автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка композиционных материалов с повышенными вибро-звукопоглощающими свойствами для установочных пластин токарных станков

На правах рукописи

Гумеров Марат Ирекович

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ВИБРО-ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ УСТАНОВОЧНЫХ ПЛАСТИН ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 О МАМ 2010

Набережные Челны - 2010

004602230

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Камская государственная инженерно-экономическая академия».

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Жарин Денис Евгеньевич Официальные оппоненты - доктор технических наук, доцент

Астащенко Владимир Иванович - кандидат технических наук Лахно Александр Викторович

Ведущая организация - Технологический центр ОАО «КАМАЗ»

Защита состоится 28 мая 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.309.01 в ГОУ ВПО Камской государственной инженерно-экономической академии по адресу: 423810, г. Набережные Челны, пр. Мира,

С диссертацией можно также ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Камской государственной инженерно-экономической академии

Автореферат разослан «27» апреля 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета,

68/19.

доктор технических наук, профессор

Л.А. Симонова

Актуальность. Современное машиностроение требует разработки новых полимерных композиционных материалов в том числе с комплексом заданных специальных свойств.

Периодические вибрации и шумы, возникающие при механической обработке резанием, оказывают нежелательное воздействие на качество изготавливаемых деталей и изделий, а также на условия труда на производстве (уровень шума составляет более 70 дБА). В этой связи задача разработки материалов, снижающих вредные вибрации и шумы, для использования в элементах станочной системы является весьма актуальной. Поэтому разработка указанных материалов становится перспективным направлением материаловедения.

Проблема снижения уровня звука в строительной индустрии эффективно решается путём использования деталей или прокладочных материалов с открытой пористостью (гидробетон, паста «Антивибрит»). Но из-за отсутствия в комплексе одновременно-высоких звукопоглощающих, вибродемпфирующих и деформационно-прочностных свойств такие материалы не нашли широкого распространения в машиностроении в качестве конструкционных материалов и изделий, например, установочных пластин под резцы токарных станков. Однако варьируя широким спектром подбора термореактивных смол, модифицирующих компонентов, наполнителей, оптимизацией конструирования композитной системы возможно получение такого рода уникальных композитов.

Существующие подобные монолитные композитные системы - резцы с державками из бетонополимерных и полимербетонных композиционных материалов обладают следующими недостатками:

- необходима специальная оснастка для их производства;

- необходимы дополнительные операции обработки деталей для обеспечения повышенной точности геометрических размеров;

- высокая себестоимость изготовления резца.

В этой связи для решения данной проблемы необходима разработка дискретной конструкции резца (металлическая державка + установочная пластина из композиционных материалов) с высоким сопротивлением вибро-звукочастотному нагружению. Решение данной задачи связано с разработкой новых методов расчёта и прогнозирования звукопоглощающих, вибродемпфирующих и упругих свойств полимерных композиционных материалов, а также оптимизацией составов при их создании.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с заявкой на грант ОАО «КАМАЗ» 2007-2009 гг. «Снижение внешнего и внутреннего шума автомобиля, повышение теплошумоизоляции кабины за счёт использования новых материалов и перспективных технологий производства».

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка составов композиционных материалов с повышенными виброзвукопоглощающими свойствами для установочных пластин токарных станков.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- исследование основных звукопоглощающих, демпфирующих и упругих свойств полимерных композиционных материалов на различных смолах (эпоксидных, полиэфирных) и выявление закономерностей изменения их показателей в

зависимости от вида и концентрации однокомпонентных и многокомпонентных модифицирующих и пластифицирующих добавок, вида наполнителей;

- разработка топологической модели звукопоглощающих дисперсно-наполненных полимерных композитов с применением теории протекания;

- разработка уточнённой модели вибропоглощения установочной пластины из композиционного материала как дискретного элемента системы токарного резца с применением элементов теории виброизолирующей подвески;

- разработка составов матричных, модифицированных и дисперсно-наполненных полимерных композитов с учётом микроструктурного анализа, теории синергетики, структурно-фазовых переходов с требуемыми упругими и повышенными звукопоглощающими свойствами и эффективной стойкостью к виброчастотному воздействию инструментальных систем токарных станков;

- разработка математической модели, позволяющей оптимизировать структуру и свойства композиционных материалов с эффективным сопротивлением виброчастотному нагружению с учётом технологических параметров токарных станков;

- исследование влияния установочных пластин из различных композиционных материалов как дискретных элементов систем токарных станков на качество (шероховатость, волнистость) изделий полученных механической обработкой резанием и оцеки избыточного давления шума в процессе эксплуатации станков (16К20, СКС-2392) при различных технологических режимах обработки;

- практическое внедрение результатов исследований.

Научная новизна:

- установлены закономерности влияния составов (содержание концентрации отвердителя, однокомпонентных и многокомпонентных модифицирующих и пластифицирующих добавок и дисперсных наполнителей) на звукопоглощающие, демпфирующие и упругие свойства полимерных композиционных материалов, предназначенных для получения установочных пластин, применяемых в качестве дискретных элементов систем токарных резцов;

.- впервые теоретически обосновано влияние структурно-топологических особенностей (тупиковых ветвей структурного каркаса композита, за которые отвечает определённый нами критический индекс) полимерных материалов, разработанных в рамках данного исследования, на их звукопоглощающие свойства;

- создана методика расчёта эффективных составов полимерных композиционных материалов, учитывающая закономерности изменения звукопоглощающих свойств композиционных материалов и их стойкости к различным условиям виброчастотного нагружения.

Практическая значимость:

- разработаны эффективные матричные, модифицированные и пластифицированные составы композитов для установочных пластин с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упругими свойствами для условий виброчастотного нагружения композитной системы 1600 Гц;

- разработана эффективная комплексная модифицирующая добавка, состоящая из простого полиэфира Сарэл-А-04 (1,875 - 2,5 мас.ч) и полиизоцианата

Сарэл Б-04 (1,875 - 2,5 масл) для эпоксидных композитов, позволяющая существенно повысить их звукопоглощающие и демпфирующие свойства;

- разработаны эффективные дисперсно-наполненные композиционные материалы с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упругими свойствами для условий виброчастотного нагружения установочных пластин в интервале 315 - 1600 Гц;

- разработана (с применением элементов теории виброизолирующей подвески) система расчёта композитных составов для получения установочных пластин, учитывающая условия изменения технологических параметров токарных станков.

Внедрение результатов исследований:

Результаты исследований нашли практическое применение при изготовлении элементов станочной системы в ЗАО «Камский завод Автоагрегатцентр» и НТЦ ОАО «КАМАЗ».

Апробация работы:

Результаты выполненной работы обсуждались:

1) на Международной научно-технической конференции «Современные строительные материалы, конструкции и технологии. Система менеджмента качества (CMC) серии ISO 9000 на предприятиях» (Новосибирск, 2008 г.);

2) VII-м Конгрессе технологов автомобилестроения (Москва, 2008 г.);

3) VIII-M Конгрессе технологов автомобилестроения (Москва, 2008 г.);

4) Международной научно-технической конференции «Образование и наука-производству» (Набережные Челны, 2010 г.).

На защиту выносятся:

- закономерности вибро-звукопоглощения эпоксидных и полиэфирных композиционных материалов при различных условиях частотного нагружения;

- топологическая модель звукопоглощения композиционного материала;

- уточнённая физическая виброупругая модель установочной пластины из композиционного материала;

- математические модели, позволяющие оптимизировать структуру и свойства композиционных материалов с эффективным виброчастотным нагружением, учитывающие технологические параметры токарных станков;

- оптимальные составы (матричных, модифицированных, пластифицированных и наполненных) композиционных материалов для получения установочных пластин с высокими звукопоглощающими свойствами и стойкостью к различным условиям виброчастотного нагружения;

- эффективный состав комплексной модифицирующей добавки, состоящей из простого полиэфира Сарэл-А-04 (1,875 - 2,5 мас.ч) и полиизоцианата Сарэл Б-04 (1,875 - 2,5 мас.ч) для эпоксидных композитов, позволяющий существенно повысить их звукопоглощающие и демпфирующие свойства;

- эффективные составы композиционных материалов из матричных компонентов с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упругими свойствами в условиях виброчастотного нагружения 1600 Гц,

- эффективные составы дисперсно-наполненных композиционных материалов с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упру-

гими свойствами для различных условий виброчастотного нагружения установочных пластин в интервале 315 - 1600 Гц.

Достоверность результатов работы заключается в использовании при испытаниях полимерных композиционных материалов, тестированного механического оборудования и измерительной аппаратуры, способной точно регистрировать необходимые параметры с минимальными погрешностями. Количественные результаты исследований обработаны с применением аппроксимирующих функций (степенных, экспоненциальных, полиномиальных и др.), корреляционного и регрессионного анализа. Достоверность полученных аналитических зависимостей подтверждена испытаниями большого количества различных видов и составов полимерных композиционных материалов и высокой степенью сходимости экспериментальных и расчётных данных с применением статистической обработки.

Публикации:

По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объём работы:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников и литературы из 140 наименований и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок и 26 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность звукопоглощения и вибродемпфирования в машиностроении, сформулированы цель и задачи исследований и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится литературный обзор исследований отечественных и зарубежных авторов, посвященных изучению свойств и структуры эпоксидных и полиэфирных композиционных материалов, методов оптимизации их составов, а также моделирования композитов с повышенными звукопоглощающими и демпфирующими свойствами. Рассмотрены различные комбинированные резцы, державки которых изготовлены из вибродемпфирующих материалов (бетон, полимербетон, бетонполимер) и дана их классификация.

Отмечается вклад в исследование этих проблем отечественных и зарубежных учёных Б.Б. Мандельброта, А.Н. Бобрышева, В.В. Болотина, В.В. Васильева, С.А. Васина, Д.Е. Жарина, Дж. Карери, Дж. Займан, В.Д. Протасова, В.А. Рогова, Ю.А. Соколовой, В.И. Соломатова, С.П. Стрелкова, В.Д. Черкасова, Г. Хакен, В.Г. Хозина и др. Рассматриваются основные способы оценки и измерения показателей звукопоглощающих и демпфирующих свойств композитных материалов машиностроительного назначения.

Используя классическое представление о теории виброизолирующей подвески установлена эффективность применения вибро-звукопоглощающих опорных и дискретных элементов металлорежущих резцов и уточнена модель демпфирования полимерным композитом вредных вибраций, возникающих вследствие несбалансированных вращающихся элементов токарных станков (16К20, СЫС-

2392). Для этого использована классическая зависимость теории упругости колебательной машины с одной степенью свободы:

где а - коэффициент демпфирования; Ро'- амплитуда силы, действующей на передающую конструкцию; Р0 - амплитуда внешней силы (постоянная величина); <2 - добротность; ()г' - коэффициент потерь (при величине менее 0,1 обратно пропорционален добротности); у=р/со, со - частота возмущающих сил источника вибраций; р - собственная частота композитного материала.

Из приведённой формулы следует, что применение вибродемпфирующего композита с коэффициентом демпфирования а<1 выгодно только при у > л/2. Выявленные интервалы являются ограничительными параметрами в процессе разработки математических моделей, позволяющих оптимизировать структуру и свойства звукопоглощающих композиционных материалов с эффективным сопротивлением виброчастотному нагружению. Математические модели также позволяют учитывать технологические параметры различного станочного оборудования (п - частота вращения шпинделя, 5 - подача, г - глубина резания).

Во второй главе приведены характеристики материалов, с которыми проводили исследования, - эпоксидных и полиэфирных композитов.

В качестве матричных материалов в работе использованы: эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), дибутилфталат (ДБФ) (ГОСТ 8728-88), полиэтиленпо-лиамин (ПЭПА) ТУ 2413-357-00203447-99, полиэфирная смола 540-М 888, перок-сид №1 (раствор перекиси метилэтилкетона в диметилфталате), простой полиэфир (Сарэл А-04) и полиизоцианат (Сарэл Б-04). Наполнители композиционных материалов: диабаз (р„=2900 кг/м3, 5^=250 м2/кг), отходы литейного производства (ОЛП) (ри=3100 кг/м3, 5уд=250 м"/кг), аэросил А 300 (5уд=300 м2/кг), керамзит (р„=2650 кг/м3, 5Уд=250 м2/кг) (5уд - удельная поверхность наполнителя; 9 - объёмное содержание наполнителя).

Оценка звукопоглощающих (К3 - коэффициент поглощения звука), демпфирующих (¡Зг/) и упругих (£д) свойств композиционных материалов проведена тестированным оборудованием фирмы «Брюль и Къер» (труба Кундта 4002, прибор для измерения динамического модуля упругости и коэффициента потерь типа 3930) согласно действующим ГОСТам и нормативным документам.

Токарная обработка проведена на токарных станках: 16К20 (Россия), прутковый полуавтомат С1ЧС-2392 (Германия), оснащённых установочными виброзвукопоглощающими пластинами размером 20x125x5 под державку резца ОБвЖ 2020 К 12 БапсМк (режущая пластина БИМА 120408 СТ35М). Качество обработки исследовано с использованием профилометра БШРСОМ 130/480А (Япония) и кругломера модели 298 (Россия). Уровень звукового давления измерен с использованием тарированного оборудования - точным импульсным шумоме-ром модели 00 024 (Германия) - на расстоянии от зоны резания регламентированным ГОСТ.

О)

В третьей главе приведены результаты влияния частотного нагружения на коэффициент поглощения звука различными матричными композиционными материалами (рисунок 1 - 4), относящимися к группе жёстких звукоизоляционных материалов (о-„>0,15 МПа).

Экспериментальным путём подтверждена эффективность модифицирования эпоксиполиуретановых матричных композитов добавками простого полиэфира (Сарэл А-04) и полиизоцианата (Сарэл Б-04). Химическое взаимодействие отдельных компонентов протекает по стандартным схемам, однако часть непрореа-гировавшего полиэтиленамина взаимодействует с полиизоцианатом с образованием гель-фракции, которая в дальнейшем выступает в роли дополнительного источника звукопоглощения и сопровождается повышением пористости исследуемых композитов (рисунок 5).

so да

45,«)%

¿«да

Я 35,00% ¡30,00% §25,00% = 20,£И% 115,00%

tío,™

* 5.00% 0,00%

315 400 500 630 800 1000 1250 1600 Частота нагружения, Гц

Рисунок 1. Влияние концентрации ПЭПА на К3

Рисунок 2.Влияние концентрации пероксида№1 на^3

Рисунок 4. Влияние концентрации Сарэл 04 на К3

Рисунок 3. Влияние концентрации ДБФ шК3

|ШДБФ 2 j S ДБ® 5 lo ДБФ 7,5 ¡□ДБО 10 ДБФ 12 |зДБФ 15

45,00%

40,00%

Ч 35,00%

2 30,00%

3- 25,00%

1 20,00%

115,00% ■в-

10,00% 5,00% 0,00%

315 400 500 630 800 1000 Частота нагружения, Гц

!зПероксид №1 0,5-¡ 0 Пероксид №1 1 j ¡□Пероксид №2 2 ¡ '¡□ПероисадтЗА '

Рисунок 5. Микроструктура эпоксиполиуретанового композита (х70): 1 - поры; 2 - полимерная матрица

В результате проведённых экспериментальных исследований определены эффективные составы жёстких звукопоглощающих материалов при различных условиях частотного нагружения системы, относящихся к разным классам акустических материалов (таблица 1).

В результате экспериментальных исследований разработаны более эффективные матричные звукопоглощающие материалы по сравнению с эталонными при частотном нагружении 1600 Гц.

Таблица 1

Сравнительная таблица разработанных эффективных составов звукопоглощающих акустических материалов с эталонными отечественными и зарубежными аналогами

Состав в мас.ч Частота нагружения 1600, Гц

Акустические звукопоглощающие материалы класса С, среднеарифметическая частота от 500 Гц до 2000 Гц

Коэффициент поглощения звука

ЭД-20 ~ 100 мае.ч.; ПЭПА 20-20 мас.ч. 45%

ЭД-20 - 100 мас.ч.; ПЭПА - 11 мас.ч.; ДБФ -12,0 мас.ч. 70%

ЭД-20 - 100 мас.ч.; ПЭПА - 11 мас.ч.; ДБФ - 15,0 мас.ч. 71%

ЭД-20 - 100 мас.ч.; ПЭПА- 11 мас.ч.; Сарэл А-04 - 1,25 мас.ч.; Сарэл Б-04 - 1,25 мас.ч. 57%

ЭД-20 - 100 мас.ч.; ПЭПА - 11 мас.ч.; Сарэл - А-04 - 1,875 мас.ч.; Сарэл Б-04 -1,875 мас.ч. 65%

ЭД-20 - 100 мас.ч.; ПЭПА - 11 мас.ч.; Сарэл А-04 - 5,00 мас.ч.; Сарэл Б-04 - 5,00 мас.ч. 69%

Эталонные аналоги

АА-25 ЭМТ, от НПП "Текникал Консалтинг", (Россия) 60%

ЬА 25 Э-Е от "Персторп-Антифон" (Швеция) 60%

Исследования демпфирующих свойств выявили эффективность модификации эпоксидных композитов (рисунок 6-13). Оптимизированы составы матричных вибропоглощающих полимерных композитов в зависимости от концентрации отвердителей, пластифицирующих и модифицирующих добавок. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Определены концентрационные зависимости Ед от содержания отвердителей, пластифицирующих и модифицирующих добавок (рисунок 10-13).

= о.ов

I

\

\

\ \

\ \ I 1 i

i S ч. 1 -

23456709 10

11 12 13 14 15 ДБФ, мас.ч.

Рисунок 8. Влияние концентрации ДБФ на 2 ' эпоксидного композита

Рисунок 10. Влияние концентрации ПЭПА на £д эпоксидного композита

Рисунок 6. Влияние концентрации ПЭПА на Qг> эпоксидного композита

Рисунок 7. Влияние концентрации пероксида №1 на 0 полиэфирного композита

1 ! t

i Л ]/

; i t 1

i ! |

! II ! i

1.5 2,5 35 4,5 5,5 6.5 75 8.5 9,5

Сарэл А-04+Сарэп Б-04, мас.ч

Рисунок 9. Влияние концентрации комплексной добавки на Оэпоксидного композита

0.5 1 1,5

2 2,5 3 3,5 4 Пероксил мас.ч

Рисунок 11. Влияние концентрации пероксида №1 на Ел полиэфирного композита

6. 3100 ■ ■

I "

1 1900 1

1 2700 •

Сйрэ» А-04+Лрап БФ4, масч

Рисунок 12. Влияние концентрации ДБФ на Еа эпоксидного композита

Рисунок 13. Влияние концентрации комплексной добавки на Ел эпоксидного композита

Экспериментальным путём подтверждена эффективность модифицирования эпоксидных композиционных материалов, как однокомпонентными добавками (ДБФ, Сарэл А-04, Сарэл Б-04), так и двухкомпонентными (простой поли-эфир+полиизоцианат) (таблица 2).

Таблица 2

Сравнительная таблица разработанных эффективных составов вибродемпфирующих материалов с эталонными отечественными аналогами

Состав Полимерная матрица МПа е-'

1 540-М 888 - 100 мас.ч., Пероксид№1 - 1,0 мас.ч. 1250 0,0200

2 ЭД-20- 100 мас.ч., ПЭПА- 11 мас.ч., ДБФ - 10 мас.ч. 3100 0,0150

3 ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА - 11 мас.ч., Сарэл А-04 - 1,875 мас.ч., Сарэл Б-04 - 1,875 мас.ч. 3850 0,0135

Эталонные аналоги

Лист «Радуга» 0,0200

Теоретически выявлено, что проявление высоких вибродемпфирующих свойств вызвано наличием внутреннего вращения атомных групп, которые обуславливаются внутримолекулярными формами вращательных движений этих групп вокруг разных осей. Вращательные движения или степени свободы возле оси полимерной цепи вызваны вращением СН2 и всей эфирной группы, а степень свободы относящаяся к боковым группам вызвана вращением СН3.

Приведены результаты (рисунки 14-24, таблица 3) влияния различных наполнителей на звукопоглощающие, вибропоглощающие и упругие свойства композитов. При наполннении оптимизированных матричных составов (таблица 2) в качестве наполнителей использованы: диабаз, ОЛП, аэросил, керамзит.

объаиное со держан н# ншолнятеля

Рисунок 14. Влияние объёмного содержания наполнителей на К, полимерной матрицы (Состав 2) при частоте нагру-жения 1600 Гц (1 - керамзит; 2 - аэро-сил; 3 - ОЛП; 4 - диабаз)

I X Л-

1 /Т\

/ 1 \

, 2

\ * \ \

1 X1 1 \

1 г/ /> л ! \

+

1- 1 1 1 \

О 0.« 0.2 0,3 0,4 0.5 0.6 0.7

Об милое содержание наполнителя

Рисунок 16. Влияние объёмного содержания наполнителей на Ел полимерной

матрицы (Состав 2) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

объемное содержание наполнителя

Рисунок 18. Влияние объёмного содержания наполнителей на 0полимерной матрицы (Состав 1) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

2

^— ; у

АН—■

0 0,1 0,2 0,3 0,< 0,5 0,5 0,7 Объемно« содержание наполнителя

Рисунок 15. Влияние объёмного содержания наполнителей на Ед полимерной матрицы (Состав 1) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

Объемное содержание наполнителя

Рисунок 17. Влияние объёмного содержания наполнителей на Ея полимерной матрицы (Состав 3) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

объемное содержание наполнителя

Рисунок 19. Влияние объёмного содержания наполнителей на <2 полимерной

матрицы (Состав 2) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

О 0.1 0,2 0,3 0,4 0.5 0.6 0.7

объежое о одержана* наполнителя

Рисунок 20. Влияние объёмного содержания наполнителей на <2~' полимерной матрицы (Состав 3) (1 - ОЛП; 2 - керамзит; 3 - диабаз; 4 - аэросил)

Таблица 3

Сравнительная таблица разработанных эффективных составов звукопоглощающих акустических наполненных композитных материалов различных классов и эталонных отечественных и зарубежных аналогов_

Состав в мас.ч Частота нагружения, Гц

Акустические звукопоглощающие материалы класса Н, среднеарифметическая частота менее 500 Гц Акустические звукопоглощающие материалы класса С, среднеарифметическая частота от 500 Гц до 2000 Гц

315 400 500 630 800 1000 1250 1600

Коэффициент поглощения звука

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА - 11 мас.ч., ДБФ- 10 мас.ч.; Керамзит ,9=0,7 24,7% 26,2% 31,0% 46,6% 53,5% 67,4% 80,8% 87,0%

540-М 888 - 100 мас.ч., Пероксид №1 - 1,0 мас.ч.; Керамзит 9 = 0,7 25,5% 27,9% 26,7% 35,2% 42,1% 59,7% 70,0% 81,0%

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА - 11 мас.ч., Сарэл А-04 - 1,875 мас.ч., Сарэл Б-04 - 1,875 мас.ч.; Керамзит ,9=0,7 35,7% 34,6% 48,4% 62,2% 69,1% 72,0% 86,6% 86,2%

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА - 11 мас.ч., ДБФ - 10 мас.ч.; Аэросил 9 =0,7 28,2% 32,9% 40,7% 58,3% 63,0% 67,1% 80,1% 84,0%

540-М 888 - 100 мас.ч., Пероксид №1 -1,0 мас.ч.; ОЛП 5=0,7 25,3% 27,6% 43,5% 36,7% 42,8% 69,4% 80,3% 86,0%

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА - 11 мас.ч., Сарэл А-04 - 1,875 мас.ч., Сарэл Б-04 - 1,875 мас.ч.; Аэросил 9= 0,7 36,0% 36,2% 49% 62,4% 69,6% 79,5% 85,3% 89,5%

Эталонные аналоги

АА-25 5МТ, от НПП "Текникал Консалтинг", (Россия) 31,0% 42,0% 52% 65% 66% 79% 95% 60%

ЬА 25 Э-Е от "Персторп-Антифон" (Швеция) 40,0% 42,0% 41% 44% 60% 84% 95% 60%

Результаты экспериментальных исследований звукопоглощающих свойств наполненных композиционных материалов показывают увеличение коэффициента звукопоглощения от 15% до 70% по сравнению с ненаполненными образцами в интервале 1 ООО -1600 Гц.

В ходе анализа концентрационных зависимостей установлены полиномиальные закономерности изменения упругих свойств наполненных композиционных материалов (таблица 4).

Таблица 4

Концентрационные зависимости £д от 5 наполненных композитов

Вид композита Наполнитель £д, ГПа R1

540-М 888- 100 мас.ч., Пероксид №1 -1,0 мас.ч. Керамзит £д = -5520,8 56 + 12076 - 9776,45* + 3553,2iS3 - 569,7252 +40,302 5 + 1,2408 0,9664

ОЛП £д = -1642,65' + 2335,3 5" - 1090,25' + 192,57 52 - 6,58765 + 1.2754 0,9919

Диабаз £д = 1,13645' -4,0801 52 +4,02985 + 1,2735 0,9853

Аэросил Еа = -43,0875' + 61,2065' - 29,79652 + 6,71375 + 1,2536 0,9973

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА- 11 мас.ч., ДБФ -10 мас.ч. Керамзит £д = -5694,456 + 1204255 - 9236,15" + 3033,15' - 380,93 52 + 13,2755 +3,0947 0,9867

ОЛП Ел = -1929,5 55 + 2914,55' - 1525,35' + 342,55 52 -29,9325 +3,1202 0,9935

Диабаз £д =-5,0505 5' + 1,3745 ¿>г +4,1944 5 + 3,1364 0,9801

Аэросил £д = -41,6675" + 54,293 5' - 22,84152 + 5,50795 +3,1091 0,9773

ЭД-20- 100 мас.ч., ПЭПА-11 мас.ч., Сарэл А-04-1,875 мас.ч., Сарэл Б-04 -1,875 мас.ч. Керамзит £д = -5659,756 + 1195855 - 9155,75" + 2994,85' -371,42 З2 + 12,1365 +3,8447 0,9866

ОЛП £д = -1940,7 5' + 2937,4 5" - 1542,85' + 348,645"' -30,8765 +3,87 0,9936

Диабаз £д = -6,69195' + 0,0325 52 + 7,6215 +3,8765 0,9980

Аэросил £д = -41,1935" + 52,9995' - 25,19452 + 8,26875 +3,8725 0,9822

В четвёртой главе доказана эффективность использования полимерных композиционных материалов в качестве установочных вибро-звукопоглощающих пластин для токарных станков. Получена их динамическая модель, в которой резец представляется твёрдым телом массой т, связанный с установочной пластиной посредством последовательно соединённой пружиной жёсткостью к и демпфером с коэффициентом вязкости к. В данной системе коэффициент демпфирования равен:

а ~ У' (2)

1 о

где ^ - возмущающая сила, передаваемая колебательной машиной; Г0' - сила,

компенсируемая в полимерном композиционном материале. С учётом классической зависимости (1) имеем:

а = .

к +(Ьр)

'^(к-трг)г+(Ьр)2 ' (3)

где т - масса тела; к - коэффициент жесткости; И - коэффициент вязкости; р- собственная частота композитного материала. Тогда у, добротность и коэффициент демпфирования для полимерного композиционного материала находятся по формулам:

_ та

к = та>2 . (5)

С учётом (4), (5) зависимость (6) имеет вид:

(6)

^(со2 - р2)2 + (ю-Р-а,-1У

Математическая модель (6), позволяет эффективно определять коэффициент демпфирования и вибропоглощающие параметры установочной пластины из полимерных композиционных материалов (коэффициент потерь, добротность) при известных частотах вращения шпинделя токарного станка.

Для моделирования звукопоглощающих композиционных материалов использована классическая топологическая модель Шкловского-де-Жена, предполагающая формирование суперструктуры бесконечного перколяционного кластера композита в виде искажённого пространственного каркаса, состоящего из частиц наполнителя разделённых плёночной прослойкой матрицы и делящегося на сам структурный каркас и тупиковые ветви структурного каркаса, что подтверждается микроструктурой, приведённой на рисунке 21.

Для реализации данной модели произведён сравнительный анализ данных экспериментов по К3 для эпоксидных, полиэфирных и эпоксиполиуретановых композитов и расчётных значений, полученных с помощью методов теории протекания.

С учётом всех использованных опытных величин и 3 произведён корреляционный анализ уравнения:

где Кз м - коэффициент поглощения звука полимерной матрицы; а = •—— коэффициент поглощения звука единичного структурного элемента композита; в -

(та2)2 +

т ■ ф ■ р

(т ■ со2 - т ■ р2)2 +

тсо ■ р ~д

объемное содержание наполнителя; у - критический индекс.

Рисунок

Получены параметры для модели (7), которые адекватны для различных условий частотного нагружения композитной системы (315,400, 500, 630, 800,1000, 1250, 1600 Гц). В таблице 5 приведены, как пример, параметры для частоты нагружения 1600 Гц.

Таблица 5

Параметры перколяционной модели для полимерных звукопоглощающих композиционных материалов для частоты нагружения 1600 Гц

Вид композита Наполнитель а 7

необработанные образцы

ЭД-20 - 100 мас.ч., ПЭПА- 11 мас.ч., ДБФ- 10 мас.ч. Керамзит 71,0 0,350 1,23 0,9990

ОЛП 0,260 0,9967

Диабаз 0,242 0,9983

Аэросил 0,290 0,9979

540-М 888-100 мас.ч., Пероксид №1 -1,0 мас.ч. Керамзит 25,5 3,370 1,23 0,9993

ОЛП 3,680 0,9998

Диабаз 3,300 0,9997

Аэросил 3,550 0,9998

ЭД-20-100 мас.ч., ПЭПА-11 мас.ч., СарэлА-04- 1,875 мас.ч., Сарэл Б-04-1,875 мас.ч. Керамзит 65,0 0,510 1,23 0,9988

ОЛП 0,500 0,9886

Диабаз 0,450 0,9984

Аэросил 0,580 0,9937

В результате проведённого экспериментально-теоретического анализа полимерных дисперсно-наполненных композиционных материалов выявлена структурная зависимость формирования их звукопоглощающих свойств и установлено, что основной механизм поглощения энергии звука сосредоточен в тупиковых вет-

21. Микроструктура наполненного композиционного материала

вях структурного каркаса.

Рассмотрен и реализован подход к оптимизации свойств и составов полимерных вибро-звукопоглощающих композитов с учётом условий частотного на-гружения композиционного материала.

В качестве величин характеризующих звукопоглощающие, демпфирующие и упругие свойства композита использовали К, на различных частотах, /р (резонансная частота собственных колебаний), 5К (себестоимость композитного материала), Ед и О'1. Возможной реализацией многопараметрической оптимизации является поиск экстремума обобщенной целевой функции

=Р(К„/Р,ЕД,(8)

Влияние параметра на целевую функцию определяли с использованием весовых коэффициентов, наиболее важными из которых являются К,, Ел и Ог', имеющие наибольшие веса. Изменение в определенных границах /? и мало влияет на выбор оптимального состава. Тогда целевая функция примет вид

РЩ=РЙ(К„ЕД,Ф) + РШ(/Р А), (9)

где - функция полезности, растущая при приближении к точке оптимума; -штрафная функция, асимптотически стремящаяся к -со, при приближении соответствующих величин к граничному значению.

В качестве функции полезности использована линейная функция

=агК3+а2-Ел+а}-^-\ (10)

где а^а-.а- - весовые коэффициенты, выравнивающие влияние наблюдаемых параметров на оценку эксплуатационных характеристик композитного материала.

Штрафная функция представляет собой сумму гиперболических функций

V 1 , 1

Jp ^ гр • ° доп

где /гр - граничная резонансная частота; Бцоп - допустимая себестоимость материала.

Решение оптимизационной задачи сводится к поиску максимума целевой функции

^ (*) = £(*)+ £(*), (12) где X = (х,,х2,х,) - вектор входных параметров (*, - массовое содержание отвер-дителя; хг - массовое содержание модификатора; - объемное содержание наполнителя).

Отсутствие математической модели целевой функции не позволило решить задачу аналитически, в этой связи использовали численные методы оптимизации -метод покоординатного спуска. Так как общий вид зависимости не известен, а размерность входного вектора невелика, то для решения одномерной задачи оптимизации использовали метод прямого перебора.

Задачу оптимизации вибро-звукопоглощающих свойств композитов свели к трем последовательным задачам поиска экстремума. На первом этапе оптимизируется состав полимерной матрицы и определяется содержание отвердителя:

к* = тах^(*, ДО)}. (13)

На втором этапе определяется оптимальное содержание модификатора:

опт ={*2|*2пш ^ х2 < х2тГ]^,^(Х) = тьх^(х1опт,х2,0)}. (14)

На третьем этапе определяется оптимальное объемное содержание наполнителя:

={*з|*3=ш - Х3 тах > К СЮ = тЗХ К (Х\опт 'Х2от,'Хг)} ■ (15)

Далее последовательно:

х1ош ={*/к«т £х1т;Р^Х) = тах$(х1,х\„И1,х,„„„„,)}, (16) где хык и х1тх - соответственно минимально и максимально допустимые значения г'-го параметра; х ктт,х топт - найденные на предыдущем шаге оптимальные значения к-го и т-то параметров; 1,к,т = 1,...,3 - номера параметров, причем

Условием окончания метода является:

^{Хюоп-Хшп)1 <£ (17)

¡=1

где е - величина изменения концентрации компонентов композита, задаваемая на основе анализа технологического процесса.

Ограничительным параметром функции после каждого этапа оптимизации

состава композиционного материала служат условие у > 42 .

С применением оптимизационных критериев ^/-^Л Р"ц(хг) и Р'ц(хз) разработаны установочные вибро-звукопоглощающие пластины для токарных станков 16К20 и СЫС-2392.

Использование установочных вибро-звукопоглощающих пластин существенным образом снижает уровень шероховатости и отклонение от округлости обработки (таблица 6).

При проектировании установочных вибро-звукопоглощающих пластин, нагружаемых переменными усилиями проведён расчёт усталостного нагружения полимерных композиционных материалов по кривой Велера. Результаты расчётов показывают, что разработанные композиционные материалы отвечают всем основным требованиям, предъявляемым к данному типу изделия при длительной эксплуатации.

На основании исследований разработаны рекомендации, направленные на повышение эффективности качества обработки резанием стальных заготовок марки А12, 40Х с использованием установочных вибро-звукопоглощающих пластин. Внедрение предложенных рекомендаций позволило существенно снизить временные (на 20%) и стоимостные (на 15%) затраты на операцию токарной обработки. Результаты работы используются в ЗАО «Камский завод Автоагрегат-центр» (г. Набережные Челны), НТЦ ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны).

Таблица 6

Результаты экспериментального использования установочных вибро-звукопоглощающих пластин при токарной обработке на станках

16К20 и CNC-2392

Обрабатываемый материал

Состав подрезцовых пла- Сталь А12 Сталь 40 X

стин из ПКМ D, мм Ra, мкм Уровень шума, дБА D, мм Ra, мкм Уровень шума, дБА

ЭД-20 - 100 мас.ч; ПЭПА -11 мас.ч.; Сарэл А-04 - 2,5 мас.ч.; Сарэл Б-04 - 2,5 мас.ч.; ОЛП 5 =0,4; аг<315 39,92 8,78 87,55 39,90 7,78 89,25

39,93 7,85 88,20 39,91 7,76 88,75

39,96 8,72 87,75 39,92 7,77 89,00

39,93 7,90 88,25 39,91 7,80 89,25

39,93 8,58 88,25 39,91 7,78 88,75

Среднее арифметическое значение 39,934 8,37 88,00 39,91 7,78 89,00

ЭД-20 - 100 мас.ч; ПЭПА - 11 мас.ч.; Сарэл А-04 - 2,5 мас.ч.; Сарэл Б-04 - 2,5 мас.ч.; Аэросил 5=0,4; df<315 39,94 8,49 88,55 39,91 7,49 88,15

39,96 8,66 88,15 39,93 7,66 87,95

39,93 8,57 88,80 39,93 7,58 88,00

39,98 8,82 88,75 39,91 7,49 87,85

39,92 8,68 88,25 39,92 7,68 88,05

Среднее арифметическое значение 39,946 8,64 88,50 39,92 7,58 88,00

ЭД-20 - 100 мас.ч; ПЭПА - И мас.ч.; Сарэл А-04 - 2,5 мас.ч.; Сарэл Б-04 - 2,5 мас.ч.; Аэросил 5-0,5; df <315 40,05 7,60 88,35 39,97 7,57 88,25

39,99 8,47 88,65 39,96 7,47 87,95

39,99 7,82 88,35 39,94 7,51 88,05

39,98 8,39 88,75 39,93 7,49 87,75

39,98 8,41 88,40 39,95 7,51 88,04

Среднее арифметическое значение 39,998 8,14 88,50 39,95 7,51 88,00

40,02 8,59 88,40 39,95 6,76 88,75

ЭД-20 - 100 мас.ч; ПЭПА -11 39,97 8,30 88,75 39,96 6,86 88,55

мас.ч.; ДБФ - 10 мас.ч.; Керамзит 39,98 8,53 88,35 39,92 6,73 88,25

5=0,5; df>315 39,96 8,61 88,55 39,94 6,72 88,65

39,97 7,98 88,45 39,93 7,01 88,30

Среднее арифметическое значение 39,98 8,40 88,50 39,94 6,82 88,50

39,95 8,38 88,45 39,93 6,56 88,75

540-М 888 - 100 мас.ч.; Перок сил 39,94 8,49 89,15 39,94 6,42 89,15

5 №1-2,5 мас.ч.; ОЛП 5=0,5; 39,97 8,35 88,25 39,92 6,53 88,55

dr>315 39,94 8,50 88,15 39,94 6,32 88,75

39,95 8,38 88,50 39,92 6,71 88,55

Среднее арифметическое значение 39,95 8,42 88,50 39,93 6,51 88,75

39,86 8,85 89,45 39,84 7,86 89,25

39,84 8,27 88,65 39,86 8,27 89,15

Без подложки 39,85 7,92 88,95 39,85 7,93 88,75

39,84 8,21 88,95 39,85 8,21 88,70

39,91 8,71 89,00 39,85 7,91 89,15

Среднее арифметическое значение 39,86 8,39 89,00 39,85 8,04 89,00

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведены исследования композиционных материалов с повышенными вибро-звукопоглощающими свойствами, на основе которых разработаны и оптимизированы составы установочных пластин под токарные резцы, позволяющие повысить качество обработки изделий на токарных станках и улучшить условия труда на производстве.

2. Разработаны математические и топологические модели, описывающие влияние рецептурных факторов на вибро-звукопоглощающие и упругие свойства композиционных материалов, предназначенных для получения установочных пластин. Используя методы теории протекания, выявлен критический индекс, который является универсальным показателем состояния структурной топологии звукопоглощающей дисперсно-наполненной системы. Определено, что универсальный критический индекс /=1,23 характеризует состояние тупиковых ветвей структурного каркаса звукопоглощающего композита. Показано, что эти модели соответствуют классическим представлениям вибро-звукопоглощения полимерных композиционных материалов.

3. Установлен концентрационный состав пластифицирующей добавки ДБФ для получения звукоизоляционного эпоксидного материала класса С, позволяющего увеличить коэффициент звукопоглощения по сравнению с эталонными аналогами (АА-25 8МТ (Россия); ЬА 25 8-Е (Швеция)) в среднем на 18 % при частотном нагружении композитной системы 1600 Гц.

4. Разработан состав двухкомпонентной модифицирующей добавки для по-лиуретановых композиционных материалов, состоящий из простого полиэфира и полиизоцианата в соотношениях 1:1. Оптимальное содержание модифицирующей добавки в композите составляет 3,75 - 5 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы. По демпфирующим характеристикам данный композит сравним с эталонным российским аналогом «Лист «Радуга»».

5. Определены составы эффективных наполненных эпоксидных, полиэфирных и полиуретановых композиционных материалов, позволяющих повысить коэффициент звукопоглощения по сравнению с исследуемыми матричными материалами от 15 % до 70%. Установлено, что наиболее эффективными из них являются полиуретановые композиты наполненные керамзитом и аэросилом (,9 = 0,5-4-0,7).

6. Оптимизированы составы наполненных эпоксидных, полиэфирных и полиуретановых вибропоглощающих композиционных материалов, позволяющих повысить коэффициент потерь на 37,3 %, не существенно снижая модуль упругости по сравнению с исследуемыми матричными материалами. Установлено, что наиболее эффективными являются полиэфирные композиты наполненные ОЛП (3 = 0,6 * 0,7) и аэросилом (9 = 0,1 * 0,3).

7. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что основной механизм звукопоглощения расположен в тупиковых ветвях структурного каркаса дисперсно-наполненного композита, что не противоречит плоской топологической модели Шкловского-де-Жена. Получена перколяционная концентра-

ционная зависимость коэффициента звукопоглощения. С использованием теории виброизолирующей подвески, разработана динамическая модель установочной пластины из вибро-звукопоглощающих полимерных материалов, позволяющая эффективно определять коэффициент демпфирования и вибродемпфирующие параметры (добротность, коэффициент потерь) при известных частотах вращения шпинделя токарных станков.

8. Предложены новые критерии оптимизации составов виброзвукопоглощающих полимерных композиционных материалов, стойких к различным условиям частотного нагружения, учитывающие экономические и динамические показатели.

9. На основании исследований разработаны рекомендации, направленные на. повышение эффективности качества обработки резанием стальных заготовок марки А12, 40Х с использованием установочных вибро-звукопоглощающих пластин. Использование установочных пластин существенным образом снижает уровень шероховатости (на 30%) и отклонение от округлости (на 10%) обработки на то-карно-винторезном станке 16К20 и на прутковом полуавтомате CNC-2392. Внедрение предложенных рекомендаций позволило существенно снизить временные (на 20%) и стоимостные (на 15%) затраты на операцию токарной обработки. Результаты работы используются в ЗАО «Камский завод Автоагрегатцентр» (г. Набережные Челны), НТЦ ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны).

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

Научные статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Гумеров, М.И. Вибро-щумопоглощающие матричные полимерные композитные материалы, используемые в машиностроении [Текст]/ Жарин Д.Е., Юра-сов С.Ю., Гумеров М.И., Шафигуллин Л.НУ/ Журнал: СТИН №11.- Москва, 2009. - С. 38 - 40.

2. Гумеров, М.И. Оптимизация режимов механической обработки дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов [Текст]/ Жарин Д.Е., Юрасов С.Ю., Гумеров М.И., Шафигуллин Л.Н.// Журнал: Вестник машиностроения №10. - Москва, 2009. - С. 53 - 55.

3. Гумеров, М.И. Система автоматизированного проектирования полимерных наполненных композиционных материалов специального назначения [Текст]/ Бобрышев А.Н., Жарин Д.Е., Гумеров М.И., Шафигуллин Л.Н.// Журнал: Кузнеч-но-штамповое производство. Обработка материалов давлением №8. - Москва, 2009. - С. 9 -16.

Научные статьи и материалы докладов:

4. Гумеров, М.И. Исследование структуры матричных эпоксидных композитов с высокими вибродемпфирующими свойствами [Текст]/ Соколова Ю.А., Жарин Д.Е., Гумеров М.И., Шафигуллин Л.Н.// Современные строительные материалы, конструкции и технологии. Система менеджмента качества (CMC) серии ISO 9000 на предприятиях: Материалы международной научно - технической конференции. - Новосибирск, НГАУ, 2008. - С. 48 - 50.

5. Гумеров, М.И. Прогнозирование упругих свойств эпоксидных композитов с использованием средств автоматизации [Текст]/ Соколова Ю.А., Жарин

Д.Е., Калимуллин А.Ш., Гумеров М.И. // Современные строительные материалы, конструкции и технологии. Система менеджмента качества (CMC) серии ISO 9000 на предприятиях: Материалы международной научно - технической конференции. - Новосибирск, НГАУ, 2008: - С. 55 - 57.

6. Гумеров, М.И. Механическая обработка полимерных композиционных материалов осевым инструментом [Текст]/ Жарин Д.Е., Соколова А.Г., Гумеров М.И., Шафигуллин JI.H.// Журнал: Проектирование и исследование технических систем №13. - Набережные Челны, ИНЭКА, 2009. - С. 105 - 109.

7. Гумеров, М.И. Вибро-шумопоглощающие матричные полимерные композиты [Текст]/ Шафигуллин Л.Н., Гумеров М.И., Иванова A.B., Михляева О.П., Салихова М.З., Лазарева Е.А.// Образование и наука - производству: Материалы международной научно - технической конференции. - Набережные Челны, ИНЭКА, 2010.-С. 67-69.

Подписано в печать 26.04.10 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать ризографическая Уч.-издл. 1,3 Усл.-печ.л. 1,3 Тираж 100 экз. Заказ 1741 Издательско-полиграфический центр Камской государственной инженерно-экономической академии

423810, г. Набережные Челны, Новый город, проспект Мира, 68/19 тел./факс (8552) 39-65-99 e-mail: ic@ineka.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВИБРО- ШУМОПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБОВ ДЕМПФИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УСТАНОВОЧНЫХ ПЛАСТИН ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

1.1. Состояние проблемы создания элементов станочной системы с повышенными вибро- звукопоглощающими свойствами.

1.2. Основные характеристики, методы оценки и способы определения вибро- звукопоглощающих показателей полимерных композиционных материалов.

1.3. Композиционные материалы с высокими вибро- звукопоглощающими свойствами, используемые в промышленности.

1.4. Целесообразность применения демпфирующих элементов конструкций из композитных материалов и их механические модели.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Исследуемые материалы.

2.2. Приборы и установки, методы исследований.

2.3. Статистическая обработка экспериментальных данных.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ МАТРИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ВИБРО- ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

3.1. Влияние концентрации отвердителей на вибро- звукопоглощающие и упругие свойства полимеров.

3.2. Влияние модифицирующих добавок на вибро- звукопоглощающие и. упругие свойства полимерных композитов.

3.3. Влияние объемного содержания наполнителей на виброзвукопоглощающие и упругие свойства полимерных композитов.

3.4. Оптимизированные составы полимерных композитов с повышенными вибро- звукопоглощающими свойствами.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКИМИ ВИБРО- ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ

4Л. Топологическая модель наполненных композиционных материалов с высокими вибро- звукопоглощающие свойствами.

4.2. Механическая модель полимерных композиционных материалов с высокими вибро- звукопоглощающие свойствами.

4.3. Оптимизация свойств наполненных вибро- звукопоглощающих полимерных композитов.

4.4. Практическая реализация результатов исследований в машиностроении

Выводы по главе 4.

В условиях современного машиностроения для повышения эффективности производства выдвигается задача сокращения временных и материальных затрат при освоении новой продукции и обеспечения высокого качества изделий, их конкурентоспособности при высокой производительности труда, что напрямую связано с совершенствованием технологии механической обработки, геометрической точности выпускаемой продукции. Увеличение скоростей и мощностей машин и оборудования привело к значительному возрастанию вредных шумов и вибраций, снижающих надежность работы механизмов, качество обработки изделий, существенно ухудшающих условия труда на производстве.

Решение данной проблемы видится в разработке и применении композитных материалов с высокими вибро-звукопоглощающими свойствами в конструкциях, подверженных воздействию динамических нагрузок, например, установочные пластины под токарные резцы.

Многолетний опыт борьбы с шумами и вредными вибрациями показал, что наиболее эффективными вибро-звукопоглощающими материалами являются полимерные композиционные материалы (ПКМ) [1, 2, 3].

ПКМ обладают комплексом физико-механических свойств, выгодно отличающихся от традиционных конструкционных материалов (металлов, сплавов, бетона, дерева) и в совокупности открывают широкие возможности для совершенствования существующих диссипативных материалов и изделий различного назначения, а также для разработки новых элементов конструкций и технологических процессов.

Периодичёские вибрации и шумы, возникающие при механической обработке резанием металлов, оказывают нежелательное воздействие на качество получаемых деталей и изделий и условия труда на производстве (уровень шума более 70 дБА) [1]. В этой связи, задача разработки эффективных вибро-звукопоглощающих полимерных материалов для производства уста4 новочных пластин под токарные резцы, является весьма актуальной и перспективной.

Проблема снижения уровня звука в строительной индустрии эффективно решается путем использования деталей или прокладочных материалов с открытой пористостью (гидробетон, паста «Антивибрит) [4]. Но из-за отсутствия в комплексе одновременно-высоких звукопоглощающих, вибро-демпфирующих и деформационно-прочностных свойств такие материалы не нашли широкого распространения в машиностроении в качестве конструкционных материалов и изделий. Однако, варьируя широким спектром подбора термореактивных смол, модифицирующих компонентов, наполнителей, оптимизацией конструирования композитной системы возможно получение такого рода уникальных композитов.

Существующие подобные монолитные композитные системы - резцы с державками из бетонополимерных и полимербетонных композиционных материалов обладают следующими недостатками:

- необходима специальная оснастка для их производства;

- необходимы дополнительные операции обработки деталей для обеспечения повышенной точности геометрических размеров;

- высокая себестоимость изготовления резца.

В этой связи, для решения данной проблемы необходима разработка дискретной конструкции резца (металлическая державка + установочная пластина из композиционных материалов) с высоким сопротивлением виб-ро-звукочастотному нагружению. Решение данной задачи связано с разработкой новых методов расчёта и прогнозирования звукопоглощающих, виб-родемпфирующих и упругих свойств полимерных композиционных материалов, а также оптимизацией составов при их создании.

Отправными положениями для теоретических и экспериментальных исследований послужили работы В.В. Мандельброта, А.Н. Бобрынгева, В.В. Болотина, В.В. Васильева, С.А. Васина, Д.Е. Жарина, Дж. Карери, Дж. Займан, В.Д. Протасова, В.А. Рогова, Ю.А. Соколовой, В.И. Соломатова, С.П. Стрелкова, В.Д. Черкасова, Г. Хакен, В.Г. Хозина и других учёных.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка составов композиционных материалов с повышенными виброзвукопоглощающими свойствами для установочных пластин токарных станков.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи исследований:

- исследование основных звукопоглощающих, демпфирующих и упругих свойств полимерных композиционных материалов на различных смолах (эпоксидных, полиэфирных) и выявление закономерностей изменения их показателей в зависимости от вида и концентрации однокомпонентных и многокомпонентных модифицирующих и пластифицирующих добавок, вида наполнителей;

- разработка топологической модели звукопоглощающих дисперсно-наполненных полимерных композитов с применением теории протекания;

- разработка уточнённой модели вибропоглощения установочной пластины из композиционного материала как дискретного элемента системы токарного резца с применением элементов теории виброизолирующей подвески;

- разработка составов матричных, модифицированных и дисперсно-наполненных полимерных композитов с учётом микроструктурного анализа, теории синергетики, структурно-фазовых переходов с требуемыми упругими и повышенными звукопоглощающими свойствами и эффективной стойкостью к виброчастотному воздействию инструментальных систем токарных станков;

- разработка математической модели, позволяющей оптимизировать структуру и свойства композиционных материалов с эффективным сопротивлением виброчастотному нагружению с учётом технологических параметров токарных станков;

- исследование влияния установочных пластин из различных композиционных материалов как дискретных элементов систем токарных станков на качество (шероховатость, волнистость) изделий полученных механической обработкой резанием и оценки избыточного давления шума в процессе эксплуатации станков (16К20, CNC-2392) при различных технологических режимах обработки;

- практическое внедрение результатов исследований.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- установлены закономерности влияния составов (содержание концентрации отвердителя, однокомпонентных и многокомпонентных модифицирующих и пластифицирующих добавок и дисперсных наполнителей) на звукопоглощающие, демпфирующие и упругие свойства полимерных композиционных материалов, предназначенных для получения установочных пластин, применяемых в качестве дискретных элементов систем токарных резцов; впервые теоретически обосновано влияние структурно-топологических особенностей (тупиковых ветвей структурного каркаса композита, за которые отвечает определённый нами критический индекс) полимерных материалов, разработанных в рамках данного исследования, на их звукопоглощающие свойства;

- создана методика расчёта эффективных составов полимерных композиционных материалов, учитывающая закономерности изменения звукопоглощающих свойств композиционных материалов и их стойкости к различным условиям виброчастотного нагружения.

Практическое значение. Разработаны эффективные матричные, модифицированные и пластифицированные составы композитов для установочных пластин с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упругими свойствами для условий виброчастотного нагружения композитной системы 1600 Гц. Разработана эффективная комплексная модифицирующая добавка, состоящая из простого полиэфира Сарэл-А-04 7

1,875 - 2,5 мас.ч) и полиизоцианата Сарэл Б-04 (1,875 - 2,5 мас.ч) для эпоксидных композитов, позволяющая существенно повысить их звукопоглощающие и демпфирующие свойства. Разработаны эффективные дисперсно-наполненные композиционные материалы с повышенными звукопоглощающими, демпфирующими и требуемыми упругими свойствами для условий виброчастотного нагружения установочных пластин в интервале 315 - 1600 Гц. Разработана (с применением элементов теории виброизолирующей подвески) система расчёта композитных составов для получения установочных пластин, учитывающая условия изменения технологических параметров токарных станков.

Реализация работы. Результаты исследований нашли свое отражение при изготовлении элементов станочной системы в ЗАО «Камский завод Ав-тоагрегатцентр» и НТЦ ОАО «КАМАЗ».

Апробация работы. Результаты выполненной работы обсуждались на таких научно-технических конференциях: Международная научно-техническая конференция «Современные строительные материалы, конструкции и технологии. Система менеджмента качества (CMC) серии ISO 9000 на предприятиях» (Новосибирск, 2008 г.); VII Конгресс технологов автомобилестроения (Москва, 2008 г.); VIII Конгресс технологов автомобилестроения (Москва, 2008 г.); Международная научно-техническая конференция «Образование и наука - производству» (Набережные Челны, 2010 г.).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Разработаны математические и топологические модели, описывающие влияние рецептурных факторов на вибро-звукопоглощающие и упругие свойства композиционных материалов, предназначенных для получения установочных пластин. С использованием методов теории протекания, выявлен критический индекс, который является универсальным показателем состояния структурной топологии звукопоглощающей дисперсно-наполненной системы. Определено, что универсальный критический индекс /=1,23 характеризует состояние тупиковых ветвей структурного каркаса звукопоглощающего композита. Показано, что эти модели соответствуют классическим представлениям виброзвукопоглощения полимерных композиционных материалов.

2. С использованием теории виброизолирующей подвески, разработана динамическая модель установочной пластины из вибро-звукопоглощающих полимерных материалов, позволяющая определять коэффициент демпфирования и вибродемпфирующие параметры (добротность, коэффициент потерь) при известных частотах вращения шпинделя токарных станков.

3. Предложены новые критерии оптимизации составов виброзвукопоглощающих полимерных композиционных материалов, стойких к различным условиям частотного нагружения, учитывающие экономические и динамические показатели.

5. На основании исследований разработаны рекомендации, направленные на повышение эффективности качества обработки резанием стальных заготовок марки А12, 40Х с использованием установочных виброзвукопоглощающих пластин. Использование установочных пластин существенным образом снижает уровень шероховатости (на 30%) и отклонение от округлости (на 10%) при обработке на токарно-винторезном станке 16К20 и на прутковом полуавтомате CNC-2392. Внедрение предложенных рекомендаций позволило существенно снизить временные (на 20%) и стоимостные (на 15%) затраты на операцию токарной обработки. Результаты работы используются в ЗАО «Камский завод Автоагрегатцентр» (г. Набережные Челны), НТЦ ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны). повышенными вибро-звукопоглощающими свойствами, на основе которых разработаны и оптимизированы составы установочных пластин под токарные резцы, позволяющие повысить качество обработки изделий на токарных станках и улучшить условия труда на производстве.

2. Разработаны математические и топологические модели, описывающие влияние рецептурных факторов на вибро-звукопоглощающие и упругие свойства композиционных материалов, предназначенных для получения установочных пластин. С использованием методов теории протекания, выявлен критический индекс, который является универсальным показателем состояния структурной топологии звукопоглощающей дисперсно-наполненной системы. Определено, что универсальный критический индекс /=1,23 характеризует состояние тупиковых ветвей структурного каркаса звукопоглощающего композита. Показано, что эти модели соответствуют классическим представлениям виброзвукопоглощения полимерных композиционных материалов.

3. Установлен концентрационный состав пластифицирующей добавки ДБФ для получения звукопоглощающего эпоксидного материала класса С, позволяющего увеличить коэффициент звукопоглощения по сравнению с эталонными аналогами (АА-25 SMT (Россия); LA 25 S-E (Швеция)) в среднем на 28 % при частотном нагружении композитной системы 1600 Гц.

4. Разработан состав двухкомпонентной модифицирующей добавки для полиуретановых композиционных материалов, состоящий из простого полиэфира и полиизоцианата в соотношениях 1:1. Оптимальное содержание модифицирующей добавки в композите составляет 3,75 - 5 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы. По демпфирующим характеристикам данный композит сравним с эталонным российским аналогом «Лист «Радуга»».

5. Определены составы эффективных наполненных эпоксидных, полиэфирных и полиуретановых композиционных материалов, позволяющих повысить коэффициент звукопоглощения по сравнению с исследуемыми матричными материалами на 17%. Установлено, что наиболее эффективными из них являются полиуретановые композиты, наполненные керамзитом и аэросилом («9 = 0,5 -ь 0,7 ).

6. Оптимизированы составы наполненных эпоксидных, полиэфирных и полиуретановых вибропоглощающих композиционных материалов, позволяющих повысить коэффициент потерь на 37,3 %, не существенно снижая модуль упругости по сравнению с исследуемыми матричными материалами. Установлено, что наиболее эффективными являются полиэфирные композиты, наполненные ОЛП («9 = 0,6 0,7) и аэросилом (,9 = 0,1-0,3).

7. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что основной механизм звукопоглощения расположен в тупиковых ветвях структурного каркаса дисперсно-наполненного композита, что не противоречит плоской топологической модели Шкловского-де-Жена. Получена перколяционная концентрационная зависимость коэффициента звукопоглощения. С использованием теории виброизолирующей подвески, разработана динамическая модель установочной пластины из виброзвукопоглощающих полимерных материалов, позволяющая эффективно определять коэффициент демпфирования и вибродемпфирующие параметры (добротность, коэффициент потерь) при известных частотах вращения шпинделя токарных станков.

8. Предложены новые критерии оптимизации составов виброзвукопоглощающих полимерных композиционных материалов, стойких к различным условиям частотного нагружения, учитывающие экономические и динамические показатели.

9. На основании исследований разработаны рекомендации, направленные на повышение эффективности качества обработки резанием стальных заготовок марки А12, 40Х с использованием установочных виброзвукопоглощающих пластин. Использование установочных пластин существенным образом снижает уровень шероховатости (на 30%) и отклонение от округлости (на 10%) при обработке на токарно-винторезном станке 16К20 и на прутковом полуавтомате CNC-2392. Внедрение предложенных рекомендаций позволило существенно снизить временные (на 20%) и стоимостные (на 15%) затраты на операцию токарной обработки. Результаты работы используются в ЗАО «Камский завод Автоагрегатцентр» (г. Набережные Челны), НТЦ ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны).

1. Соломатов, В.И. Вибропоглощающие композиционные материалы/

2. B.И. Соломатов, В.Д. Черкасов, Н.Е. Фомин. — Саранск: Изд-во Мордов. унта, 2001.-96 с.

3. Черкасов, В.Д. Строительные композиты с повышенными вибро-поглощающими свойствами: автореф. дис. . докт. техн. наук / Черкасов Василий Дмитриевич. М., 1995.- 40 с.

4. Жарин, Д.Е. Научные основы получения вибропоглощающих строительных материалов: автореф. дис. . докт. техн. наук / Жарин Денис Евгеньевич. Казань, 2006.-45 с.

5. Новиков, В.У. Полимерные материалы для строительства: справочник / В.У. Новиков. М.: Высш. шк., 1995. - 448 с.

6. Барт, В.Е. Применение полимербетонов в станкостроении / В.Е. Барт, Г.С. Санина, С.А. Шевчук. М.: ВНИИТЭМР, 1985. - 40 с.

7. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов. М.: Стройиздат, 1970. - 272 с.

8. Охама, Е. Состояние и перспективы развития полимербетонов и бетонполимеров в Японии / Е. Охама // Бетон и железобетон. 1980. - № 3.1. C. 34-36.

9. Короткое, Ю.В. Особенности конструирования, изготовления и эксплуатации режущих инструментов с клеевыми соединениями / Ю.В. Коротков, Ю.Л. Боровой, К.П. Имтенник // Обзор. Сер. Инструментальная и абразивно-алмазная промышленность. — М., 1978. — 70 с.

10. Васин, С.А. Перспективные направления совершенствования диссипативных характеристик токарных резцов для повышения качества выпускаемой продукции: автореф. дис. . докт. техн. наук / Васин Сергей Александрович. Тула, 1994. - 50 с.

11. Васин, С.А. Прогнозирование виброустойчивости инструмента при точении и фрезеровании / С.А. Васин. М.: Машиностроение, 2006. - 384 с.

12. Малкин, А .Я. Вопросы качества режущих инструментов / А.Я. Малкин // Известия вузов. Машиностроение / изд. МВТУ им. Н.Э. Баумана. — М.: 1979. -№ 11. -С. 95- 104.

13. Маслов, А.Р. Новые способы крепления инструмента на металлорежущих станка / А.Р. Маслов // Машиностроительное пр-во. Сер. Инструментальное и метролог, оснащение металлообрабат. пр-ва: Обзор информ. / ВНИИТЕМР. М.: 1991. - Вып.2. - 24 с.

14. Шустиков, А.Д. Анализ качества сборных проходных резцов / А.Д. Шустиков // Обзор. М.: НИИМАШ, 1981. - 40 с.

15. Василюк, Г.Д. Гашение вибрации при точении / Г.Д. Василюк // Станки и инструмент. — 1985. № 12. - С. 20 — 21.

16. Вульф, А.М. Резание металлов / A.M. Вульф. — Л.: Машиностроение, 1973.-488 с.

17. Федоров, B.JI. Влияние жесткости, частоты и амплитуды колебаний инструмента на его стойкость / B.JI. Федоров, А.Д. Шустиков А.Д. // Станки и инструмент. 1979. - № 6. - С. 18 - 19.

18. Никифоров, А.С. Вибропоглощение на судах / А.С. Никифоров. Д.: Судостроение, 1979. — 184 с.

19. Скучик, Е. Простые и сложные колебательные системы / Е. Скучик. -М.: Мир, 1971.-557 с.

20. Колесников, А.Е. Ультразвуковые измерения / А.Е. Колесников. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: изд-во стандартов, 1982. - 248 с:

21. Вернигорова, В.Н. Современные методы исследования свойств строительных материалов: учебное пособие / В.Н. Вернигорова, Н.И. Макридин, Ю.А. Соколова. М.: Издательство АСВ, 2003. - 240 с.

22. Паншина, Б.И. Методы исследования неметаллических материалов.

23. В 3 ч. Ч. 3. / Б.И. Паншина, Б.В. Перова, М.Я. Шарова. М.: Машиностроение, 1973.

24. Галимов, Э.Р. Материаловедение для экономистов: учебное пособие в 2 т. / Э.Р. Галимов и др.. Казань: изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2009. -219 с.

25. Бобрышев, А.Н. Термореактивные полимерные композиты в машиностроении: монография / А.Н. Бобрышев и др.; под ред. чл.-корр. РААСН, проф. А.Н. Бобрышева. Старый Оскол: ТНТ, 2008. - 152 с.

26. Шибаков, В.Г. Производство композитных материалов в машиностроении: учебное пособие УМО AM / В.Г. Шибаков и др.. — М.: Палеотип, 2007. 96 с.

27. Васильев, В.В. Композиционные материалы: справочник / В.В. Васильев и др.; под общ. ред. В. В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. -512 с.

28. Кербер, M.JI. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии / M.JI. Кербер и др.; под ред. акад. А.А. Берлина. -М.: Профессия, 2008. 560 с.

29. Комаров, Г.В. Соединения деталей из полимерных материалов / Г.В. Комаров. -М.: Профессия, 2006. — 592 с.

30. Крыжановский, В.К. Технические свойства полимерных материалов: справочник, 2-е изд. / В.К. Крыжановский и др.. М.: Профессия, 2007. — 248 с.

31. Строительные материалы: справочник / под ред. А.С. Болдырева, П.П. Золотова. -М.: Стройиздат, 1989. — 568 с.

32. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. В 5 ч. Ч. 5. Неметаллические материалы / под ред. В.А. Попова, С.И. Сильвестровича, И.Ю. Шейдемана. — М.: Машиностроение, 1969. — 544 с.

33. Композиционные материалы: справочник / под ред. Д.М. Карпиноса.- Киев: Наукова думка, 1985. 474 с.

34. Горчаков, Г.И. Строительные материалы/ Г.И. Горчаков, Ю.М. Баженов. — М.: Стройиздат, 1986. — 687 с.

35. Портной, К.П. Структура и свойства композиционных материалов/ К.П. Портной и др. М.: Машиностроение, 1979. - 255 с.

36. Справочник по композиционным материалам: в 2-х кн. Кн. 1 / пер. с англ. / под ред. Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. - 448 с.

37. Хозин, В.Г. Усиление эпоксидных полимеров / В.Г. Хозин. — Казань: изд-во ПИК «Дом печати», 2004. — 446 с.

38. Бобрышев, А.Н. Синергетика дисперсно-наполненных композитов / А.Н. Бобрышев и др.. М.: ЦКТ, 1999. - 252 с.

39. Бобрышев, А.Н. Синергетика композитных материалов / А.Н. Бобрышев и др..; под ред. В.И. Соломатова. Липецк: НПО "ОРИУС", 1994. - 153 с.

40. Рыбьев, И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ / И.А. Рыбьев. М.: Высшая школа, 1978. - 308 с.

41. Физико-химия многокомпонентных полимерных систем / под ред. Ю.С. Липатова. Киев: Наукова думка, 1986. - Т.2. — 384 с.

42. Лакокрасочные покрытия в машиностроении: справочник / под ред. М.М. Гольдберга. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1974. - 576 с.

43. Кондратьева, Е.В. Щелочестойкие эпоксидные композиты: автореф. . канд. техн. наук. / Кондратьева Е.В. Пенза.: 2000. - 24 с.

44. Новиков, В.У. Полимерные материалы для строительства: справочник / В.У. Новиков. М.: Высш. шк., 1995. - 448 с.

45. Соколова, Ю.А. Модифицированные эпоксидные клеи и покрытия в строительстве/Ю.А. Соколова, Е.М. Готлиб. М.: Стройиздат, 1990. - 176 с.

46. Бобрышев А.Н. Эпоксидные и полиуретановые строительные композиты / Бобрышев А.Н. и др.. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. —159 с.

47. Сорокин, М.Ф. О реакции присоединения диизоцианатов к диэпоксидам / М.Ф. Сорокин, М.В. Лукьянов, В.Е. Поленов // Тр. Москов. хим.-технол. ин-та. 1970. - Вып. 66. — С. 63 — 70.

48. Омельченко, С.И. Модифицированные полиуретаны / С.И. Омельченко, Т.И. Кадурина. Киев: Наукова Думка, 1983. - 228 с.

49. Строительные материалы: учебник / под общей ред. В.Г. Микульского. М.: Изд-во АСВ, 2000. - 536 с.

50. Абдрахманова, Л. А. Модификация поливинилхлорида эпоксиуретановыми олигомерами / Л.А. Абдрахманова и др. // Химическая технология, свойства и применение пластмасс. — Л.: Ленинград, техн. ин-т, 1977.-С. 101-107.

51. Ганн, А.А. Модификация свойств вибропоглощающих материалов методом наполнения / А.А. Ганн и др. // Новые вибропоглощающиематериалы и их применение в промышленности/ под ред. д.т.н. А.С. Никифорова.-Л.: ЛДНТП, 1980.-С. 19-23.

52. Кадырмятова, Ф.М. Модификация эпоксидного полимера эпоксиполиуретановым олигомеров / Ф.М. Кадырмятова и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. Т. XXII - 1979. - Вып.6 - С. 740 - 743.

53. Цыплаков, О.Г. Научные основы технологии композиционно-волокнистых материалов. В 2 ч. Ч. 1/ О.Г. Цыплаков М.: Химия, 1974. - 315 с.

54. Рикардс, Р.Б. Упругие свойства композита с анизотропными волокнами/ Р.Б. Рикардс, А.К. Чате // Механика композитных материалов. -1980.-№1.-С. 17-27.

55. Хилл, Р. Теория механических свойств волокнистых композиционных материалов / Р. Хилл // Механика: сб. переводов. 1966. — Вып. 96-№2.-С. 131-149.

56. Зиновьев, П.А. Диссипация энергии при изгибе многослойных волокнистых композитов / П.А. Зиновьев, Ю.Н. Ермаков // Известия вузов. Машиностроение. 1986. - № 4. - С. 15-20.

57. Поляков, В.И. Намотка волокнистых композитов с дополнительным давлением/ В.И. Поляков, Ю.Б. Спридзанс // Механика полимеров. 1972. -№ 5.- С. 793-796.

58. Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей / под ред. М.Х. Шоршорова. М.: Машиностроение, 1981. —272 с.

59. Соломатов, В.И. Оптимальные дисперсность и количество наполнителей для полимербетонов, клеев и мастик/ В.И. Соломатов, Е.Д. Яхнин, И.Д. Симонов-Емельянов // Строительные материалы. 1971. - № 12 -С. 24-26.

60. Сагалаев, Г.В. Общие технические требования к наполнителям / Г.В. Сагалаев // Наполнители полимерных материалов. М.: МДНТП им. Ф.Э.

61. Дзержинского, 1983. С.57 - 64.

62. Петров, В.П. Структура минеральных веществ и их использование в качестве наполнителя / В.П. Петров // Наполнители полимерных материалов.- М.: МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1983. С. 139 - 144.

63. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие / под ред. Г.С. Каца, Д.В. Милевски. М.: Химия, 1981. -672 с.

64. Соломатов, В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны. М.: изд-во литературы по строительству, 1976.

65. Патуроев, В.В. Демпфирующие свойства полимербетонов / В.В. Патуроев, А.Н. Волгушев, В.А. Елфимов // Бетон и железобетон. 1988. - №2 -С. 12-13.

66. Соломатов, В.И. Армополимербетон в транспортном строительстве / В.И. Соломатов и др.. М.: Транспорт, 1979 - 232 с.

67. Лукин, А.Н. Демпфирующие свойства и выносливость полимербетонов: дис. . канд. техн. наук / Лукин А.Н. Саранск, 1990. - 152 с.

68. Соломатов, В.И. Оптимальные дисперсность и количество наполнителей для полимербетонов, клеев и мастик / В.И. Соломатов, Е.Д. Яхнин, И.Д. Симонов-Емельянов // Строительные материалы. 1971. - № 12.- С. 24-26.

69. Баженов, Ю.М. Бетон при динамическом нагружении / Ю.М. Баженов М.: Стройиздат, 1970. - 272 с.

70. Баженов, Ю.М. Бетонополимеры / Ю.М. Баженов. М.: Стройиздат, 1983.-472 с.

71. Патуроев, В.В. Технология полимербетонов / В.В. Патуроев. М.: Стройиздат, 1977. - 34 с.

72. Соломатов, В.И. Технология полимербетонов и армополимербетонных изделий/В.И. Соломатов. М.: Стройиздат, 1984. - 141 с.

73. Аскадский, А.А. Введение в физико-химию полимеров / А.А. Аскадский, А.Р. Хохлов. — М.: Научный мир, 2009. 384 с.

74. Бартенев, Г.М. Курс физики полимеров / Г.М. Бартенев, Ю.В. Зеленев. — JL: Химия, 1976.

75. Нильсен, JI. Механические свойства полимеров и полимерных композиций / JI. Нильсен. М.: Химия, 1978.

76. Стрелков, С.П. Введение в теорию колебаний / С.П. Стрелков. М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1964. - 440 с.

77. Алексеев, С.П. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении / С.П. Алексеев, A.M. Казаков, Н.Н. Колотилов М.: Машиностроение, 1970. -208 с.

78. Андронов, А.А. Теория колебаний / А.А. Андронов, А.А. Витт, С.Э. Хайкин. М.: Физматгиз, 1959. - 353 с.

79. Ильин, М.М. Теория колебаний: учеб. для вузов / М.М. Ильин, К.С. Колесников, Ю.С. Саратов; под общ. ред. К.С. Колесникова. — М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 272 с.

80. Кацнельсон, М.Ю. Полимерные материалы: справочник / М.Ю. Кацнельсон. JL: Химия, 1982. - 317 с.

81. Соломатов, В.И., Вибропоглощающие композиционные материалы / В.И. Соломатов, В.Д. Черкасов, Д.Е. Фомин. Саранск: изд-во Мордов. ун-та, 2001. - 96 с.

82. Машиностроительные материалы: краткий справочник / В.М. Раскатов и др:. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. — 511 с.1. Думка, 1976.-С. 119-122.

83. Данилов, A.M. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие / A.M. Данилов, А.А. Данилов // Пензенский гос.архит.-строит. Ин-т. Пенза: ПГАСИ, 1996. - 168 с.

84. Шиллинг, Г. Статистическая физика в примерах: пер. с нем. / Г. Шилинг М.: Мир, 1976.

85. Айвазян, С.А. Прикладная статистика и основы эконометрики: учебник для вузов // С.А. Айвазян, B.C. Мхитарян. М.: ЮНИТИ, 1998. -1022 с.

86. Калинина, В.Н. Математическая статистика: учеб. для студ. сред, спец. учеб. заведений / В.Н. Калинина, В.Ф. Панкин. — Изд. 3-е, испр. — М.: Высш. шк., 2001. — 336 с.

87. Миттаг, Х.И. Статистические методы обеспечения качества: пер. с нем. / Х.И. Миттаг, X. Ринне. М.: Машиностроение, 1995. - 616 с.

88. Брацыхин, Е.А. Технология пластических масс: учебное пособие / Е.А. Брацыхин, Э.С. Шульгина. — JL: Химия, 1982. — 328 с.

89. Васин, JI.A. Виброизолирующие свойства резцов с цельной и многослойной державками / JI.A. Васин, С.А. Васин, O.JI. Дмитриева. Деп. ВНИИМАШ, №54 мш-Д83. - М.: 1983. - 14 с.

90. Промышленные композиционные материалы/ под ред. М. Ричардсона. М.: Химия, 1980. - 472 с.

91. Шур, А.М. Высокомолекулярные соединения / A.M. Шур. М.: Высш. шк., 1980. - 362 с.

92. Бартенев, Г.М. Структура и релаксационные свойства эластомеров / Г.М. Бартенев. М.: Химия, 1979. — 387 с.

93. Жарин, Д.Е. Вибро- звукопоглощающие матричные полимерные композитные материалы, используемые в машиностроении / Д.Е. Жарин и др. // СГИН. М., 2009. - №11. - С. 38 -40.

94. Шафигуллин, JI.H. Исследование высокотехнологичных композиционных материалов с заданными физико-механическими свойствами для изделий машиностроения: автореф. дис. . канд. техн. наук / Шафигуллин Ленар Нургулеевич. — Набережные Челны, 2009. 20 с.

95. Гумеров, М.И. Вибро- шумопоглощающие матричные полимерные композиты / М.И. Гумеров и др. // Образование и наука — производству: Материалы международной научно-технической конференции. — Набережные Челны, ИНЭКА, 2010. С. 67 - 69.

96. Бобрышев, А.Н. Система автоматизированного проектирования полимерных наполненных композиционных материалов специального назначения / Бобрышев А.Н. и др. // Кузнечно-штамповое производство. Обработка металлов давлением. М., 2009. - №8. - С. 9 - 16.

97. Козомазов, В.Н. Структура и свойства высоконаполненных строительных полимерных композитов: автореф. дис. . докт. техн. наук / Козомазов В.Н. Москва, 1996. - 45 с.

98. Смирнов, Б.М. Фрактальные кластеры / Б.М. Смирнов // Успехифизических наук. Т.149. - 1986. - Вып. 2. - С. 177 - 219.

99. Хакен, Г. Синергетика / Г. Хакен. М.: Мир, 1980. - 404 с.

100. Хакен, Г. Синергетика. Иерархии неустойчивости в самоорганизующихся системах и устройствах / Г. Хакен. — М.: Мир, 1985. — 419 с.

101. Соломатов, В.И. Кластерообразование композиционных строительных материалов / В.И. Соломатов, В.Н. Выровой // Технологическая механика бетона. Рига: изд-во РПИ, 1985.

102. Соломатов, В.И. Кластеры в структуре и технологии композиционных строительных материалов / В.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, А.П. Прошин // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1983. -№4.-С. 56-61.

103. Шкловский, Б.И. Электронные свойства лигированных полупроводников / Б.И. Шкловский, A.JI. Эфрос. М.: Наука, 1979. - 416 с.

104. Mandelbrot, В.В. The fractal geometry of nature / B.B. Mandelbrot. -N.Y.: Freemen, 1983. 480 p.

105. Займан, Дж. Модели беспорядка / Дж. Займан. М.: Мир, 1982. -591 с.

106. Карери, Дж. Порядок и беспорядок в структуре материи / Дж. Карери. М.: Мир, 1985. - 228 с.

107. Глендсдорф, П. Термодинамическая теория структур, устойчивости и флуктуаций / П. Глендсдорф, И. Пригожин. М.: Мир, 1973. - 280 с.

108. Николис, Г. Самоорганизация в неравновесных системах / Г. Николис, И. Пригожин. М.: Мир, 1979. - 512 с.

109. Эбелинг, В. Образование структур при необратимых процессах/ В. Эбелинг.- М.: Мир, 1979.- 279 с.

110. Лифшиц, Е. М. Введение в теорию неупорядоченных систем/ Е. М. Лифшиц, С. М. Гредскул, Л. А. Пастур. М.: Наука, 1982. - 168 с.

111. Шкловский, Б.И. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред/ Б.И. Шкловский, A.JI. Эфрос // Успехи физических наук. -Т. 117- 1975.

112. Де Жен, П. Идеи скейлинга в физике полимеров / П. Де Жен. — М.: Мир, 1982.-368 с.

113. Shante, V.K. An introduction to percolation theory/ V.K. Shante, S. Kirkpatrick // Advances Physics. V.20. - 1971. - P.325 - 342.

114. Рогов, В.А. Разработка комбинированных корпусов режущих инструментов из синтеграна с повышенными демпфирующими свойствами: автореф. дис. докт. техн. наук / Рогов В.А. Москва, 1998. - 28 с.

115. А.с. 1779466 СССР. Резец / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. опубл. 07.12.92, Бюл. № 54.

116. А.с. 1779468 СССР. Резец для чистовой обработки / В.А. Рогов. -опубл. 07.12.92, Бюл. № 45.

117. А.с. 1796349 СССР. Резец для чистовой обработки / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. опубл. 23.02.93, Бюл. № 7.

118. А.с. 1813590 СССР. Отрезной резец / В.А. Рогов, B.JI. Федоров. -опубл. 07.05.93, Бюл. № 17.

119. А.с. 1816538 СССР. Отрезной резец / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. -опубл. 23.05.93, Бюл. № 19.

120. Пат. 2008131 Российская Федерация / Рогов В.А. опубл. 28.02.94, Бюл. № 4.

121. Пат. 2009768 Российская Федерация. Резец / Рогов В.А. опубл. 30.03.94, Бюл. № 6.

122. Пат. 2009769 Российская Федерация. Резец / Рогов В.А. опубл. 30.03.94, Бюл. № 6.

123. Пат. 2009771 Российская Федерация. Резец / Рогов В.А. опубл. 30.03.94, Бюл. № 6.

124. Пат. 2011478 Российская Федерация. Резец / Рогов В.А. опубл.3004.94, Бюл. № 8.

125. Пат. 2012440 Российская Федерация. Резец для чистовой обработки / Рогов В.А. опубл. 15.05.94, Бюл. № 9.

126. Пат. 2016708 Российская Федерация. Резец для станка-автомата / Рогов В.А., Позняк Г.Г. опубл. 30.07.94, Бюл. № 14.

127. Пат. 2036749 Российская Федерация. Резец / Рогов В.А. опубл.0906.95, Бюл. № 16.

128. Буланов, И.М. Оптимизация технологии изготовления изделий из органопластика по структурным параметрам / И.М. Буланов, А.К. Добровольский, Е.Ф. Харченко // Применение пластмасс в машиностроении: Сб. трудов МВТУ им. Н.Э.Баумана. 1981. - № 18. - С.81-91.

129. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс: пер. с англ. / Б. Банди М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

130. Тетере, Г.А. Оптимизация оболочек из слоистых композитов / Г.А. Тетере, Р.Б. Рикардс, B.J1. Нарусберг. Рига: Зинатне, 1978. - 238 с.

131. Биктимиров, P.JI. Управление качеством, персоналом и логистика в машиностроении: учебное пособие / P.JI. Биктимиров и др.. Изд-е 2-е, доп. и пер. - СПб.: Питер, 2005. - 256 с.

132. Адлер, Современные передовые методы обеспечения качества продукции / Ю.П. Адлер, В.П. Шпер // Вестник машиностроения. М., 1999. -№5.

133. Одинг, И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов, / И.А. Одинг. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. — 260 с.

134. Бобрышев, А.Н. Прочность и долговечность полимерных композитных материалов / А.Н. Бобрышев и др. Липецк: РПГФ «Юлис», 2006. - 170 е.: фото, ил.

135. Соломатов, В.И. Полимерные композиционные материалы в строительстве / В.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, К.Г. Химмлер; под ред. В.И. Соломатова. М.: Стройиздат, 1988. - 312 с.

136. Бобрышев, А.Н. Физико-механика долговечности и прочности композитных материалов: монография Мин-во обр-я и науки РФ / А.Н. Бобрышев и др.. М.: Academia, 2007. — 226 с.