная зона; в - основной металл

Воздействие электронного луча на поверхностность образца из стали Х12Ф1 способствует формированию литого состояния. Микроструктура в большей части представлена трооститом (рис. 2, б). В результате различий в скорости роста зародыша в разных кристаллографических направлениях наблюдаются кристаллы древовидной формы (дендриты), на краю упрочненной зоны формируется структура перистого бейнита (рис. 2, а).

б

Рис. 3. Микроструктура стали 5ХНМ после упрочнения

электронным лучом, (*250): а - упрочненная зона; б - середина упрочненной зоны; в - граничная зона; г - сырой металл

На основании результатов исследований можно заключить, что обработка деталей высококонцентрированными источниками энергии способствует упрочнению поверхностного слоя, что выражается в повышении твердости материала, изменении микроструктуры. В дальнейшем планируется проведение исследований по оценке износостойкости обработанных поверхностей с применением подвижных высокоэнергетических источников нагрева.

© Мачалин Л. С., Киселев М. В., Зуйков И. Ф., Амельченко Н. А., 2011

а

в

г

а

в

г

а

в

УДК 681.62-519

И. А. Паулин, В. В. Галактионов, В. А. Будьков Научный руководитель - Л. В. Ручкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ НА ДАЛЬНИЕ РАССТОЯНИЯ ПРИ ИСПЫТАНИИ ИЗДЕЛИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассмотрены острые проблемы при передачи постоянного электрического тока на дальние расстояния при подключении различной нагрузки при испытании изделий КА и определены пути решения.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

При построении мехатронных установок, предназначенных для испытаний изделий космических аппаратов, остро возникает необходимость в дальней передаче сигналов управления, видеонаблюдения, а также подачи питающего напряжения. Передачу части сигналов можно решить при помощи беспроводных способов передачи данных, но при проведении испытаний в условиях близких к рабочим в вакуумных камерах это практически невозможно из-за наличия жестких для электронных компонентов климатических условий. Поэтому передача данных возможна только при помощи электрического провода. В этом случае неизбежно возникают потери мощности по длине проводов на нагревание. Потери мощности по длине проводов описываются следующей формулой:

^ = 12 • Ъ , С1)

где I - сила потребляемого тока; Гь - сопротивление проводов линии.

р • 2/

£

(2)

где р - удельное сопротивление материала проводов; 2/ - общая длина линии; £ - сечение проводов.

При использовании в качестве приводов электродвигателей типа ДПР-42-Н1-03, потребляемый ток обычно не превышает 0,3 А, что приводит к потери мощности не более чем на 5 %. А в случае использования ламп накаливания для освещения испытываемого изделия потребляемый ток увеличивается до 4-5 А. В этом случае возникают значительные потери мощности (рис. 1), что сказывается на яркости свечения. На рис. 1 показана зависимость потерь мощности от выбора сечения медного проводника на длине 24 м при напряжении питания 12 В и потребляемом токе 5 А.

Данное исследование показывает необходимость использования проводников с повышенным сечением, а также использование повышенного питающего напряжения при включении потребителей мощностью не более 55-60 Вт, иначе резко увеличивающиеся потери приведут к повышенному нагреву проводов, что также нежелательно.

Данная схема проходит натурные испытания в системах видеонаблюдения при удаленной установке видеокамер и может применяться в бытовых условиях, системах охраны, а также в промышленных установках с использованием систем технического зрения.

Потери с,о 100

0,3 0,35 0.4 0,45 0.5 0,55 0.6 0,65 0,7 0,75 0.3 0,85 0,9 0,95 1

Сечение провода, мм2

Рис. 1. Зависимость потерь по длине провода от площади сечения

Рис. 2. Зависимость проседания напряжения по длине провода при различном токе нагрузки в различных по сечению медных проводниках на длине 24 м

L

Также проблемы возникают при питании камер видеонаблюдения, где ток нагрузки имеет различное значение при различных режимах камер видеонаблюдения. В данном случае проседание напряжения имеет изменчивый характер. Поэтому необходимо проследить падение напряжения при различной нагрузке камеры и при использовании различных сечений проводов. Для исследования использована математическая модель, построенная в среде графического программирования LabVIEW (рис. 2).

Для исследования использован диапазон нагрузки от 0,5А до 1,5А. Для стабильной работы видеокамеры необходимо, чтобы разбег напряжения был в преде-

лах ±10 % от номинального, что наблюдается уже при использовании проводов с площадью сечения от

0,8 мм2.

Данное проведенное исследование позволило проследить потери по напряжению при использовании различного оборудования и позволит в дальнейшем при проектировании испытательного оборудования избежать негативных последствий при удаленном управлении оборудования.

© Паулин И. А., Галактионов В. В., Будьков В. А.,

Ручкин Л. В., 2011

УДК 621.95

П. С. Попов, А. В. Купряшов, В. А. Пойлов Научный руководитель - Н. А. Амельченко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФОРМЫ

Разработана методика применения САПР при разработке технологии изготовления сложнопрофильных винтовых поверхностей на примере трехзаходного шнека турбонасосного агрегата в связке программных средств. Рассмотрены основные этапы создания управляющих программ для станков с ЧПУ с применением CAD/CAM систем.

Обработка деталей машиностроения, имеющих винтовые поверхности сложной пространственной формы требует применения как современных станков с числовым программным управлением, так и мощных САПР, поддерживающих проектирование 4-х и 5-ти осевой обработки. Качество поверхностей деталей предполагает применение высококачественного инструмента, а стоимость работ по изготовлению -уменьшения числа слесарных операций по доведению поверхностей.

Использование возможностей CAD систем, например, SolidWorks, КОМПАС, Autodesk Inventor и др., позволяет создавать электронный чертеж или SD-модель детали любой конфигурации. При этом появляется возможность объемного изображения объекта разработки, что упрощает процесс редактирования и исправления ошибок в конструкции.

Наиболее перспективным направлением при разработке технологии изготовления сложных деталей в

настоящее время является применение современных CAM систем: например, CATIA, Mastercam, Pro/Engineer, Delcam, SprutCAM и др., которые отличаются интерфейсом и техническими возможностями [1]. Процедура работы с CAM системами упрощается, если созданы SD-модели детали и заготовки с применением совместимых CAD систем. Сохранение 3D-модели заготовки, например, при работе с системой Mastercam, SprutCAM или Delcam, производится в формате .STL, а модели деталей - с расширениями: .igs, .SLDPRT и других форматах. Далее файл напрямую конвертируется в САМ систему через директорию Mastercam Direct.

Возможности реального применения CAD/CAM систем при разработке технологии изготовления и управляющих программ рассмотрены на примере изготовления шнека турбонасосного агрегата. Основные элементы построения 3D модели и верификации ее обработки в CAM системе представлены на рисунке.

а б

Модель шнека ТНА: а - создание 3D-модели; б - верификация УП