автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Научные основы методоы и виброконтактных средств контроля качества изделий машиностроения

На правах рукописи ЛИСИН СЕРГЕЙ КУЗЬМИЧ а у !

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ И ВИБРОКОНТАКТНЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность 05 02 11 - Методы контроля и диагностика в машиностроении

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2007

003061350

Работа выполнена в Северо-Западном государственном заочном техническом университете

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники,

доктор технических наук, профессор Федотов Алексей Иванович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Королев Владимир Александрович,

-доктор технических наук, профессор Меткин Николай Павлович,

-доктор технических наук, профессор Сарвин Анатолий Александрович

Ведущая организация - ОАО «Ленполиграфмаш»

Защита состоится 25 сентября 2007г в 14 час на заседании диссертационного совета Д21224401 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу 191186, Санкт-Петербург, ул Миллионная, 5, ауд 301

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета

Автореферат разослан 24 августа 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Иванова И В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Проблема повышения качества, конкурентоспособности, эффективности использования выпускаемой продукции, размещения ее на рынках сбыта успешно решается на основе развития машиностроения, станкостроения, измерительной техники, а также методов и средств виброконтактного и контактного контроля При этом технические возможности повышения качества продукции обусловлены уровнем оснащения технологических процессов и производств средствами контроля длин, отклонений формы, износа внешних и внутренних поверхностей изделий и инструментов

Использование для этих целей традиционных серийных средств измерительной техники контактного типа, таких как индуктивные, рычажно-зубчатые, индикаторные, оказывается целесообразным только для неподвижных или сравнительно медленно движущихся объектов измерения, характеризуется сравнительно низкой точностью и производительностью при значительной инерционности измерительных органов и подвижных звеньев передаточных механизмов Отмеченные недостатки серийной измерительной техники являются «сдерживающими» факторами для более широкого применения методов и средств контроля и диагностики качества изделий с помощью известных измерительных устройств и приборов

Поэтому в последнее время все в большей степени проявляется необходимость разработки и применения методов и технических средств неразрушающего контроля и диагностики, позволяющих обеспечить высокую точность и быстродействие в процессе измерения и исследования геометрических и физико-механических параметров изделий Такими свойствами, в частности, обладают измерительные устройства виброконтактного принципа действия, реализующие периодические режимы взаимодействия с объектом контроля Измерительный режим подвижной системы устанавливается на частоте основного резонанса и поддерживается источником возбуждения гармонических колебаний

С помощью виброконтактных устройств измерения производятся в высокочастотных периодических режимах, что обеспечивает их эффективность для непрерывного контроля движущихся изделий Виброконтактное устройство представляет собой измерительный орган, закрепленный на упругом подвесе, вибратор и генератор, преобразующий измеряемую величину в электрический сигнал Таким образом, подвижная система виброконтактного устройства, взаимодействующая с объектом контроля, может рассматриваться как виброударная система, для изучения и оптимизации которой по точности и быстродействию необходим ее детальный динамический анализ Возникающие при этом задачи повышения точности, ресурса, связаны с решением вопросов выявления оптимальных режимов виброконтактных устройств, параметрического синтеза

рациональных элементов, их конструкций, а также исследования и выбора параметров противоударной защиты модернизируемых и проектируемых вновь подвижных систем рычажных механизмов

Изыскание резервов повышения эффективности и точности динамических систем виброконтактного и контактного типа обусловлено необходимостью не только создания расчетных моделей и методов анализа и синтеза подобных систем, но и безусловной их ориентации на задачи проектирования Концепция проектирования, в свою очередь, предусматривает исследование целого ряда вопросов, касающихся непосредственной оценки и выбора параметров режимов генерации колебаний, взаимоувязки амплитудно-частотных характеристик с требуемыми диапазонами измерений измерителей, учета свойств объектов виброудара, ограничения нагружения

В процессе экспериментальных исследований основное внимание уделено расширению области практического использования виброконтактных и рычажных подвижных систем в сфере базовых и гибких производств, в частности, применению виброконтактного метода для контроля отклонений формы движущихся пористых и крупнозернистых инструментов - шлифовальных дисков

В связи с этим становится необходимым создание моделей для анализа спектров составляющих профилей, образующихся в ходе технологического процесса шлифования Основные направления исследований диссертации зарождались, исходя из концепций технического развития промышленных производств в рамках общих программ Министерства станкостроительной и инструментальной промышленности, позднее компании "РОССТАНКОИНСТРУМЕНТ"

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является создание теоретической основы синтеза виброконтактных и контактных измерителей, повышение их точности, долговечности, расширение функциональных возможностей на основе использования оптимальных параметров виброконтактных режимов, а также свойств элементов и характеристик режимов контактных подвижных систем для разработки методов и средств контроля качества изделий в машиностроении

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

- создать теоретические, методические основы и технические решения для исследования виброконтактных и контактных средств контроля,

- разработать комплекс информационных и графических зависимостей, выявить устойчивые режимы измерителей, определить взаимосвязь измеряемых величин с параметрами режимов, которые необходимы для создания методов и средств контроля качества изделий по геометрическим и физико-механическим критериям,

- разработать аналитические модели и методики исследования безударности многозвенных механизмов контактного контроля и проведения размерного синтеза их параметров,

- создать оригинальные виброконтактные устройства и провести

экспериментальную проверку их использования для оценки физико-механических свойств металлических изделий и инструментов на композиционной основе,

- опробовать методики виброконтактного и контактного контроля с помощью разработанных и модернизированных устройств, обладающих повышенной точностью и улучшенными функциональными характеристиками, для контроля длин, послеоперационного контроля отклонений и определения спектральных свойств сложных профилей изделий

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения сформулированных задач исследования динамики виброконтактных и контактных измерительных систем в работе применены классические методы теории линейных и нелинейных колебаний, теории виброударных систем (методы фазовой плоскости, припасовывания, асимптотические) и разработано соответствующее математическое обеспечение

Создание аналитической модели синтеза рычажных механизмов, обеспечивающего условия безударности звеньев, основано на применении методов классической теории удара твердых тел

Оценка качества изготовления и эксплуатационных свойств сложно-профильных изделий по размерным критериям отклонений формы выполнена с помощью методов теории спектрального анализа и локальной аппроксимации амплитуд низкочастотных спектров

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Наиболее существенные научные результаты заключаются в следующем

1 Построены математические модели исследования колебательных процессов демпфированных и недемпфированных виброконтактных систем с ограниченными и жесткими динамическими характеристиками, обеспечивающие сопоставимость решений, полученных точными и приближенными методами

2 Интегрированием нелинейных уравнений движения одномерных виброконтактных систем получены трансцендентные зависимости, связывающие измеряемую величину с параметрами виброконтактных режимов свободных и вынужденных колебаний

3 Получены модели определения условий разгрузки рычажных измерительных механизмов, необходимые для проведения размерного синтеза элементарных передач, исходя из минимума их опорных реакций при заданных входных ударных нагрузках

4 Установлены аналитические зависимости между величиной амплитуды колебаний виброконтактного измерителя и физико-механическими свойствами объекта контроля

5 Разработаны модели анализа и синтеза комбинированных спектров сложнопрофильных изделий и образцов, испытываемых в ходе замкнутых технологических процессов Определены тенденции изменения спектров по мере износа обрабатывающего инструмента

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ. Результаты

исследований колебательных процессов и свойств виброконтактных систем являются необходимыми для создания средств и методов неразрушающего и универсального контроля геометрических, физико-механических и других параметров изделий и инструментов Новизна виброконтактных измерителей, а также устройств разгрузки рычажных измерительных механизмов контактного типа защищена патентом РФ и авторскими свидетельствами

Разработанные методики и средства универсального и виброконтактного контроля использованы для оснащения испытательных стендов ОАО «ВНИИАШ» (г С -Петербург)

- для испытаний тарельчатых инструментов ГОСТ 2424-83 типов 12 и 14 (для диапазонов диаметров 80 150мм и 100 150мм соответственно) на базе станка ЗЕБ42Е,

- для испытаний врезных инструментов типов 1 и 5 (для диапазонов диаметров 500 . 600мм и 300 350мм соответственно) на базе станка МАЗИ15Э

Методики испытаний, проводимых на стендах ОАО «ВНИИАШ» (позднее ОАО «НПК «Абразивы и Шлифование»), обеспечили возможность аттестации шлифовальных инструментов Оценочными параметрами качества установлены геометрические или тарированные электрические параметры

В процессе моделирования динамики виброконтактных систем созданы методические основы аналитической оценки физико-механических свойств в режиме вынужденных колебаний С учетом этого в ООО «Звук» разработана конструкция и изготовлены виброконтактные устройства в соответствии с техническим решением патента РФ №2016374 Физико-механические свойства (контактные жесткости) испытанных образцов сопоставлены с эквивалентом твердости по Роквеллу Для тарирования устройств использованы меры твердости 2 разряда типа МТР При сопоставлении результатов контроля твердости стальных образцов (материал сталь ст 3) расхождение оказалось в пределах 10%

В условиях производства ФГУП «Завод им В Я Климова» осуществлено использование виброконтактного преобразователя с целью модернизации прибора для определения коэффициента линейного термического расширения (КЛТР) образцов из жаропрочного сплава ЖС32 с покрытием ВСДП9+ВСДП18, вырезанных из рабочих элементов 1ст ТВД изделия №42 Разработанная методика и проведенные измерения КЛТР позволили определить изменение фазового состава материалов жаропрочного сплава, происходящее при повышенных температурах

В процессе анализа двухрычажных измерительных механизмов на ЗАО «Завод Измерон» (г С - Петербург) в соавторстве была реализована схема механизма с минимальной теоретической погрешностью Рычажно-зубчатый механизм использовался для повышения точности и расширения пределов измерения отсчетного

устройства в конструкциях микрометров типа МР с ценой деления 2 мкм и скоб с ценой деления 1 мкм и с общими диапазонами измерений 0-25, 25-50, 50-75, 75-100 мм Данный измерительный механизм разгружен от действия измерительного усилия и допускает встраивание элементов импульсной разгрузки (а с СССР № 905604) Методики контроля и виброконтактные устройства, тарированные с помощью мер длины использовались при проведении НИР с организациями НИИЭФА-ЭНЕРГО (г С -Петербург), ТНЦ «Сплав» (г С -Петербург) и др

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1 Принцип элементной классификации методов и средств неразрушающего виброконтактного контроля, структуры и свойств подвижных систем, условий их взаимодействия с объектом контроля, используемых для построения математических моделей и выбора соответствующих методических рекомендаций

2 Математические модели исследования виброконтактных режимов подвижной системы с прямолинейно движущимся измерительным органом, позволяющие определять амплитудно-частотные зависимости

3 Метод оценки аналитической связи параметров виброконтактной системы в режимах свободных и вынужденных колебаний с параметрами, характеризующими упругие свойства объекта контроля

4 Методика и аналитические зависимости размерного синтеза элементов рычажных механизмов, испытывающих действие ударных сил в процессе контроля отклонений, перемещений, износа поверхности движущихся изделий

5 Методические рекомендации для сопоставления параметров виброконтактной системы, полученных точными и приближенными методами

6 Виброконтактные методы и устройства контроля физико-механических свойств по величине изменения амплитуды колебаний измерителя, а также для контроля отклонений длин, профиля, износа изделий в статическом и в динамическом режимах

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные научные положения и результаты исследований были доложены и обсуждены на П Всесоюзном научно-техническом семинаре Минстанкопрома (Ленинград, ВНИИАШ) в 1981 г, на Всесоюзной научно-технической конференции Авиапрома "Методы повышения производительности и качества обработки деталей на оборудовании автоматизированных производств" (Рыбинск, РАТИ) в 1985г, на Ш Всесоюзном научно-техническом семинаре Минстанкопрома (Ленинград, ВНИИАШ) в 1988 г , на научно-технической конференции в Северо-Западном заочном политехническом институте (Ленинград) в 1992 г, на научно-технической конференции Санкт-Петербургской инженерной академии в 1994 г, на кафедре автоматов Санкт-Петербургского государственного технического университета в 1995 г, на кафедре технической механики Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения

в 1995 г, на кафедре теоретической и прикладной механики СевероЗападного заочного политехнического университета в 1996 г, на научно-техническом семинаре в Акционерном обществе открытого типа АБРАЗИВЫ И ШЛИФОВАНИЕ (ОАО ВНИИАШ) в 1997 г, на XVII Петербургской конференции (С Петербург-Репино) в2001 г, на IV Всероссийском с международным участием научно-практическом семинаре (С Петербург-СЗТУ) в 2003 г, на кафедре метрологии СевероЗападного государственного заочного технического университета в 2004 г , на научно-техническом совете ОАО «НПК «Абразивы и Шлифование» в 2005 г, на научно-техническом семинаре СЗТУ в 2006 г

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликованы 44 научные работы (в том числе две монографии), отражающие основные направления и результаты исследований, технические решения, касающиеся оснащения производственных процессов средствами виброконтактного контроля, имеется 7 авторских свидетельств, получено положительное решение и патент Российской Федерации № 2016374

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 286 страницах машинописного текста с 83 графическими иллюстрациями, 4 таблицами и содержит введение, шесть глав, перечень основных результатов исследования, выводы, список использованной литературы (178 наименований), приложение, акты внедрения, письма ведущих фирм СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы, устанавливается необходимость проведения исследования, приводится анализ предмета исследования, формулируется необходимость проведения теоретических и прикладных исследований, обосновывается необходимость постановки и решения комплекса задач, направленных на развитие контроля качества изделий с помощью виброконтактных преобразователей и устройств повышенной точности и быстродействия, устанавливаются основные положения, выносимые на защиту

В первой главе на основе анализа современных виброконтактных преобразователей и устройств их измерительные механизмы классифицированы по параметрам элементной структуры, относительной подвижности и режимов функционирования Подобные устройства содержат источник возбуждения колебаний, подвижную систему с измерительным органом, преобразователь механических колебаний в электрический сигнал или рычажный измерительный механизм с соответствующим отсчетным устройством

Подчеркивается зависимость внедрения новых технологий, робото-технических комплексов, систем активного контроля и регулирования от создания первичных преобразователей и устройств неразрушающего контроля качества неподвижных и движущихся изделий Подвижные измерительные системы, реализующие принципы периодического и ударно-динамического контактирования чувствительных элементов с контролируемой поверхностью относятся к динамическим системам,

исследование которых представляет собой весьма сложную проблему

В научных трудах Н Н Боголюбова, В Л Вейца, Б А Глаговского, В В Турецкого, М 3 Коловского, В А Королева, Н П Меткина, Ю А Митропольского, А И Федотова, И Б Челпанова, И Ф Шишкина и др исследованы динамические режимы вибрационных, виброударных механических систем и систем активного контроля

В ряде работ проводится анализ динамических характеристик измерителей, процесс эксплуатации которых сопровождается ударами измерительного органа о поверхность контролируемой детали и соударениями подвижных и неподвижных контактных элементов В таких подвижных системах в качестве передаточных механизмов используются рычажные разноплечие передачи, взаимодействие звеньев с объектом измерения которых сопровождается возникновением периодических или ударных нагрузок В связи с этим рассмотрены функциональные и конструктивные особенности принципиальных схем и конструкций наиболее известных виброконтактных измерительных устройств

Для контроля отклонений диаметров цилиндрических деталей применяются виброгенераторные датчики Виброгенераторный датчик (рис 1) содержит корпус 1 и подвижную систему, содержащую закрепленный на упругом подвесе измерительный рычаг 2, возбуждаемый электромагнитом 3 Преобразование механических колебаний измерительного рычага в переменный электрический сигнал осуществляется генератором 4 Изменение измеряемой величины вызывает изменение амплитуды колебаний измерительного наконечника и соответствующее изменение выходного сигнала В рассматриваемом датчике реализуется метод измерения неэлектрических величин с помощью плоской подвижной системы

На рис 2 приведена схема виброконтактного измерительного устройства, в корпусе 1 которого устанавливается электромагнитный

вибратор 2 в виде двух сбалансированных симметричных рамок 3, связанных с корпусом упругими растяжками 4 Узел измерения амплитуды колебаний состоит из индуктивности 5 и постоянного магнита Электромагнит вызывает противофазные колебания рамок и связанных с ними магнита и измерительного наконечника Принцип измерения отклонений соответствует принципу измерения амплитуды вынужденных колебаний датчика (рис 1)

Анализ схем и элементов конструкций показывает, что известные системы виброконтактного типа относятся к системам с различным числом масс и степеней свободы, для которых задача повышения точности является одной из главных задач Необходимость анализа свойств механической системы вытекает из системного подхода к построению расчетных схем На этапе системного анализа конструкции и расчетной схемы, основанной на соответствующих методах получения решений, строится адекватная теоретическая модель

При построении модели существенное значение имеет то, что виброконтактный режим является виброударным, то есть существенно нелинейным В процессе построения моделей строятся резонанасные зависимости свободных и вынужденных колебаний Указанные зависимости необходимы для обоснования и выбора режимов неразрушающего контроля виброконтактным методом Данный метод может быть также применен для экспериментальной оценки твердости изделий, при которой расчетная амплитуда системы сопоставляется с измеренной амплитудой колебаний виброконтактного устройства При этом шкала измерителя градуируется в единицах твердости аттестованных мер твердости

Вместе с тем проблемы повышения эффективности и точности неразрушающего контроля обусловили необходимость не только создания теоретических моделей и методов анализа и синтеза динамических систем, но и безусловной их ориентации на задачи проектирования Концепция проектирования и разработки предусматривает исследование целого ряда вопросов, касающихся оценки и выбора параметров устройств возбуждения колебаний, строгой взаимоувязки режимов с требуемыми диапазонами виброперемещений самих измерительных устройств, учета физико-механических свойств соударяющихся тел, ограничения параметров нагружения подвижной системы и объекта контроля

В практике измерения отклонений или сортировки на группы особая роль отводится электроконтактным преобразователям и электрическим индикаторам контакта, использующимися в так называемых режимах дискретного контакта, обусловленных спецификой технологических процесс-сов Использование подобных средств контроля обусловило необходимость более полного исследования моделей ударного нагружения, так как возникновение износа или микроразрушений в точках контакта щуповых рычагов имеет важное значение с точки зрения сохранения точности и ресурса Кроме того одним из основных направлений совершенствования конструкций контактных преобразователей является синтезирование эле-

ментов прецизионных передач, допускающих встраивание элементов ударной разгрузки

Принятие мер по созданию оптимальных средств выброконтактного контроля качества изготовления по геометрическим критериям, а также оценка механических свойств изделий и инструментов в статическом режиме и в режиме обработки является необходимым условием повышения эффективности технологических процессов и производств

Рис 3 Структура работы

Структура работы поясняется схемой, приведенной на рис 3 Основная идея работы заключается в проведении комплекса аналитических, прикладных и экспериментальных исследований, необходимых для разработки методик и виброконтактных устройств, обладающих более высокой точностью, быстродействием и долговечностью На схеме приводится обобщенный алгоритм анализа предмета исследований, представления механизма аналитического исследования динамических систем виброконтактных и контактных измерителей, описания областей перспективного применения методов и средств виброконтактного и универсального контроля, обобщение результатов экспериментальных исследований

Во второй главе приводятся математические модели для исследования параметров режимов свободных и вынужденных колебаний виброконтактных динамических систем с поступательно движущимся измерительным органом

Для исследования режимов виброконтактной измерительной системы (рис 4) использованы известные асимптотические модели, основанные на применении универсального метода гармонического баланса

На схеме (рис 4) приняты обозначения х,т- координата, отсчитываемая от положения равновесия, и масса измерительного органа 1 соответственно, С, ,С2 - жесткости упругого подвеса и измеряемого тела 2, Д - зазор между измеряемой поверхностью и положением равновесия измерительного органа

В общем виде динамическая характеристика системы в первом приближении аппроксимируется упругой компонентой, представляемой в виде кусочно-линейной двухзвенной несимметричной характеристики (рис 5) и диссипативной составляющей, учитывающей потри в процессе удара измерительного органа об измеряемую поверхность

Рассмотрим сначала модель свободных колебаний Дифференциальное уравнение свободных колебаний системы в безразмерной форме имеет вид

Рис 4 Схема виброконтактной системы

Рис 5 Схема упругой характеристики

<Г+Л<г) = о,

О)

где <;- безразмерная координата (д = х А)

Выражение упругой характеристики при односторонней упругой связи системы имеет вид

,,1,

+ ,Ч-о,^.. <2>

2 __ С| + С2

где % - частота свободных колебаний в зоне контакта (X - )

Ц

В соответствии с методом гармонического баланса решение (1) записываетсяв виде

д = а0 + асо$у/, (3)

где ай - смещение центра колебаний, а - амплитуда колебаний, у/ - фазовый угол измерительного органа {у/ = Лт, Я -частота свободных колебаний, г-время)

Ограничивая разложение /($") в ряд Фурье постоянной составляющей и первой гармоникой, получим

/(а0.«) = /о+У1 собЛТ,

г"А

д ...

где /о =у- //(ао +асо5Лт)с/т ,

¿п 0

2я/

л т

/,=—• \/{сс0 +асо$Лт)со%Лтс1т Л 0

В результате решения (1) методом гармонического баланса получена система уравнений, устанавливающих связь между амплитудой а, смещением центра колебаний сс0, фазовым параметром '//, и частотой свободных колебаний системы Л

1

«о=-------— "

1 _ — ___ „ (ж

VI =

г \2 а

1+ _ а*п __

(4)

(5)

Л= Л + (х -1)Г"-------(6)

л '

Здесь фазовый параметр '/Л характеризует зависимость фазы контакта измерительного органа Система уравнений (4),(5),(6) приобретает замкнутый вид совместно с уравнением

a = -J -(1-а) (7)

cosy/', 4 '

представляющим собой решение данной системы в точке д — 1

Полученная система уравнений позволяет определить амплитудно-частотную зависимость а = а(Я) и построить скелетную кривую режима свободных колебаний В качестве параметра в систему (4),(5),(6) входит X, характеризующий механические свойства измеряемого изделия Рассматриваемая виброконтактная система характеризуется смещением центра колебаний а0 Величина сса входит в результат измерения, не вызывая появления дополнительной погрешности при соблюдении равных условий измерения и настройки

На рис 6 иллюстрируется семейство скелетных кривых виброконтактной системы для значений X2 = 2,

х2=Ь Х2 = 4, Х2 = 5

Скелетные кривые рассматриваемой системы начинаются в точке а = О, Л - На), где Л0 -частота свободных колебаний линейной системы На графиках (рис 6) прослеживается четкая тенденция

снижения амплитуды свободных колебаний по мере увеличения относительной жесткости системы в точке контакта

Однако, рассматриваемая расчетная модель не позволяет выявить предельное значение жесткости, при котором возможно снижение точности оценки се(Л) Ответ на этот вопрос можно получить при проведении оценки погрешности метода гармонического баланса с помощью точного метода Тем не менее, семейство скелетных кривых рекомендуется использовать в качестве "своего рода" аттестата динамических свойств измерительной системы для экспрессной оценки и прогнозирования возможных режимов свободных и вынужденных

Рис 6 Скелетные кривые виброконтактной системы 1- %г -2, =3, 3-^2=4,4-

колебаний Кроме того, использование результатов анализа на стадии построения скелетных кривых упрощает процедуру учета задаваемых и варьируемых параметров при исследовании вынужденных колебаний

Зафиксируем одно из значений А(А = 112) и проанализируем тенденцию снижения а при увеличении X

Таблица 1

а 1 67 1 39 1 29 1 25

Л 1 12 1 12 1 12 1 12

2 3 4 5

Для исследования и синтеза режимов вынужденных колебаний виброконтактной системы использована рассмотренная выше расчетная схема с учетом индивидуальных особенностей модели В силу специфики принципа действия виброконтактная система имеет возбуждение гармонического вида Уравнение вынужденных колебаний системы без учета демпфирования имеет вид

<Г + /(?) = Л соэ <?т , (8)

где 7]- амплитуда и коэффициент расстройки частоты системы

В процессе решения (8) методом гармонического баланса получено

выражение, необходимое для определения а

___

1 о (9)

к

!

Уравнение (9) образует замкнутую систему решений совместно с уравнениями (4),(7)

Аналитическая связь смещения центра колебаний от фазового параметра в выражениях (4),(7) сохраняется такой же, как и в режиме свободных колебаний В рассматриваемой модели подвижная система считается твердым телом, имеющим упругую связь с неподвижным основанием

Существование решений (4),(7),(9) обусловлено формой дорезонансной (рис 7) и зарезонансной (рис 8) аналитических зависимостей ог0 О/Л) Зависимости ос0 О//,), представленные в виде графиков 1 и 2 (рис 7,рис 8), построены для т] = 0 7,%2 = 5 при значениях коэффициентов расстройки £ = 07 и £ = 13 Графики функций 1 и 2 позволяют определить область существования значений у/, для системы (4), (7),(9) С помощью моделей свободных и вынужденных колебаний

построена резонансная зависимость а(^) виброконтактной системы

дорезонансной области зарезонансной области

Графики вибрационной ( а<1) и виброконтактной (а>1) зон имеют общие точки а, Ь, с, располагающиеся на верхней границе зазора (ог = 1) Участок кривой между отрезками 1 —1,11 — I1 определяет область неустойчивых колебаний системы Это обстоятельство учитывается при выборе оптимального режима эксплуатации виброконтактного устройства Область амплитудной зависимости расположенной под кривой с1е является устойчивой и в этом диапазоне частот могут существовать рабочие режимы

Ш

г

I

)

гл *

Рис 9 Резонансная кривая иброконтактной системы, хг = 5

Рис 10 Резонансные кривые виброконтактной системы с жесткой характеристикой, хг = 2

На рис 10 приводится семейство резонансных кривых, построенных

при разноуровневом гармоническом возбуждении т] = 0 2, т] = 0 6, т] = 0 9, 77 = 1 1, ^2=2 в диапазоне 0 5 < £ < 2 Резонансные кривые, соответствующие амплитудам возбуждения /7 = 0 6, т] = 0 9, т] = 11 содержат устойчивые режимы и имеют расширенные диапазоны рабочих частот

При реализации в средствах неразрушающего контроля двухсторонней упругой связи характеристика виброконтактной системы линеаризуется трехзвенной функцией

1 + Л -!),?>!,

Хг(д + 1)-и<-\

Так как параметр X является общим, то данная характеристика является симметричной

Решения симметричной системы имеют вид

1

а = т]~ —--- ----—

л

х2-{х2-1)^

ссб ту/х =1

Резонансные кривые симметричной системы с жесткой (рис. 11) характеристикой показывают, что наиболее благоприятным

измерительным режимом является дорезонансный режим

Для виброконтактной измерительной системы учет потерь (действия сил сопротивления движению) имеет важное значение с точки зрения сохранения стабильности показаний Поэтому для оценки влияния диссипативной составляющей /* (¿Г) на параметры виброконтактного режима проведено исследование

колебаний системы с учетом демпфирования Рассмотрим движение виброконтактной системы, находящейся под действием силы сопротивления пропорциональной первой

Рис 11 Резонансные кривые симметричной системы с жесткой характеристикой, =2

степени скорости

Уравнение движения системы при наличии диссипативной силы

имеет вид

£ + /'(£) + /(?) = »7С08(£Г + Г), (Ю)

где у -фазовый сдвиг системы

Интегрированием (10) методом гармонического баланса получена система уравнений, связывающая неизвестные а,ай,ц/х,у

а =

П

1 + Ог2-1)

__

1 + 1}>1

2 с2

(П)

(12)

71

где V- коэффициент демпфирования

Уравнения (11),(12) образуют замкнутую систему решений совместно с полученными ранее уравнениями (4),(7) Для реализации решений (4),(7),(11),(12) использована приведенная на рис 12 графическая зависимость йГо^) демпфированной системы, построенная для параметров у = 0 15,£ = 0 15

Амплитудно-частотные характеристики 1,2,3,4 (рис 13) виброконтактной системы получены с учетом демпфирования у = 0 01, V = 0 05 , V = 0 1, V = 0 15 при ?7 = 0 1,хг =5

Рис 12 Зависимости а0 (у/,) Рис 13 Резонансные кривые

зарезонансной области демпфированной билинейной системы,

Анализ кривых показал, что демпфированная система имеет улучшенные динамические свойства, выразившиеся в сокращении или полном исключении участков неустойчививых колебаний

Изготавливаемая продукция по критериям механических свойств образует широкий ассортимент изделий от легко деформируемых до весьма твердых В соответствии с этим в рамках отдельной модели виброконтактная система рассматривается как существенно нелинейная Упругая характеристика системы при этом состоит из двух составляющих существенно отличающихся в зоне и вне зоны контакта измерительного органа с поверхностью изделия Рассмотрены две схемы оценки взаимодействия виброконтактной системы

В первом случае взаимодействие между элементами 1 и 2 (рис 4) рассматривается по схеме исследования виброударной системы, то есть считается ударным, при котором продолжительность контакта принимается равной нулю, а характеристика имеет вертикальный фронт (рис 14) Движение системы в режимах свободных и вынужденных колебаний исследуется методом припасовывания с представлением периодического процесса на фазовой диаграмме (рис 15)

Во втором случае рассматриваемое взаимодействие представляется процессом конечной длительности, в течение которого происходит упругий или упругодемпфированный контакт измерительного органа с объектом измерения Соответствующая характеристика системы изображена на рис 15, а ее фазовая диаграмма на рис 16

/М

А

х

х

Рис 14 Схема ударной характеристики

Рис 16 Схема упругой характеристики

X

X

х/к.

х/к,

Д

х

1а,

х

Рис 15 Фазовая диаграмма,

Рис 17 Фазовая диаграмма,

Исследование виброконтактной системы по первой (взаимодействие нулевой длительности) и второй (взаимодействие конечной длительности) схемам в режимах свободных и вынужденных колебаний проведено методом припасовывания и основывается на модификации дельта-метода, разработанной В В Турецким. Метод припасовывания может использоваться для изучения режимов достаточно жесткой виброконтактной системы, а также для оценки погрешности ее исследования методом гармонического баланса Практической задачей для анализа виброконтактной системы является установление связи между частотой свободных колебаний и их амплитудой

Для исследования свободных колебаний системы с ударной характеристикой (рис 14) использована фазовая диаграмма (рис 15) кусочно-постоянного масштаба Из условия равномерности движения изображающей точки на фазовой диаграмме определено безразмерное время, соответствующее половине периода свободных колебаний С учетом условия периодичности частота свободных колебаний системы имеет вид

Г~2 > п-ага2 -1

где ог,,ог2 - максимальные отклонения измерительного органа

а2

от положения равновесия (<*2 - ~ 1)

аг +1

В данном случае « - - ~ - , а0 = а2 - а На фазовой диаграмме (рис 15)

фазовая траектория соответствует процессу свободных колебаний при коэффициенте восстановления скорости 1 В рассматриваемых измерительных ударных системах свободные колебания происходят при &<1, то есть при косвенном учете диссипативной энергии при ударе В соответствии с определением коэффициента восстановления имеем

к = %\ (И)

Здесь - послеударная и доударная скорости измерительного

органа соответственно

Поскольку в пределах отдельного участка характеристика (рис 16) является линейной, то фазовые траектории представляют собой окружности, центры которых совпадают с точками пересечения отрезков характеристики с осью абсцисс С учетом линейных и угловых параметров диаграммы (рис 17), а также условий периодичности получено выражение свободных колебаний системы

п - а\ -1 + — агс1%х а\ ~ 1 X

, с, + с2

где X — ------ Здесь а,а0 зависят от параметров

I С1

( т •>—;--Л

лг -1 «2 -1 1

Приведенные выражения позволяют определить расчетные значения амплитуды, смещения центра и частоты свободных колебаний Такие зависимости необходимы не только для сопоставления решений, полученных методом гармонического баланса, но и для анализа и синтеза внутренних свойств виброконтактной системы

(15) а1><*2>Х

Рис 18 Семейство скелетных кривых при х2 =2, %2=3, х2 =5

На рис 18 приведены скелетные кривые 1, 2,3 , построенные методом гармонического баланса при х2=2, %1=Ъ, х2=5 и скелетные кривые 1',21,31 , соответствующие решениям метода припасовывания

Скелетные кривые 1,2,3 имеют более крутой фронт амплитуд по сравнению с кривыми \Х,2Х,ЪХ в диапазоне 1 < Я < 1 26 Наибольшие отклонения амплитуд двух решений в диапазоне 0 < а < 1 6 составляют 1,1-4%, 2,21~6%,3,3|~18% Зависимость а(Л) виброударного режима характеризуется кривой 4 Оценка расходимости кривых показывает, что эффективность применения метода гармонического баланса для значений ^2 > 5 зависит от требуемой точности описания конкретного режима

Режим вынужденных колебаний исследуется по схеме взаимодей-

ствия конечной длительности кусочно-линейной моделью в безразмерных переменных

^ + = 4т, (16)

£ + =/cos£r (17)

В зоне линейного упругого взаимодействия измерительного органа учитывается локальная поверхностная составляющая жесткости объекта измерения

На участке траектории фазовой диаграммы д > 1 д = Al cos %т + Аг sm /г + —¡—-у cos

х

где Ах и А2 - произвольные постоянные интегрирования На участке д <1

д = ^cosr-f- А4 sinr + j-^ 2 cos¿;тt

где AitA4 - производные постоянные интегрирования

С учетом начальных и конечных условий в точках сопряжения 1,2 и на участках 1-2, 2-1 диаграммы (рис 17) решений (16),(17), получена система уравнений для определения в конечном итоге амплитуды, смещения центра вынужденных колебаний и построения зависимости «(£) Полученные аналитические зависимости позволяют синтезировать параметры режимов виброконтактных устройств

Поступательное движение измерительного органа с учетом демпфирования сводится к системе двух уравнений

Z + + = + (18)

£ + g = T]cos%T, (19)

/3

где v ~ ' Р- коэффициент демпфирования

Диссипативная составляющая характеристики обусловлена потерями в процессе удара измерителя об измеряемую поверхность

Уравнению (18) демпфированной системы соответствует решение

g=evz(Alcos х у r+A2sm х -у г)+

где Ax, A2 - произвольные постоянные интегрирования

Уравнению (19) соответствует решение

77

д - А3 cosr + А4 sinr + ^ -- 2 cos>

где ^з, - произвольные постоянные интегрирования

Система решений уравнений (18),(19) численно разрешима относительно констант интегрирования, параметров в точках сопряжения и пяти неизвестных д+,д_,вх,02,у , представляющих собой максимальные отклонения д вправо и влево, соответствующие длительности и фазовый сдвиг колебаний Расчетная модель предназначается для анализа и синтеза демпфированных режимов, выявления рациональных геометрических и физико-механических параметров подвижных элементов

В рассмотренных устройствах измерительное звено совершает поступательное перемещение Совпадение траектории движения измерительного звена с линией измерения обеспечивает весьма высокую точность одномерных измерителей

Принимая во внимание необходимость контроля деталей сложной формы виброконтактные устройства с несколькими степенями свободы имеют перспективу практического использования Поэтому в третьей главе рассматриваются виброконтактные устройства, модели которых ориентированы на две или три степени свободы В процессе контроля изделий с прерывистыми поверхностями, образующийся при отсутствии контактирования вибрационный режим, является составной частью виброконтактного режима В соответствии с этим для освоения конкретной методики контроля становится целесообразным построение расчетной схемы плоской вибрационной системы Учитывая то, что перемещение в направлении наибольшей жесткости упругого элемента пренебрежимо мало, плоская система рассматривается как система с двумя степенями свободы Действующие на систему силы приведены к измерительному звену Уравнения для исследования свободных колебаний имеют вид

(20)

¡p = alxVz +апМъА , (21)

где хА - вектор перемещения измерительного звена, аи,а]2,а21,а12-коэффициенты влияния, V1 - главный вектор сил, приложенных к системе, главный вектор-момент сил относительно центра, <р - вектор углового перемещения Матричным способом определены зависимости частот собственных колебаний от параметров плоской системы Процесс вынужденных колебаний рассмотрен для случая действия возмущающих сил ДО и M(i) электромагнита

P(t) = P0 smart' , M{t) = Мй¡sintut

Функции P(t) и M(t) представлены тремя первыми членами разложения в ряд Фурье Каждый из членов тригонометрического многочлена Фурье является составляющей силы или момента возбуждения данной системы

Полученные аналитические зависимости для параметров движения вибрационной системы ориентированы на применение при исследовании виброконтактных режимов Особенностью плоской виброконтактной системы является то, что в пределах малых величин упругого внедрения измерительного наконечника ее модель строится на линейной гипотезе жесткости материала измеряемого изделия

Полученные зависимости параметров движения (хА,ф) от уровня нагружения могут быть использованы при проведении инженерных расчетов, связанных с оценкой диапазона измерений виброконтактного устройства

В четвертой главе приводятся результаты теоретических исследований, обеспечивающих безударность звеньев передаточных механизмов для повышения эксплуатационной надежности измерительных преобразователей и устройств контактного типа

Взаимодействие подвижных элементов измерителя и контактирование с объектом измерения в условиях активного контроля сопровождается возникновением ударных и динамических сил В соответствии с этим создана и исследована математическая модель ударной разгрузки рычажных механизмов с помощью специальных амортизаторов Получены аналитические зависимости для параметров рычажных механизмов, при которых достигается разгрузка подвижной системы от внешних импульсов в момент удара

Исследован типовой рычажный механизм (рис 19), содержащий универсальные синусную и кулисную передачи

В соответствии с положениями теории удара аналитические зависимости импульсного нагружения рычажного механизма, расчлененного в упругом шарнире и в соединениях (рис 20, рис 21) элементарных передач, имеют вид

/ /' /

Рис 19 Схема рычажной подвижной системы

п

¿5Ё1

2а ¿У

2

"13

Рис 20 Рис 21

(22)

от, (А2 +/2М =я5,2 , (23)

т2У2 = 5 - 52, , (24)

тгр\фг =5(г2 -й) + й521 , (25)

Отз^з =53 +531, (26)

Щ{р\ +А2¥з =$ъ\гъ т3, (27)

где т! , гп2 , тз - массы сииусно-тангенсного, синусного и кулисного звеньев,

V,, У2, У3 — послеударные линейные скорости центров масс

(С/, С2,С3),Б1, Бз, Б12, Б¡3 -импульсные компоненты опорных и шарнирных

реакций соответственно (5/2=5.?/, ),

I, Ъ, 11- координаты центров масс,

Р\ > Рг > Ръ ~ радиусы инерции звеньев относительно О,, С2 С3 , <Р\,<Рг>Фъ - послеударные угловые скорости звеньев, а/, г 2— параметры упругого элемента разгрузки , гз - длина кулисного рычага , 5 - импульс измерительного стержня

В исходной системе уравнений неизвестными являются Р,, <р], У2, ф2, К3,53,5,2,5,3 Указанная система приобретает замкнутый вид совместно с кинематическими соотношениями

Ух = Ф\1, Уг=фха + фгЪ, V, = <ръ1у, <Р,=фА

'з

Выражения неизвестных импульсных реакций и послеударных угловых скоростей определяются внешним импульсом и параметрами рычажной системы

Условие обращения в нуль реактивных импульсов 5, ,53 и импульсных реакций определяется непосредственно из условий

расчленения системы

Рг ~ (г2 ~Ь)Ь (28)

и выполняется путем подбора параметров р2,гг,Ь Варьирование параметров рг,г2,Ь производится при неизменной величине момента инерции относительно С2

При выполнении условия (г2-Ъ~)Ъ<р\ импульсы и послеударная скорость У, сохраняют заданные направления, образуя тем самым встречное направление импульсов в сочленении кулисного механизма Если же (г2-Ь)Ь> р\, то импульсы ,512, послеударная скорость V, изменяют направление на противоположное, что приводит к появлению однонаправленных импульсов в сочленении кулисного механизма

Реактивный импульс 5, и импульсная реакция 5,3 кулисного

механизма получены также при выполнении условия (г2 - Ь)Ь < р\ При выполнении условия безударности импульсная реакция сохраняет направление, если при этом внешний импульс б' не меняет знак Величина и направление послеударной скорости также зависят от знака соотношения (28) Описанная задача является обобщением известной задачи о центре удара

Устанавливаемый на входе механизма импульсный амортизатор может использоваться в качестве узла разгрузки не только рычажных, но и рычажно-зубчатых измерительных головок и широкопредельных индикаторов Конструкция амортизатора ударных нагрузок защищена авторским свидетельством №905604

Рассмотренная теоретическая модель импульсного нагружения рычажных механизмов позволяет определять параметры звеньев, исходя из обеспечения условий полной ударной разгрузки элементов измерительной цепи Значения послеударных скоростей звеньев механизма, испытывающих действие внезапно прикладываемого импульса в момент времени г=0, используются в качестве начальных условий для нахождения решений дифференциальных уравнений послеударного движения

Подвижная система механизма совершает возвратно-вращательное движение относительно опор и упругих шарниров, предопределяя тем самым необходимость рассмотрения восстанавливающих упругих сил и сил тяжести звеньев

Равновесное положение системы, определяемое координатами ~ 0, (р2 — 0 соответствует начальной потенциальной энергии

#(0,0) = 0 Указанные соображения позволяют представить уравнения послеударного движения двухмассовой системы в виде

апФ\ +«1202 ~С{<Рг ~<Р\) = /\ > (29)

«2101 +«.202 +С(Фг ~<Р\) = /г > (30)

где С - коэффициент жесткости упругого шарнира А, «п =Л>1 +«2а2.

«12 = «21 =

22 ^ А >

•Ли > ~ моменты инерции звеньев относительно О, и А ;

Р\,Рг~ силы тяжести звеньев.

Послеударные линейные скорости Г, , У2 в плоском движении, вошедшие в (29), (30), соответствуют использованным выше кинематическим соотношениям для случая ? & 0 Каноническая форма системы (29), (30) получена методом замены переменных Частные решения системы неоднородных уравнений получены методом вариации произвольных постоянных При этом из общих решений системы послеударного движения определены произвольные постоянные по условиям нагружения импульсного механизма (р^ (0) = 0, <рг (0) = 0,

0з (0) = 0ю > 04 (0) = 0го •

Система общих решений содержит выражения послеударных угловых перемещений и скоростей звеньев подвижной системы рычажного механизма, содержащего синусную и кулисную передачи Частный случай послеударного движения соответствует приложению импульса 51 в центре удара и начальным условиям <Р\ (0) = 0, (рг (0) = 0, ф3 (0) = 0, $>4 (0) = ф20

Соответствующие аналитические зависимости применимы для исследования послеударного движения в случае реализации в схеме механизма равенства р\ — (г2 - Ь)Ь = 0 независимо от величины и интенсивности внешнего импульса

Приведенные расчетные модели послеударного возвратно-вращательного движения двухмассовой системы с двумя степенями свободы являются теоретической основой для оценки и прогнозирования эксплуатационного ресурса прецизионных рычажных механизмов

Исследования динамики послеударного движения необходимы для определения быстродействия рычажных механизмов и ограничения времени измерительного цикла не только для контактных преобразователей, работающих в автоматическом режиме, но

и в механизмах универсального назначения

В силу конструктивных особенностей и условий эксплуатации процесс движения рычажных механизмов представляет собой результат последействия импульсных нагрузок Для определения начальных условий послеударного движения требуется рассмотрение модели импульсного нагружения

Естественно предположить, что послеударное движение звеньев рычажного механизма является периодическим, так как выражения (Р{ > Фг' Ф\ > Фг ->Ф\->Фг имеют члены, гармонически зависящие от времени В случаях, когда не ставится задача исследования движения на дискретных временных интервалах, целесообразно расчетную длительность послеударного движения ограничить периодом срабатывания преобразователя Анализ решений системы показывает, что при выполнении условий безударности скорость входного звена фт в импульсном режиме отсутствует При этом послеударные скорости ф\,фг в динамическом режиме приобретают тенденцию снижения

Образующаяся подвижная система сохраняет заданные метрологические характеристики и является наиболее "медленной" динамической системой Это обстоятельство учитывается при проектировании прецизионных многозвенных рычажных передач, ресурс которых в значительной мере зависит от хрупкого разрушения и износа контактных элементов Синтезированный на этой основе рычажный механизм рационален не только с точки зрения импульсного нагружения, но и с точки зрения динамического режима

Аналитические зависимости послеударного движения рассматриваемой системы могут быть найдены более простым способом "суперпозиции" уравнений движения При этом выражения <рх,<рг, получаемые интегрированием уравнений движения не противоречат основной гипотезе теории удара

Увеличение внешнего импульса приводит к увеличению послеударной скорости #>20 и соответственно координат срх, <рг Однако увеличение жесткости элемента импульсной разгрузки способствует снижению перемещений и по (рх и по (рг

Таким образом, по результатам исследований разработана общая расчетная модель рычажной подвижной системы, включающая импульсную и динамическую модели Полученные аналитические зависимости можно непосредственно использовать для решения прикладных задач, связанных с исследованием колебаний плоских рычажных или рычажно-зубчатых механизмов, практически, с любым числом звеньев При этом необходимо, используя принцип "кинематического" припасовывания, корректировать начальные условия элементарных передач механизма

Сущность принципа кинематического припасовывания заключается

в том, что в качестве начальных кинематических параметров каждого последующего звена выбираются кине-матические параметры динамического режима предыдущего звена Исклю-чение составляет только входное звено, нагружаемое внешним импульсом, обусловливающим послеударные импульсно-реактивные воздействия

При этом послеударные кинематические параметры определяются из рассмотрения теоретической модели импульсного нагружения Принцип кинематического припасовывания поясняется структурной схемой ры-чажно-зубчатого механизма, расчлененного сечениями в точках соединения звеньев Доударные 0,_,ф2-,03.,04-и послеударные 01+,02+>0з+>04+ скорости как компоненты фазы удара рассматриваемой совокупности звеньев определяются из рассмотрения теоретической импульсной модели

Так как регистрация результата измерения производится в состоянии покоя преобразователя, то следует принять «/V - 0>02- ~ 0,фъ_ = 0,= О Послеударные скорости 01+,02+>0з+>04+ реализуют кинематическую связь с 0ю >020 >0зо >040, которые используются в качестве начальных условий динамического режиме при / = 0

Сохраняя общность анализа и сопоставления рассматриваемых условий и режимов нагружения необходимо подчеркнуть, что использование амортизаторов позволяет практически исключить ударный режим подобных механизмов

В пятой главе на основе расчетных данных приведены результаты анализа графических зависимостей амплитудно-частотных характеристик для оценки параметров режимов, которые принимаются в расчет при создании конструкций измерительных устройств Такими параметрами являются уровень нагружения, демпфирования, физико-механические свойства и размеры звеньев

Рис 22 Виброконтактный преобразователь контактного преобразо-

с измерительным наконечником 2, электромагнитный возбудитель 4 вибраций якоря и генераторный преобразователь 5 перемещений якоря,

Ч

На рис, 22 изображена конструкция одномерного виброконтактного преобразователя для линейных измерений (патент РФ №2016374), принцип Действия которого основан на периодическом взаимодействии измерительного органа с объектом контроля В корпусе 1 вибро-

вателя установлены на упругом подвесе 2 якорь 3

выполненный в виде измерительной катушки, двухполюсных магнитов и разомкнутых магнитопроводов Для преобразования выходной информации генератора и ее считывания используется электронное отсчетное устройство

Рабочий орган преобразователя малоинерционен и имеет линейную траекторию движения, совпадающую с направлением измерения Это позволяет повысить точность и надежность преобразователя При этом режим периодического контактирования преобразователя обеспечивает возможность контроля движущихся изделий Кроме того, аналитическими исследованиями установлено, что виброконтактный метод может быть также применен для экспериментальной оценки твердости изделий, при которой расчетная амплитуда сопоставляется с амплитудой показаний измерительного преобразователя

Известные неразрушающие методы контроля твердости различного рода изделий, основанные на ее связи с модулями упругости и скоростью распространения акустических волн, находят ограниченное применение для контроля твердости металлов Это объясняется тем, что для каждой разновидности металлов и сплавов требуется определение соответствующих корреляционных зависимостей, причем изменение упомянутых упругих параметров при изменении твердости большинства металлов, как правило, незначительно

Как показали предварительные исследования для неразрушающего контроля твердости изделий из металлов, а также изделий из других видов материалов, может использоваться одномерный виброконтактный преобразователь, снабженный вибрирующим наконечником 1 (рис 23)

Это оказалось возможным при соблюдении низкочастотных режимов и при оснащении преобразователя элементами базирования 2 на исследуемую поверхность и соответствующей структурой подвижной системы Режим вынужденных колебаний делает процесс измерения твердости автоматическим, а периодичность контакта измерительного органа обеспечивает возможность контроля твердости движущихся изделий При контроле твердости виброконтактный преобразователь снабжается специальной насадкой для базирования на поверхности контролируемого изделия, которая является метрологической базой для отсчета величины измерения амплитуды вынужденных колебаний

Зависимость амплитуды колебаний виброконтактного преобразователя от твердости изделия была подтверждена экспериментально

Рис 23 Устройство контроля твердости

на стальных образцах различной твердости, предварительно испытанных прибором Роквелла (см таблицу 2)

Таблица 2

Испытуемое изделие Амплитуда выходного сигнала преобразователя, мВ Резонансная частота преобразователя, Гц Твердость по Роквеллу, Н11С

Образец №1 25 0 55 10

Образец №2 25.4 55 14

Образец №3 26 3 55 21

Образец №4 27 2 55 30

В шестой главе изложены экспериментальные исследования и анализ элементов точности виброконтактного контроля отклонений сложных профилей Выявлена предпочтительность применения виброконтактных устройств для многоуровневого контроля отклонений профилей шлифовальных инструментов В силу ряда специфических особенностей абразивной поверхности (абразивная способность зерен, крутизна их выступов, значительные перепады выступов и впадин) представляется затруднительным профилографирование с помощью профилографов общего назначения, особенно, при измерении профиля крупной зернистости По сравнению с известными контактными методами метод профилографирования с помощью виброконтактного преобразователя является более предпочтительным, в связи с периодическим законом движения его измерительного органа К числу основных параметров, определяемых методом виброконтактного контроля инструмента за период его стойкости, относятся текущий размер, диапазон изменения текущего размера (износ режущей поверхности), а также спектральная характеристика профиля Для того, чтобы иметь реальное представление о свойствах шлифовального инструмента строится статистическая модель, основанная на экспериментальных данных В общем виде статистическая модель содержит теоретические зависимости, обеспечивающие проведение спектрального анализа и синтеза отклонений формы поверхности, образующейся в процессе обработки Для изделий типа дисков с отношением длины к диаметру Н а <\ ограничиваются рассмотрением отклонений размеров и формы в поперечном сечении Отклонения формы поперечного сечения инструмента и обрабатываемой детали возникают, главным образом, вследствие их дисбаланса даже при пренебрежимо малых смещениях осей

вращения

При использовании спектрального анализа статистический процесс характеризуется индивидуальным амплитудным спектром, определяемым при рассмотрении всех присущих ему гармоник При этом каждому виду отклонений соответствует определенный номер гармоники

Изменение отклонений профиля во времени оценивалось темпом эволюции спектра Обработаны экспериментальные данные инструментов ПП40092АСТ1, ПП40092АСТЗ, ПП60092АСТ1, ПП60092АСТЗ Вычисление амплитуд составляющих спектров рельефа поверхности основано на стандартной программе быстрого преобразования Фурье Спектрограммы профилей построены с помощью логарифмических сеток

Увеличение в 6 и более раз амплитуд спектров, соответствующих эксцентриситетам инструментов ПП400 (рис 24, рис 25), ПП600 (рис 26, рис 27) свидетельствует о значительном повышении неуравновешенности вращающихся масс к концу периода стойкости Выявлена целесообразность использования аппроксимирующих функций при анализе амплитудных спектров в начале С0(1), в середине С 1(1) и в конце О20) периода стойкости При этом изменение спектральных составляющих профилей исследуемого инструмента во времени определяется с помощью нормированных коэффициентов

о 1 г " о I г 1 + 5 е ¿„.

Рис 24 Спектры рельефа Рис 25 Спектры рельефа

поверхностей инструмента поверхностей инструмента

ПП400*40* 127 92А СТ1 ПП400*40*127 92А СТЗ

Сопоставление амплитуд спектров, представленных аппроксимирующими функциями, показало, что скорость образования эксцентриситета, овальности и огранности профилей значительно выше в завершающей стадии периода стойкости

Аппроксимирующие зависимости позволяют определить характер изменения спектров при изменении физико-механических свойств инструментов Изменение твердости инструмента, например, легко определяется по изменению коэффициента аппроксимации, от которого зависит наклон аппроксимирующей функции Эта зависимость сохраняется и в спектрах инструментов ГТП 600 (рис 26, рис 27)

За период стойкости значение коэффициента наклона аппроксимирующей функции увеличилось в 7,2 раза В середине периода стойкости данный коэффициент увеличился только в 3,1 раза

Наибольший рост амплитуд первых пяти гармоник спектра наблюдается у высокоскоростных шлифовальных инструментов 1111 600 в конце периода стойкости Это свидетельствует о том, что затупление режущей поверхности шлифовального инструмента во времени стимулирует образование крупных волн отклонений формы Спектры овальности и огранности (вторая и третья гармоники) инструментов ПП 400 (рис 24, рис 25) также превышают амплитуду первой гармоники В связи с этим представляется целесообразным раздельное аппроксимирование полос спектра рельефа поверхности В пределах узких поддиапазонов достигается повышение точности аппроксимации амплитудного спектра

Í-W)

6 &»

Рис 26 Спектры рельефа поверхностей инструмента ПП600*50*305 92А CTI

Рис 27 Спектры рельефа поверхностей инструмента ПП600*50*305 92А СТЗ

В рассмотренных спектрах оказалась обоснованной аппроксимация амплитуд пяти первых гармоник соответствующими аппроксимирующими

функциями (О00),С1 (г),С?2(г)) Аппроксимирующие функции узкополосных спектров располагаются выше графиков общих аппроксимирующих функций При этом наибольшее расхождение амплитуд наблюдается между функциями, определяющими спектры в конце периода стойкости

Использование узкополосных аппроксимированных спектров позволяет сделать вывод о динамике изменения основных амплитуд отклонений формы инструментов На рис 28 приведены графические интерпретации изменения спектральных амплитуд 1,2,3 и 4-й гармоник профиля инструмента для врезного шлифования ЮТ 400 92А СТ1 в течение периода стойкости Анализ графических зависимостей показывает, что характер изменения спектральных составляющих 1и 2-ой гармоник профиля поверхности является, практически адекватным за период стойкости Однако, составляющие амплитудного спектра, соответствующие 3 и 4-ой гармоникам, имеют выраженную тенденцию снижения амплитуд по мере увеличения номера гармоники Результаты оценки отклонений формы могут быть использованы в качестве критериев управления технологическим процессом, определения режима подналадки и длительности периода стойкости

Для определения поля рассеяния результатов измерения амплитуд низкочастотных составляющих профиля инструмента ПП60092АСТ1 (первые 5 гармоник) использовались отклонения 11 массивов Определены выборочные средние и стандартные отклонения отдельных результатов измерений профиля Сходимость к нормальному закону распределения определена с помощью составного критерия Для соответствующих значений вероятности Р определены границы доверительного интервала для каждой из пяти гармоник Результаты анализа выборки представлены в таблице 3.

Таблица 3

Число измерений Гармоника профиля 1 Выборо чное среднее, мкм £ Станд артное откло нение, мкм 8 С оста вной крите рий (1 Вероя тность Р ^тш ^тах N

1 6,881 0,206 0,892 0,95 0,715 0,907 0,062

2 3,561 0,106 0,771 0,95 0,715 0,907 0,032

N=11 3 0,378 0,011 0,730 0,90 0,740 0,889 0,003

4 1,603 0,048 0,750 0,95 0,715 0,907 0,015

5 1,508 0,045 0,739 0,95 0,715 0,907 0,014

Стандартные отклонения спектральных составляющих определены из 11 массивов измеренных отклонений профиля инструментов 1111400, ПП600 Стандартные отклонения составляющих первых 5 гармоник не превышают 10% Максимальные стандартные отклонения в диапазоне гармоник 10 <; < 30 находятся в пределах 25% Для проведения послеоперационного контроля в процессе независимых испытаний изделий использовалось виброконтактное устройство, оснащенное индикацией исходов «годный», «брак+», «брак-»

Графические

15

10

И М(т)-31дта(т) СШ(т) □М(т)+5|дта(т) Рис 29 Числовые характеристики исходов

интерпретации числовых характеристик М,(ш,), В,(ш,) независимых испытаний приведены на рис 29 для исходов партии (N=20) образцов, полученных на операциях врезного шлифования Качество технологического процесса обработки характеризуется ве-

личинами М1 (т) и а повторений соответствующих исходов Повторения исходов «брак+», «брак-» возникают в результате появления износа режущего инструмента, влияния вибраций или упругих деформаций, образующихся при обработке партии деталей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Созданы научно обоснованные теоретические, методологические и технические решения общей проблемы разработки методов и средств виброконтактного контроля качества изделий в машиностроении на базе комплекса моделей фундаментальных и прикладных исследований режимов свободных и вынужденных колебаний измерительных подвижных систем, обладающих повышенной точностью и быстродействием.

С помощью теоретических моделей исследования виброконтактных систем обоснована возможность их использования при реализации задач технического контроля некоторых физико-механических свойств изделий и инструментов Исследованы проблемные вопросы разработки устройств и мультипликаторных передач на основе проведения анализа и синтеза элементов по условиям их безударности и снижения нагрузок рычажных механизмов в динамическом режиме

Обоснована эффективность использования виброконтактного метода для контроля крупнозернистой структуры рабочих поверхностей врезного шлифовального инструмента и созданы статистические модели для анализа и синтеза сложных профилей с помощью их аппроксимированных амплитудных спектров

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований заключаются в следующем.

1 На основе аналитических исследований одномерных виброконтактных несимметричных систем с нелинейными динамическими характеристиками различного уровня демпфирования разработан метод виброконтактного контроля и для его обоснования и развития созданы теоретические модели-

модели свободных колебаний одномерных виброконтактных систем, основанные на методах численного интегрирования,

приближенные модели вынужденных колебаний (у = 0,к * 0), полученные с помощью метода гармонического баланса и ориентированные на повышение адекватности и оперативности воспроизведения частотных характеристик,

точные модели вынужденных колебаний, базирующиеся на методе припасовывания и периодичности

2 Разработана модель размерного синтеза элементов импульсных

контактных измерителей и установлены условия безударности элементов измерительного механизма, испытывающих действие ударных сил Исследован процесс послеударного движения многорычажного измерительного механизма, снабженного амортизатором импульсных нагрузок

3 Теоретические модели одномерных измерительных систем созданы для определения аналитической зависимости между измеряемой величиной и параметрами виброконтактных режимов Аналитические зависимости приведены к расчетному уровню и могут использоваться для решения практических задач проектирования виброконтактных и контактных преобразователей

4 Созданы оригинальные конструкции одномерных измерителей, в которых реализуются два основных принципа измерения, позволяющих с одной стороны осуществлять виброконтактный контроль отклонений длин и перемещений, а с другой при соответствующей модернизации измерительного механизма и ввода элементов базирования измерителя осуществлять контроль физико-механических свойств изделий

5 Выявлена эффективность применения виброконтактного метода для послеоперационного контроля отклонений длин, а также для комбинированного контроля отклонений формы врезного шлифовального инструмента, характеризующих геометрическую структуру абразивного слоя и его режущую способность

6 Реализована задача идентификации поверхности инструмента по размерным критериям При этом повышение качества поверхности достигается выработкой сигнала управления, сформированного по результатам сопоставления координат реального профиля с координатами образцовой поверхности, заложенными в программу ПС ЭВМ

7 Разработана модель для анализа аппроксимированных спектров непериодических составляющих сложных профилей По экспериментальным данным получены амплитудные спектры поверхностей различных типоразмеров шлифовальных кругов прямого профиля Для спектрального анализа включены результаты измерений координат профилей инструментов ПП 400 24А, ПП 400 92А, ПП 600 24А, ПП 600 92А, обладающих одинаковыми неварьируемыми параметрами

8 Проведена оценка стандартных отклонений спектральных составляющих на базе 5 массивов измеренных координат профиля Стандартные отклонения составляющих первых 5 гармоник не превышают 10% Максимальные стандартные отклонения в диапазоне гармоник 10 < 1 < 30 не превышают 25%

9 Установлено, что в течение периода стойкости значения коэффициентов аппроксимирующих функций профиля увеличиваются, так как амплитуды низкочастотных составляющих спектра растут быстрее амплитуд спектра волнистости При этом рост спектральных составляющих с увеличением номера гармоники замедляется

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1 Лисин С К Виброконтактный и универсальный контроль качества изделий в машиностроении Монография - СПб СЗТУ, 2006- 115с

2 Лисин С К Синтез механизмов средств контактного контроля Монография - СПб СЗТУ, 2006 - 62с.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, выпускаемых в Российской Федерации, которые рекомендованы ВАК для опубликования основных научных результатов:

1 Лисин С К , Тарасов С Б , Тененбаум Ю 3 Новые микрометры и скобы с рычажно-зубчатым отсчетным устройством // Измерительная техника, 1975,№5 -С27-28

2 Лисин С К , Козлов В Н , Шавер Л С Прибор для проверки индикаторов // Измерительная техника, 1977, №10 — С 77

3 Тененбаум Ю 3 , Лисин С К Прибор для измерения диаметров малых отверстий // Измерительная техника, 1979, №6 - С 27-28

4 Турецкий В В , Глаговский Б А, Лисин С К , Федотов А И, Чепрасова М С Синтез рычажных механизмов, обеспечивающий условия безударности подвижных элементов // Измерительная техника, 1988, № 8 - С 29-30

5 Алексеев Г А, Лисин С К, Федотов А И Снижение импульсных нагрузок в рычажио-зубчатых механизмах при использовании упругих элементов // Измерительная техника, 1981, № 11 - С 28-30

6 Лисин С К , Козлов В Н, Лившиц А 3 Экспериментальная оценка функции нагружения миниатюрных опор вращения и ее аппроксимирование//Метрология, 1979, №7 - С 23-26

7 Турецкий В В , Лисин С К Синтез периодических режимов одномерных виброконтактных измерителей // Измерительная техника, 1995, №11 -С 31-33.

8 Лисин С К , Челпанов И.Б , Федотов А И Использование спектрального анализа при исследовании отклонений формы врезного шлифовального инструмента // Известия высших учебных заведений Машиностроение, 1999, № 4 - С 47-53

9 Турецкий В В , Лисин С К Синтез рычажных механизмов средств контактного контроля // Измерительная техника, 2005, №5 - С 50-52

10 Турецкий В В , Лисин С К Модели режимов и устройства неразрушающего контроля твердости изделий // Измерительная техника, 2006, № 1-С 27-31

11 Лисин С К. Параметрический синтез режимов работы средств виброконтактного контроля качества изделий // Метрология, 2006, №8-С 18-26

Авторские свидетельства и патенты:

1 Лисин С К, Козлов В H, Шавер Л С Отсчетный узел микрометрического инструмента Авторское свидетельство СССР №502196//Бюллетень изобретений - 1976 -№5

2 Глаговский Б А, Лисин С К, Торопов H Ф, Турецкий В В Круглошлифовальный врезной станок Авторское свидетельство СССР №944877//Бюллетень изобретений - 1982 -№27

3 Глаговский Б А, Лисин С К, Рогачев В M Устройство для определения динамических характеристик абразивного круга Авторское свидетельство СССР № 11154082// Бюллетень изобретений - 1985 - № 17

4 Алексеев Г А , Григорьев H В , Лисин С К , Федотов А И и др Делительная машина Авторское свидетельство СССР № 846230 //Бюллетень изобретений -1981 -№26

5 Лисин С К , Тененбаум Ю 3., Григорьев H В., Козлов В H, Шавер Л С , Федотов А И Измерительный механизм Авторское свидетельство СССР № 905604 // Бюллетень изобретений - 1982 -№6

6 Глаговский Б А , Лисин С К , Турецкий В В , Чепрасова M С Виброконтактный преобразователь для линейных измерений Патент РФ №2016374 // Бюллетень изобретений. - 1994 - № 13

Статьи в отечественных журналах:

1 Глаговский Б А , Белоглазов О Ф , Торопов H Ф ,Лисин С К К вопросу повышения точности определения расхода эльбора в инструменте // Сверхтвердые материалы, 1984, №1 - С 33-36

2 Лисин С К , Козлов В H Универсальные рычажно-зубчатые микрометры // Производственно-технический бюллетень №12, 1971 - С 46-47.

Статьи в зарубежных журналах:

1 Guretski V V , Glagovski В А , Lissin S К , Fedotov A I. and Cheprasova M S Designing a Lever Mechanism free from moving-element Shocks. Measurement techniques №8, 1988 New York, Consultants Bureau, 1989 -P 58-59

2 Guretski VV, LissmSK Synthesis of Periodic Modes of One-dimensional Vibration Contact Meter Measurement techniques №11, 1995/ New York, Consultants Bureau, 1996 -P 109-111

Статьи в сборниках трудов институтов и университетов:

1 Лисин С К, Турецкий В В Аналитическая оценка импульсного нагружения рычажно-зубчатых подвижных систем // Точное приборостроение Межвузовский сборник. - Л . СЗПИ, 1977. - С 30-34

2 Лисин С К , Козлов В H Унифицированные рычажные скобы // Точное приборостроение Межвузовский сборник - Л ЛГУ, вып 1,1975 - С 31-33

3 Лисин С К, Козлов В Н Исследование ударно-динамического воздействия в цилиндрических направляющих измерительных приборов // Новые приборы и механизмы Межвузовский сборник - Л . ЛДНТП,197б

4 Лисин С К, Козлов В Н Оценка нагружения опор подвижных элемениов механизмов измерительных приборов // Точное приборостроение Межвузовский сборник - Л СЗПИ, вып2, 1976 - С 50-53

5 Турецкий В В , Лисин С К Синтез одночастотных колебаний систем виброконтактного контроля // Проблемы машиноведения и машиностроения Межвуз сб Вып 22 СПб СЗТУ, 2001 - С 59-62.

6 Турецкий В В, Лисин С К, Московенко И Б Математическое моделирование процессов динамического контроля твердости изделий // Проблемы машиноведения и машиностроения Межвуз сб Вып 25 СПб СЗТУ, 2002-С 8-14

Доклады на научно-технических конференциях и семинарах:

1 Лисин С К , Козлов В Н Установка для исследования кинетического трения цилиндрических направляющих измерительных приборов // Новые приборы и механизмы - Л ЛДНТП, 1975 -С 19-20

2 Лисин С К., Козлов В.Н Расчет цилиндрических направляющих измерительных приборов по наибольшим контактным давлениям // Новые приборы и механизмы, проектирование и технология их изготовления — Л • ЛДНТП, 1977 - С 37-60

3 Лисин С К Исследование динамических характеристик рычажных средств измерения Н Тез докл П всесоюзн науч -техн конференции -Л ВНИИАШ, 1981 -С 173-174

4 Лисин С К, Рогачев В М Вибрационная идентификация автоматизированных испытательных стендов // Тез докл П всесоюзн науч-техн конференции - Л ВНИИАШ, 1981 - С 163-164.

5 Алексеев Г А , Лисин С К , Федотов А И Управление динамическими режимами средств обработки шлифованием// Тез докл. Ш всесоюзн науч -техн. конференции -Л ВНИИАШ, 1988 -С 93-94

6. Лисин С К. Структура управления автоматизированными испытательными комплексами по идентифицируемым размерным параметрам обрабатывающего инструмента // Методы повышения производительности и качества обработки деталей на оборудовании автоматизированных производств - Рыбинск РАТИ, 1985 - С 60-61

7 Глаговский Б.А , Лисин С К , Турецкий В В Математическое моделирование системы измерения износа абразивного инструмента // Тез докл Ш всесоюзн науч-техн конференции -Л ВНИИАШ, 1988 - С 69-70

8 Глаговский Б А , Лисин С К , Торопов Н Ф К вопросу динамического измерения шероховатости и управления процессом шлифования // Тез докл П всесоюзн науч-техн конференции — Л ВНИИАШ, 1981 -С 159-160

9 Алексеев Г А , Лисин С К , Козлов В Н , Надточий А П Экспериментальная оценка режимов работы резцового устройства в процессе

механического нанесения штрихов // Управление точностью механической обработки и качеством поверхности - Л ЛДНТП, 1978 - С 28-30

10 Алексеев Г А, Надточий А П, Федотов А И , Лисин С К Динамика заточных станков для автоматизированного изготовления прецизионного инструмента // Новые приборы и точные механизмы, проектирование и технология их изготовления - Л ЛДНТП, 1979 - С 90-93.

11 Лисин С К , Московенко И Б Виброконтактный контроль твердости металлических изделий и образцов // XVII Петербургская конференция "Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций" Сб докладов СПб - Репино 6-8 июня 2001 - С 84-87

12 Кадышкин Б А, Коварская ЕЗ, Лисин С К и др Неразрушающий контроль физико-механических свойств различного рода материалов изделий акустическим и электромагнитным методами Материалы IV Всероссийского с Международным участием научно-практического семинара-СПб СЗТУ, 2003 - С 132-133

13 Турецкий В В , Лисин С К Об эффективности использования рычажных механизмов в средствах контактного контроля Материалы IV Всероссийского с Международным участием научно-практического семинара -СПб СЗТУ, 2003 -С 152-153

14 Лисин С К Виброконтактный контроль физико-механических свойств изделий Материалы юбилейной научно-технической конференции - СПб СЗТУ, 2006 - С 90-97.

ЛИСИН СЕРГЕЙ КУЗЬМИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ И ВИБРОКОНТАКТНЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Автореферат

Лицензия ЛР №020308 от 14 02 97 Санитарно-эпидемиологическое заключение №78 01 07 953.005641 11 03 от 22 11 2003 г

Подписано в печать 20 05 0?; Формат 60x84 1/16

Б кн -журн 2 П л 1 Б л Изд-во СЗТУ

Тираж 100 Заказ 1400

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул Миллионная, д 5

Введение

1. Современное состояние методов и средств виброконтактного и универсального контроля качества изделий и задачи исследований

1Л. Анализ режимов свободных и вынужденных колебаний измерительных систем

1.2. Обзор схем и конструкций виброконтактных и контактных преобразователей, применяемых в современных средствах контроля и диагностики

1.3. Обзор и анализ литературных источников по проблеме исследования режимов колебаний нелинейных автомата- I ческих систем контроля и управления

1.4. Основные методические и предметные задачи исследования динамики виброконтактных и контактных измерительных устройств и преобразователей

2. Исследование моделей виброконтактных режимов измерителя с прямолинейно движущимся измерительным органом

2.1. Элементная систематизация структуры и особенности описания колебаний систем, использующихся в режиме виброконтакта

2.2. Концептуальная постановка задач моделирования виброконтактных систем

2.3. Исследование свободных колебаний виброконтактных систем методом гармонического баланса

2.4. Исследование вынужденных колебаний виброконтактных систем методом гармонического баланса

2.4.1. Исследование вынужденных колебаний без учета демпфирования

2.4.2. Исследование вынужденных колебаний виброконтактных систем с учетом демпфирования

2.4.3. Исследование устойчивости виброконтактных систем по приближенным периодическим решениям

2.5. Исследование виброконтактных систем в режиме свободных колебаний точными методами

2.6. Исследование виброконтактных систем в режиме вынужденных колебаний методом припасовывания

2.6.1. Исследование вынужденных колебаний без учета демпфирования

2.6.2. Исследование вынужденных колебаний с учетом демпфирования

3. Исследование динамических режимов виброконтактных систем при плоском движении измерительного органа

3.1. Вибрационный режим плоских виброконтактных систем

3.1.1. Свободные плоские колебания

3.1.2. Вынужденные плоские колебания

3.2. Построение модели движения плоской системы с помощью метода Лагранжа

3.2.1. Исследование вибрационных систем в режиме свободных колебаний

3.2.2. Исследование вибрационных систем в режиме вынужденных колебаний

3.3. Исследование виброконтактных процессов плоских систем с помощью метода Лагранжа

3.3.1. Свободные плоские колебания виброконтактных систем

3.3.2. Вынужденные плоские колебания виброконтактных систем

3.4. Исследование вынужденных колебаний плоских виброконтактных систем методом гармонического баланса

4. Исследование режимов и условий безударности элементов контактных преобразователей

4.1. Размерный синтез рычажных механизмов при условии их безударности

4.2. Исследование процесса послеударного движения элементов рычажных измерительных механизмов

4.3. Точностной синтез измерительных механизмов контактных преобразователей

5. Анализ прикладных исследований контактных и виброконтактных преобразователей неразрушающего контроля

5.1. Анализ динамического процесса при виброконтактном контроле деформируемых и недеформируемых измеряемых тел

5.2. Элементы анализа и синтеза виброконтактных и контактных измерительных устройств

5.3. Общие принципы и средства повышения точности виброконтактных и контактных измерительных преобразователей

5.4. Аналитические концепции методов исследования механических свойств материалов

5.4.1. Методические и технические характеристики процессов и способов измерения твердости

5.4.2. Математическое моделирование динамических режимов измерения твердости

5.5. Исследование режимов виброконтактного контроля твердости изделий и образцов

5.5.1. Актуальность проблемы виброконтактного контроля механических свойств изделий

5.5.2. Элементы структуры и особенности принципа действия виброконтактного устройства для контроля твердости

6. Эспериментальные методы исследования и анализ точности контроля отклонений сложного профиля

6.1. Структура статистических параметров контроля виброконтактным методом

6.2. Аспекты предпочтительного использования элементов виброконтактого контроля в качестве параметров идентификации

6.3. Методические принципы нормирования и контроля профиля инструмента при врезном шлифовании

6.4. Построение статистических моделей для комбинированного анализа сложных профилей

6.4.1. Построение гармонической модели анализа отклонений формы

6.4.2. Анализ спектра непериодических составляющих профиля

6.4.3.Послеоперационный контроль отклонений изделий

Повышение технического уровня современных технологических процессов и производств обусловлено необходимостью развития методов и средств контроля отклонений длин, перемещений, износа, рельефа наружных и внутренних поверхностей неподвижных или движущихся изделий и инструментов.

Применение для этих целей традиционных средств контроля контактного типа возможно лишь для неподвижных или сравнительно медленно движущихся изделий и связано с учетом режимов и свойств контактного взаимодействия измерительного органа с измеряемой поверхностью.

В связи с этим в последнее время получили распространение виброконтактные измерительные устройства. Подобные виброконтактные устройства доказали свою эффективность при применении в средствах неразрушающего контроля.

Виброконтактное устройство представляет собой сложный рычажный механизм, учет свойств которого зависит еще и от точности механической системы. При этом принципиальную часть проблемы составляет анализ такой конструкции, повышение точности и определение рациональных параметров элементов с целью обеспечения максимальной долговечности.

Для систематизации виброконтактных устройств по общности структуры необходима классификация их конструкций. Необходимость классификации конструкций с учетом динамических свойств механической системы вытекает из системного подхода к построению расчетных схем. На этапе системного анализа конструкции и расчетной схемы строится адекватная теоретическая модель.

При построении подобной модели принципиальное значение имеет то, что исследуемый виброконтактный режим взаимодействия измерителя с объектом контроля является виброударным, то есть существенно нелинейным.

А это, в свою очередь, обусловливает необходимость получения точной аналитической зависимости амплитуды колебаний от частоты и её связи с другими характеристиками.

Нелинейная упругая характеристика является возможной причиной возникновения нескольких режимов колебаний на одной частоте возмущающей силы. В связи с этим становится актуальным прогнозирование таких режимов, которые представляют опасность для подвижной системы. С другой стороны именно использование нелинейных свойств и структур позволяет повысить производительность и проектировать качественно новые виброконтактные устройства.

В процессе построения моделей строятся резонансные зависимости свободных и вынужденных колебаний, позволяющие с учетом закона движения рабочего органа проводить анализ и синтез элементов таких систем.

Указанные зависимости необходимы для обоснования принципа контроля перемещений, рельефа прерывистых поверхностей, послеоперационного контроля отклонений виброконтактным способом. Данный, способ может быть также применен для экспериментальной оценки физико-механических свойств изделий, при которой расчетная амплитуда системы сопоставляется с амплитудой колебаний виброконтактного преобразователя. При этом шкала отсчетного устройства прибора градуируется в единицах твердости или локальной жесткости.

Использование виброконтактного преобразователя в качестве устройства для контроля локальной жесткости изделий обеспечивает повышение точности и быстродействия, исключение существенных ошибок. оператора при запуске падающих шариков или ударников под действием пружинного механизма (например, «Эквотип»).

Кроме того, проблемы повышения эффективности и точности виброконтактного контроля обусловили необходимость не только создания теоретических моделей и методов анализа и синтеза динамических систем, но и обусловили их ориентацию на задачи проектирования.

Концепция проектирования и разработки, вместе с тем, предусматривает исследование целого ряда вопросов, касающихся оценки и выбора параметров устройств генерации колебаний, строгой взаимоувязки режимов с требуемыми диапазонами виброперемещений, учета физико-механических свойств соударяющихся тел, ограничения параметров нагружен ия.

В практике измерения перемещений исполнительных органов особая роль отводится электроконтактным преобразователям и электромеханическим индикаторам контакта, широко использующимся в импульсных режимах, обусловленных спецификой технологических процессов и гибких производств.

Использование подобных средств контроля обусловило необходимость более полного исследования моделей ударного нагружения, так как возникновение износа и микроразрушений щуповых рычагов имеет важное значение с точки зрения сохранения точности и ресурса наработки.

Вместе с тем, одним из основных направлений совершенствования конструкций контактных преобразователей является синтезирование элементов прецизионных передач, обладающих не только высокой точностью, но и допускающих встраивание узлов ударной разгрузки.

Аналитические исследования, основывающиеся на общих положениях теории нелинейных колебаний твердых тел, позволяют выявить характерные особенности протекания колебательного процесса по амплитудным и фазовым соотношениям.

Известные модели не дают достаточно полного представления о динамических свойствах несимметричных виброконтактных и импульсных систем с ударными и ограниченной жесткости характеристиками в режимах поступательного и плоского колебательного движения.

В процессе проведения экспериментальных исследований выявлена эффективность применения виброконтактных преобразователей для контроля отклонений формы пористых и крупнозернистых поверхностей инструментов для врезного шлифования с последующей оценкой их эксплуатационных свойств по спектральным характеристикам.

На основании изложенных положений по проблемам изучения, обоснования, проектирования виброконтактных и импульсных систем контроля в работе сформулированы общие цели и задачи исследований, заключающиеся в создании совокупности теоретических моделей и математического обеспечения для изучения и анализа методов и средств контроля качества изделий в машиностроении.

Реализация перечисленных направлений исследования позволяет не только создавать высокоточные средства виброконтактного и универсального контроля, но и добиться повышения их ресурса и расширения областей применения.

По теме данной работы аналитические и экспериментальные результаты исследований использовались при выполнении ряда госбюджетных НИР ОА компании «РОССТАНКОИНСТРУМЕНТ», а также НИР и ОКР СПбГПУ, НИИЭФА-ЭНЕРГО, НИИТ, ТНЦ «Сплав», НТЦ «Синтез», ФГУП «Завод им. В.Я. Климова», ЗАО «Завод Измерон», ОАО «ВНИИАШ» (позднее ОАО «НПК «Абразивы и Шлифование») и ООО «Звук».

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований заключаются в следующем.

I. На основе аналитических исследований одномерных виброконтактных несимметричных систем с нелинейными динамическими характеристиками различного уровня демпфирования созданы модели режимов неразрушающего контроля качества изделий :

- модели свободных колебаний виброконтактных систем с мягкими, жесткими и с ограниченной жесткости характеристиками, основанные на приближенных и точных методах численного интегрирования ;

- приближенные модели вынужденных колебаний (у= 0 , ), полученные с помощью метода гармонического баланса и ориентированные на повышение адекватности и оперативности воспроизведения резонансных зависимостей ;

- точные модели вынужденных колебаний, базирующиеся на методе припасовывания и периодичности на фазовой плоскости.

2. Исследована устойчивость по приближенным решениям виброконтактных систем, соответствующих коэффициенту %> I.

3. Построены теоретические модели исследования систем в плоском движении :

- вибрационная модель свободных и вынужденных колебаний, обеспечивающая исследование структурных и динамических параметров системы в доударном режиме ;

- приближенные и точные модели свободных и вынужденных колебаний подвижных измерительных систем с двумя степенями свободы.

4. Разработана модель размерного синтеза элементов импульсных контактных измерителей. Установлены условия безударности элементов измерительного механизма, испытывающих действие ударных сил.

5. Исследован процесс послеударного движения многорычажного измерительного механизма, снабженного амортизатором импульсных нагрузок.

6. Осуществлен количественный анализ результатов, полученных с помощью точных и приближенных аналитических зависимостей. Несовпадение значений амплитуд колебаний в виброконтактном режиме одномерных систем, определенных точным методом и методом гармонического баланса при Г| = 0.7, %2 = 5 составляет не более 18%.

7. По результатам исследования режимов и свойств рычажных механизмов разработаны конструкции одномерного виброкоптактного преобразователя 3040.00.00.000 и широкопредельного преобразователя для измерения перемещений 1082.02.00.000, обладающих повышенной точностью и ресурсом.

8. Разработана конструкция измерительного рычажного механизма, оснащенного узлом импульсной разгрузки.

9. Теоретические модели одномерных измерительных систем созданы для определения законов движения измерительных органов, аналитические решения приведены к расчетному уровню и могут использоваться для анализа и синтеза подвижных элементов, а также для решения практических задач проектирования виброконтактных и контактных преобразователей.

10. В процессе анализа расчетных схем систем с периодическим и непрерывным контактированием выявлены пути повышения точности при выборе оптимальных параметров и закона движения измерительного органа первичного преобразователя.

11. Построена и исследована модель точных одночастотных решений режимов виброконтактных колебаний, позволяющая выполнить анализ динамической системы, синтезировать элементную структуру проектируемых виброконтактных устройств, найти аналитическую зависимость между параметрами движения виброконтактной системы и физико-механическими свойствами объекта контроля, являющегося элементом динамической системы, а также предсказана возможность осуществления контроля указанных свойств (в том числе твердости) с помощью технических средств виброконтактного контроля.

12. Разработанные экспериментальные образцы одномерных виброконтактных устройств могут использоваться для неразрушающего контроля твердости изделий из материалов, имеющих широкий диапазон значений модулей упругости, абразивных, керамических, металлических изделий, а также изделий из других видов материалов.

13. Аналитические зависимости амплитуды виброконтактного устройства, снабженного специальной подвижной системой и узлом базирования, от твердости изделия была подтверждена на стальных образцах различной твердости, предварительно испытанных с помощью прибора Роквелла по шкале НЯС.

14. В разработанной конструкции одномерной виброконтактной системы для контроля твердости реализован принцип совмещения метрологической и установочной (на изделие) баз, обеспечивающий неразрушающий контроль твердости с помощью виброконтактного устройства в режиме вынужденных колебаний.

15. Выявлена эффективность применения виброконтактного метода для послеоперационного контроля отклонений изделий, а также для комбинированного контроля отклонений формы врезного шлифовального инструмента, характеризующих геометрическую структуру абразивного слоя и его режущую способность.

16. Реализована задача идентификации поверхности инструмента по размерным критериям. При этом повышение качества поверхности достигается выработкой сигнала управления, сформированного по результатам сопоставления координат реального профиля с координатами образцовой поверхности, заложенными в программу ПЭВМ.

17. Разработана модель для анализа аппроксимированных спектров непериодических составляющих сложных профилей. По экспериментальным данным получены амплитудные спектры поверхностей различных типоразмеров шлифовальных кругов прямого профиля. В сферу спектрального анализа включены результаты измерений координат профилей инструментов ПП 400 24А, ПП 400 92А, ПП 600 24А, ПП 600 92А, обладающих одинаковыми неварьируемыми параметрами.

18. Проведена оценка среднеквадратических отклонений спектральных составляющих на базе 11 массивов измеренных координат профиля. Среднеквадратические отклонения составляющих первых 5 гармоник не превышают 10%. Максимальные среднеквадратические отклонения в диапазоне гармоник 10 < 1 < 30 не превышают 25%.

19. Установлено, что в течение периода стойкости значения коэффициентов п и а аппроксимирующих функций увеличиваются, так как амплитуды низкочастотных составляющих спектра растут быстрее амплитуд спектра волнистости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработаны теоретические и методологические процедуры, касающиеся реализации общей задачи создания методов и средств виброконтактного контроля качества изделий в машиностроении на базе комплекса моделей фундаментальных и прикладных исследований режимов свободных и вынужденных колебаний измерительных подвижных систем, обладающих повышенной точностью и быстродействием.

Амплитудно-частотные характеристики виброконтактных систем подучены для режимов свободных и вынужденных колебаний с учетом и без учета вязкого демпфирования.

Выполнен анализ резонансных зависимостей виброконтактных и виброударных систем, полученных при варьировании уровня нагружения и характеристик жесткости измеряемых тел.

С помощью теоретических моделей исследования виброконтактных систем, обоснована возможность их использования при реализации прикладных задач технического контроля.

Вопросы проектирования и создания конструкций прецизионных измерителей рассматриваются на основе исследования устойчивости и проведения синтеза элементов по условиям их безударности и снижения динамических нагрузок послеударного режима.

1. Мандельштам Л.И. Полное собрание трудов. М.: Изд. АН СССР, 1948 - 1952.

2. Манделыпам Л.И. Лекции по теории колебаний. М.; Наука, 1972. -470 с.

3. Папалекси Н.Д. Сборник трудов. М.: Изд. АН СССР, 1948.

4. Крылов Н.М., Боголюбов H.H. Введение в нелинейную механику-Киев : Изд. АН УССР, 1937. 363 с.

5. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. -М.: Наука, 1981.- 568 с.

6. Ден-Гартог ДЖ.П. Механические колебания. -М.: Физматгиз, I960. -580 с.

7. Лурье А.И. Некоторые нелинейные задачи теории автоматического регулирования. М.-Л.: Гостехиздат, 1951. - 216 с.

8. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1961. -824 с.

9. Вибрации в технике. Защита от вибраций и ударов ; Т.6 : Справочник /Под ред. К.В.Фролова/. М.: Машиостроение, 1981.456 с.

10. Shock and Vibration Handbook.New York,McCraw-Hill, 1976. -1211p.

11. Crede Ch.E. Shock and Vibration Consepts in Engineering Design New York, John Willay and Sons,1965. 331 p.

12. Боголюбов H.H., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1974. - 504 с.

13. Перфильев Г.Л. Виброгенераторный датчик-размеросниматаль. Авторское свидетельство ССОР № 242412 // Бюллетень изобретений.1969.-№ 15.

14. Смыков И.Т., Фролов Н.С. Виброконтактное измерительное устройство. Авторское свидетельство СССР. № 947627 // Бюллетень изобретений. 1982. - № 28.

15. Тромпет Г.М., Тромпет JI.B. Виброконтактное измерительное устройство. Авторское свидетельство СССР № 1348633 // Бюллетень изобретений. 1987. - № 40.

16. Левин В. А., Нечаев A.C. Вибраконтактный генераторный преобразователь для профилографирования поверхности. Авторское свидетельство СССР № 827970 // Бюллетень изобретений. 1981. - №17.

17. Рабинович А.Н., Земсков Г.Т. Измерительное усилие и время контактирования виброконтактного датчика // Приборостроение. Межвузовский сборник. Киев, 1965, № I. - с. 119 - 129.

18. Бабицкий В.И. Теория виброударных систем. М.: Наука, 1978. -352 с.

19. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988.-639 с.

20. Гольдсит В. Удар. Теория и физические свойства соударяющихся тел. М.: Стройиздат, 1965. - 448 с.

21. Карелин B.C. Проектирование рычажных и зубчато-рычажных механизмов. М.: Машиностроение, 1986. - 180 с.

22. Таблицы и графики для расчетов реакции линейных систем на импульсное возбуждение /Б.А.Глаговский, А.Г.Казачок, В.С.Пеллинец и др. Новосибирск : Наука, 1971. - 192 с.

23. Айзерман М.А. Теория автоматического регулирования. М. : Глав. ред. ф-м. лит. изд. Наука, 1966. - 452 с.

24. Меткин Н. П., Щеголев В. А. Математические основы технологической подготовки гибких производственных систем. М.: изд. Стандарты, 1985. - 282 с.

25. Edgar T.F. Gurrent Problems Process Control/ДЕЕЕ Control System Mag, 1987, V7, №2 p. 13-17.

26. Weck M.,Mehlesh. Genauigkeitsmessungen an Werkzeugmaschinen//Maschinenbau, 1981, № 10. s . 41 - 47.

27. Федотов А.И. Автоматизация делительных работ. JL: Машиностроение, 1969. - 318 с.

28. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. -М.: Наука, 1977.-224 с.

29. Методы исследования нелинейных систем автоматического управления / Под ред. Р.А.Нелепина. М.: Глав, ред. Ф.-м.лит. изд. Наука, 1975.-448 с.

30. Кросли Ф.Э. Некоторые исследования нелинейных колебаний в шарнирно-рычажных механизмах с упругими элементами/ Динамика машин. М.: Машиностроение, 1969. с. 190 - 201.

31. Кожевников С.Н. Динамика машин с упругими звеньями. -Киев : Изд. АН УССР, 1961. 160 с.

32. Кобринский А.Е. Механизмы с упругими связями. М.: Наука, 1964.-390 с.

33. Кобринский А.Е., Кобринский A.A. Виброударные системы. -М.: Наука, 1973. 592 с.

34. Hayashi Chihiro.Non-Linear Oscillations in Physical Systems.Mc.Graw-Hill Book Company. New York-Son Francisko-Toronto-London, 1964.

35. БлакьерР. 0. Анализ нелинейных систем. Мир, 1969. - 400с.

36. Бойчук JI.M. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления. М.: Энергия, 1971. 112 с.

37. Бондарь Н.Г. Нелинейные стационарные колебания. Киев : Наукова думка, 1974. - 212 с.

38. Королев В.А. Устройство промышленных роботов С.-Петербург: Машиностроение, 2001. - 227с/

39. Вейц B.JI. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение. 1969.-368 с.

40. Диментберг Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров A.A. Колебания машин.-М.: Машиностроение, 1964. 308 с.

41. Фролов К.В. Проблемы механики и научно-технический прогресс в машиностроении // Машиноведение, 1988, № 5. с. 3 - 5.

42. Бутенин Н.З. Элементы теории нелинейных колебании. Д.: Судпромгиз, 1962. - 195 с.

43. Бутенин Н.В. Теория колебаний. М. : Высшая школа, 1963.- 186 с.

44. Бутенин Н.В., Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Введение в теорию нелинейных колебаний. М.: Наука, 1976. - 384 с.

45. Турецкий В.В. О приближенном вычислении периода свободных колебаний нелинейного осциллятора / Докл. П науч. конф. Л., ЛИСИ, 1967.-с.93 - 97.

46. Турецкий В.В. Применение видоизмененного 5 метода к построению фазовых траекторий нелинейного осциллятора // Докл. XXIУ науч. конф. - Л., ЛИСИ, 1966. - с.35 - 39.

47. Закржевский М.В. Колебания существенно-нелинейных систем.-Рига : Зинатне, 1980. 190 с.

48. Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем.-М.: Наука, 1966.- 318 с.

49. Коловский М.З. Автоматическое управление виброзащитными системами. М.: Наука, 1976. - 320 с.

50. Митропольский Ю.А. Проблемы асимптотической теории нестационарных колебаний. М.: Наука, 1964. - 432 с.

51. Митропольский Ю.А. Метод усреднения в нелинейной механике. -Киев : Наукова думка, 1971. 440 с.

52. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М: Наука, 1967. - 144 с.

53. Моисеев H.H. Асимптотические методы нелинейной механики. М. : Наука, 1969. - 380 с.

54. Нелепин P.A. Точные аналитические методы в теории нелинейных автоматических систем. Л.: Судостроение, 1967. - 447 с.

55. Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Динамика неголономных систем. -М.: Наука, 1967. 519 с.

56. Попов E.H., Пальтов И.П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем. М. : Физматгиз, i960. - 792 с.

57. Троицкий В.А. Оптимальные процессы колебаний механических систем. Д.: Машиностроение, 1976. - 248 с.

58. Ганиев Р.Ф., Кононенко И.О. Колебания твердых тел. Киев: Наукова думка, 1976. 432 с.

59. Вульфсон И.И. Динамические расчеты цикловых механизмов. Л. : Машиностроение, 1976 328 с.

60. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Прикладные методы в теории колебаний. М. : Наука, 1988. - 326 с.

61. Игнатьев М.Б. Голономные автоматические системы. -М. Л.: Изд. АН СССР, 1963.-204 с.

62. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа. -Киев : Наукова думка, 1967. 210 с.

63. Лавендел Э.Э. Синтез оптимальных вибромашин. Рига : Зинатне, 1970.-252 с.

64. Акуленко Л.Д. Применение методов усреднения и последовательных приближений для исследования нелинейных колебаний //ПММ, 1981, т. 45, вып. 5.- с. 771 777.

65. Волосов В.М., Моргунов Б.И. Метод осреднения в теории нелинейных колебательных систем. М. : Изд. МГУ, 1971. - 506 с.

66. Курбатов В.Г. Эффективная оценка в принципе усреднения // Автоматика и телемеханика. М.: Наука, 1989, № 8 - с.50 - 55.

67. Berjes J.G. On the Asymptotic Methods for Nonlinear Differential Eguations// .Mec. 1969. V . 8, № 3 -p.357-372.

68. Акуленко Л. Д. Асимптотические методы оптимального управления. М.: Наука, 1987. 365 с.

69. Акуленко Л.Д. Эквивалентная линеаризация квазилинейных колебательных систем с медленно изменяющимися параметрами // ПММ, 1990, т.54, вып. 5. с. 717 - 725.

70. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин. Д. : Машиностроение, 1968. - 382 с.

71. Каудерер Г. Нелинейная механика. М.: ИЛ, 1961. - 778 с.

72. Васильев Е.Е., Закржевский М.В. Некоторые вопросы синтеза нелинейной упругой характеристики для обеспечения колебательных режимов на заданной частоте возбуждения // Вопросы динамики и прочности. Рига: 1973, вып. 26. о. 19 - 25.

73. Тоидл. А. Нелинейные колебания механических систем. -М.: Мир, 1973.-334 с.

74. Хаяси Т. Нелинейные колебания в физических системах. -М. : Мир, 1968.-432 с.

75. Den Hartog J.P. and Heiles R.M. Forced Vibration in Njnlinear System with Various Combinations of Linear Springs. Joum. Of Appl. Mech. 3, № 4(1936).-p. 126- 130.

76. Дубов A.M., Зубер И.Е. Стабилизация нелинейного объекта, представимого последовательным соединением одномерных нелинейных звеньев // Автоматика и телемеханика, 1986, № 2 с. 156 - 159.

77. Мельников Г. И. Динамика нелинейных механических и электромеханических систем. Л. : Машиностроение, 1975. - 200 с.

78. Пановко Я.Г., Губанова И. И. Устойчивость и колебания упругих систем. М.: Наука, 1967. - 420 с.

79. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний. -М.: Наука, 1971.-240 с.

80. Розенвассер Е.Н. Колебания нелинейных систем. М.: Наука, 1969. - 576 с.

81. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука. 1965. - 560 с.

82. Стрелков С. П. Введение в теорию колебаний. М.: Наука, 1964. -437 с.

83. Стокер Дж. Нелинейные колебания в механических и электрических системах. М. : ИЛ, 1952. - 264 с.

84. Филлиппов А.П. Колебания деформируемых систем. М.; Машиностроение, 1970. - 736 с.

85. Skawronski J., Zimba S. The Problem of Vibrations of Nonautonomic Systems with Stronq Non-Linearity.- Arch.Mech. Stosowanej, vol. 10, № II, 1958.

86. Kalman R.E. Phase-Plane Analysis of Automatic Control Systems with Nonlinear Gain Elements.- Trans. AIEE, Vol. 73, Bart II, 1954.

87. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. -М.: Гостехиздат, 1950. 472 с.

88. Малкин И. Г. Теория устойчивости движения. М.: Наука, 1966. -530 с.

89. Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. -М.: Наука, 1976.-320 с.

90. Барабашин Е.А. Введение в теорию устойчивости. М.: Наука, 1967.-223 с.

91. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. -М: Гостехиздат, 1966. 600 с.

92. Агафонов Ю.В. Исследование устойчивости шарикового автобаланса роторной системы на упругих опорах // Машиноведение, 1976, № 6.- 3 -7.

93. Yoschizawa Т. Liapunov 's funcfion and boundness of solutions.-Funkciolaj ekacioj, Serio Jnternacia, vol. 2, 1959.

94. Черноусько Ф.Д. Некоторые задачи оптимального управления с малым параметром. ПММ, 1968, т. 32, в. I - с. 15 - 26.

95. Любушин A.A. Сходимость метода малого параметра для слабо-управляемых оптимальных систем. -ППМ, 1978, т. 42, в. 3. -с. 569 573.

96. Цыпкин Я.З. Робастные адаптивные системы управления. -ДАН, 1990, т. 315, №6, с. 1314- 1317.

97. Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация в промышленности. Д.: Лениздат, 1976. - 256 с.

98. Фейгин М.И. 0 несимметричных периодических режимах в симметричной системе с ударным взаимодействием // Изв. вузов. Радиофизика, 1967, т, 10 № 3. с. 389 - 392.

99. Стокер Дж. Нелинейные колебания в механических и электрических системах. М.: ИД, 1952. - 264 с.

100. Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1363. - 408 с.

101. Хвингия М.З. Вибрация пружин. М.: Машиностроение, 1969. -287 с.

102. Блехман И.И., Дженелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. -М.: Наука, 1964.-410 с.

103. Нагаев Р.Ф. Механические процессы с повторными затухающими соударениями. М. : Наука, 1985. - 200 с.

104. Волосов С.С., Марков Б.Н., Педь Е.И. Основы автоматизации измерений. М.: Изд-во стандартов, 1974. - 368 с.

105. Кондашевский В.В., Чертовских А.Н., Аношин В.А., Савич А.И. Точность измерительных устройств с дугообразными наконечниками // Вопросы автоматизации контроля и технологии машиностроения. Омск : 1970.-е. 45 -50.

106. Рабинович А.Н. Приборы и системы автоматического контроля размеров деталей машин. Киев : Техника, 1970.

107. Лисин С.К., Тарасов С.Б., Тененбаум Ю.З. Новые микрометры и скобы с рычажно-зубчатым отсчетным устройством // Измерительная техника, 1975, № 5. с. 27 - 28.

108. Федотов А.И. Измерительные устройства металлообрабатывающих станков. Л.: Лениздат, 1967. - 280 с.

109. Лисин С.К., Козлов В.Н. Расчет цилиндрических направляющих измерительных приборов по наибольшим контактным давлениям. Л.: ЛДНТП, 1977. - с. 57 - 60.

110. Мышкис А.Д. Математика для втузов. Специальные курсы. -М.: Наука, 1971.- 632 с.

111. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Глав. ред. ф.-м.лит.изд. Наука, 1966. - 228 с.

112. Лисин С. К. Исследование динамических характеристик рычажных средств измерения // Тез. докл. П всесоюзн. науч.-техн. конференции. Л.: ВНИИАШ. 1981. - с. 173 - 174.

113. Глаговский Б.А., Лисин O.K., Торопов Н.Ф. К вопросу динамического измерения шероховатости и управления процессом шлифования // Тез.докл. II всесоюзн. науч.-техн. конференции.-Л.: ВНИИАШ, 1981. с. 159 - 160.

114. Глаговский Б.А., Лисин С.К., Рогачев В.М. Устройство для определения динамических характеристик абразивного круга. Авторское свидетельство СССР № 1154082 // Бюллетень изобретений. 1985. - № 17.

115. Глаговский Б.А., Лисин С.К., Турецкий В.В. математическое моделирование системы измерения износа абразивного инструмента // Тез. докл. Ш всесоюзн.науч.-техн. конференции.- JL: ВНИИАШ, 1988,-с.69 70.

116. Журавлев В.Ф. Уравнения движения механических систем с идеальными односторонними связями // ИАН, сер. мех. тв. тела, 1978, т.42, в.5 -с. 781 -788.

117. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара.-JI.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1976. 320 с.

118. Алексеев Г.А., Григориев Н.В., Лисин С. К., Федотов А. И. Делительная машина. Авторское свидетельство СССР № 846230 //

119. Бюллетень изобретений. 1981. - № 26.

120. Алексеев Г.А., Лисин С.К.,Надточий А.Н., Виноградова О.М. Стабилизация движения резца в делительной машине // Информационный листок. Л.: ЛЦНТИ, 1982. № 682.

121. Алексеев Г.А., Лисин С.К., Федотов А.И. Управление динамическими режимами средств обработки шлифованием // Тез. докл. Ill всесоюзн. науч.-техн. конференции. Л.: ВНИИАШ, 1988.- с.93 - 94.

122. Глаговский Б.А., Лисин С.К., Торопов Н.Ф.,Гурецкий В.В. Круглошлифовальный врезной станок. Авторское свидетельство СССР № 944877 // Бюллетень изобретений. 1982. - с. 27.

123. Григорьев Н.В. Нелинейные колебания элементов машин и сооружений. М.-Л.: Машгиз, 1961. - 255 с.

124. Лисин С.К., Рогачев В.М. Вибрационная идентификация автоматизированных испытательных стендов // Тез.докл. II всесоюзн. науч.-техн. конференции. Л.: ВНИИАШ, 1981. - о. 163 - 164.

125. Лисин С.К. Разработка научных основ функционирования испытательного центра абразивных инструментов. Л.: ВНИИАШ, 1982. -119 с. (рег. № 81000649).

126. Лисин С.К. Исследование и разработка нестандартных средств контроля параметров испытаний абразивных инструментов.- Л.: ВНИИАШ, 1984. 102 с. (рег. № 01.830013617).

127. Лисин С.К. Исследование нагружения элементов рычажно- зубчатых механизмов // Реферат диссертации кан.техн.наук. Л., 1980.-22 с.

128. Алексеев Г.А., Лисин С.К., Федотов А.И. Снижение импульсных нагрузок в рычажно-зубчатых механизмах при использовании упругих элементов // Измерительная техника, 1981, № II. с. 28 - 30.

129. Турецкий В.В., Глаговский Б.А., Лисин С.К., Федотов А.И., Чепрасова М.С. Синтез рычажных механизмов, обеспечивающий условия безударности подвижных элементов // Измерительная техника, 1988, № 8. -с. 29-30.

130. Лисин С.К., Турецкий В.В., Козлов В.Н., Стародумов Ю.Н. Аналитическая оценка импульсного нагружения рычажно-зубчатых подвижных систем // Точнее приборостроение. Межвузовский сборник. Л.: СЗПИ. 1977.-с. 30-34.

131. Лисин С.К., Тененбаум Ю.З., Григорьев Н.В., Козлов В.Н., Шавер Л.С., Федотов А.И. Измерительный механизм. Авторское свидетельство СССР № 905604 //Бюллетень изобретении -1982. № 6.

132. Guratskii V.V., GLagovskII В.А., Lisin S.K., Fedotov F.I., and

133. Cheprasova M.S. Designing a lever Mechanism free from moving-element

134. Shocks. Measurement technigues №8, 1988. New Yor, Consultants Bureau, 1989.

135. Глаговский Б.А., Лисин С.К., Турецкий В.В., Чепрасова М.С. Виброконтактный преобразователь для линейных измерений. -Патент РФ Ru 2016374 С1.-Опубл. 15.07.94, Бюлл. № 13.

136. Точность производства в машиностроении и приборостроении. Под. ред. А.Н.Гаврилова. -М.: Машиностроение, 1973, 567с.

137. Леонов В.В. Анализ методов измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности поверхностей.- М.: Изд-во стандартов, 1982. -248с.

138. Королев A.B., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятные основы абразивной обработки. Часть I.: Состояние рабочей поверхности инструмента.- Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1987. -160с.

139. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование.- Л. Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. 248с.

140. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения.

141. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. В трех книгах. Книга первая.- М.: Сов.радио, 1976. 288с.

142. Левин В.Р., Шварц В. Вероятные модели и методы в системах связи и управления. М.: Радио и связь, 1985. - 312с.

143. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления : Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем.- М.: Энергия, 1980.-312 с.

144. Мирский Г .Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1975. - 600 с.

145. Харкевич A.A. Спектры и анализ. М : Физматгиз, 1962.-236с.

146. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972.- 384 с.

147. Челпанов И.Б. Оптимальная обработка сигналов в навигационных системах. -М.: Наука, 1967. 392 с.

148. ГОСТ 2424-83. Круги шлифовальные. Технические условия.

149. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука, 1975.-344 с.

150. ГОСТ 24642-81. Отклонения и допуски формы. Термины и определения.

151. Колосов В.Г., Леонтьев А.Г., Мелехин В.Ф. Импульсные магнитные элементы и устройства. Л.: Энергия, 1976. - 256 с.

152. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1983. - 239 с.

153. Астров Д.Н., Бацанов С.С., Бригадзе Ю.И.и др. Соврменные метрологические проблемы физико-технических измерений. / Под ред. Коробова B.K. М.: Изд. стандартов, 1988. -320 с.

154. Гогоберидзе Д.Б. Твердость и методы ее измерения. М.: Машгиз, 1952.-310 с.

155. Варнелло В.В. Измерение твердости металлов. М.: Изд-во стандартов, 1965. - 195 с.

156. Кочин О.М., Гусятинская Н.С. Новый государственный стандарт на методы и средства поверки твердомера Шора. //Измерительная техника, 1983, №1, с.31-32

157. Бегунов В.А., Болдырев Ю.Г., Бутарин В.Е. и др. Установка высшей точности для воспроизведения единицы твердости металлов по шкале Шора. //Измерительная техника, 1986, №11, с. 39-40.

158. Гусянская Н.С., Козлов В.И., Кочин О.М. Методика поверки твердомера «Эквотип». //Измерительная техника, 1984, №5, с. 31-33.

159. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. — М.: Наука, 1976.-230 с.

160. Гудков A.A., Славский Ю.И. Методы измерения твердости металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1982. 167 с.

161. Майоров Ю.А., Никитин Ф.М. Приборы для измерения твердости. М.: Машиностроение, 1982. - 63 с.

162. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. -М.: Машиностроение, 1979. 191 с.

163. Пилипчук Б.И. Современное состояние техники определения твердости металлов. -М.: Стандартгиз, 1960, 106 с.

164. Неразрушающие испытания. Под ред. Р. Мак-Мастера. Перевод с англ. Под ред. Т.К.Зиловой, И.И.Кифера и К.И. Корнишина, книга 2. М. - Л.: Энергия, 1965. - 492 с.

165. Писаревский М.М. Определение модуля нормальной упругости и внутреннего трения при продольных колебаниях малой амплитуды. Заводская лаборатория, 1951, №11, с. 1371-1376.

166. Сорокин Е.С. К теории внутреннего трения при упругих колебаниях систем. -М.: Госстройиздат, 1960. 131 с.

167. Тихонов А.Н., Арсенин В .Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. - 288 с.

168. Бремерман Г. Распределения, комплексные переменные и преобразования Фурье. -М.: Изд-во «Мир», 1968. 276 с.

169. Антохин Ю.Т. Некорректные задачи для уравнений типа свертки. // Дифференциальные уравнения, 1968, IV, №9.

170. Гончарский A.B., Леонов A.C., Ягола А.Г. Конечно-разностная аппроксимация линейных некорректных задач. // ЖВМ и МФ, 1974, XIV, №1.

171. Сборник докладов XVII Петербургской конференции «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций». СПб. - Репино, 2001.- 193 с.

172. Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвуз. Сб. Вып. 22. СПб.: СЗТУ, 2001.- 197 с.

173. Проблемы машиноведения и машиностроения: Межвуз. Сб. Вып. 25. СПб.: СЗТУ, 2002. - 199 с.

174. Земсков Г.Г. Виброиндукционный датчик для автоматического контроля линейных размеров деталей. // Автоматика и приборостроение, Киев, 1964, №1.

175. Земсков Г.Г. Вибропьезоэлектрический датчик. // Автоматика и приборостроение, Киев, 1964, №3.

176. Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. Киев: Техника, 1872.- 460 с. •

177. Турецкий В.В., Лисин С.К. Синтез рычажных механизмов средств контактного контроля. // Измерительная техника, 2005, №5.

178. Турецкий В.В., Лисин С.К. Модели режимов и устройства неразрушающего контроля твердости изделий. // Измерительная техника, 2006, №1.

179. Лисин С.К. Параметрический синтез режимов работы средств виброконтактного контроля качества изделий. // Метрология, 2006, №8— С. 18-26.

180. Лисин С. К., Челпанов И. Б., Федотов А. И. Использование спектрального анализа при исследовании отклонений формы врезного шлифовального инструмента. // Известия вузов. Машиностроение, 1999, №4. С. 47 - 50.

181. Сарвин А. А. Системы бесконтактных измерений геометрических параметров. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. - 144 с.

182. Лисин С.К. Виброконтактный и универсальный контроль качества изделий в машиностроении: Монография. СПб.: СЗТУ, 2006. - 115с.

183. Лисин С.К. Синтез механизмов средств контактного контроля: Монография. СПб.: СЗТУ, 2006. -62с.

184. ISO 603-1-1999. Часть 1. Шлифовальные круги для круглого шлифования между центрами.

185. ГОСТ Р ИСО 16269-6-2005. Статистические методы. Статистическое представление данных. Определение статистических толерантных интервалов.