Considered in this paper are the possibilities to reduce energy consumption in semiconductor gas sensors with the purpose of their application in multichannel fire gas detectors and gas alarms with an independent power supply.

Проанализированы переходные процессы изменения температуры шлифования в подвижной и неподвижной системе координат соответственно для дву- и одномерной математической модели температурного поля. Разработана и исследована математическая модель для определения температуры прерывистого шлифования с учетом геометрических параметров прерывистых шлифовальных кругов. Установлено, что температура прерывистого шлифования содержит две составляющие: непрерывно возрастающую и импульсную. Исследован переходный процесс изменения температуры, установлена зависимость для определения времени переходного процесса.

Розроблено методику визначення режимів зубошліфування на третьому завершальному етапі профільного зубошліфування на верстаті з ЧПК. Виходячи із забезпечення вирівнювання температури по периферії і найменшого нагрівання зубчастого колеса. Для цього використано формули для визначення температури зубошліфування на етапі нагрівання та охолодження оброблюваної поверхні. На етапі нагріву температурне поле поширюється по глибині поверхневого шару і змінюється в часі. У момент закінчення етапу нагріву, миттєве температурне поле, яке загасає по глибині поверхневого шару, є початковою умовою дія визначення температури на етапі холодження. Тому температура охолоджувальної поверхні залежить не тільки від регульованого часу охолодження, але також від миттєвого розподілу температури в поверхневому шарі, яке враховується як початкова умова при моделюванні на етапі охолодження. Знайдено оптимальні умови охолодження, в тому числі за рахунок пропусків робочих ходів, які реалізовані зубошліфуванням без установки глибини різання.

Проведене дослідження спрощеної математичної моделі визначення температури шліфування. За отриманими рівняннями цієї моделі є відмінність результатів від відповідного більш точного розв'язання одновимірного диференціального рівняння теплопровідності за граничних умов другого роду. Досліджувана модель представлена системою з двох рівнянь, що описують температуру шліфування на етапах нагрівання і охолодження без використання примусового охолодження. Обсяг досліджуваної моделі відповідає сучасним технологічним операціям шліфування на верстатах із ЧПК для умов, коли числове значення числа Пекле перевищує 4. Це, у свою чергу, відповідає критерію Егера для так званого джерела тепла, яке швидко рухається, для якого параметр швидкості заготовки може бути еквівалентно за температурою замінений часом дії джерела тепла. Це дає можливість використовувати більш простий розв'язок одновимірного диференціального рівняння теплопровідності при граничних умовах другого роду (одновимірна аналітична модель) замість аналогічного двовимірного розв'язку з невеликим відхиленням результатів розрахунку температури шліфування. Встановлено, що запропонований спрощений математичний вираз для визначення температури шліфування відрізняється від більш точного одновимірного аналітичного розв'язку не більше ніж на 11 % і 15 % на етапах нагрівання та охолодження відповідно. Порівняння даних щодо зміни температури шліфування за звичайним і розробленим рівняннями показало, що ці рівняння близькі та мають дві точки збігу: на поверхні та на глибині (приблизно зниження температури втричі). Також встановлено, що характер співвідношення між масштабами зміни числа Пекле (0,09 та 9) та глибиною температури подрібнення (1 та 10) становить 100 (9/0,09) і 10 (10/1) відповідно. Крім того, розкрито ще один нетрадиційний механізм для обох порівняних рівнянь: більш висока температура на поверхні супроводжується нижчою температурою на глибині.

Математичні моделі для визначення температури шліфування необхідні при проектуванні, контролі та діагностиці операції шліфування для підвищення продуктивності цієї операції без припіків поверхні, що підлягає шліфуванню. Це повною мірою відноситься, наприклад, до зубошліфувальних верстатів із ЧПК. Як тільки проблема розробки зазначених математичних моделей вирішена, стає можливим розробити відповідні комп'ютерні підсистеми для оптимізації та регулювання операції шліфування на верстатах із ЧПК на етапах виробництва та його підготовки. Актуальність рішення цієї проблеми підтверджується значною кількістю відповідних публікацій, більшість із яких пов'язана з джерелом тепла, яке рухається, теорія якого розроблена Єгером. У той же час ідея заміни джерела, який швидко рухається, часом дії відповідного нерухливого джерела, вперше сформульована Єгером, ще не знайшла належного практичного застосування. Обгрунтовано наведено, що близькість результатів розрахунку максимальної температури шліфування та глибини її проникнення за дво- й одновимірними рішеннями практично має місце, коли джерело тепла, яке швидко рухається, характеризується числом Пеклє (ЧП), що більше ніж 4. Для цього інтервалу зміни ЧП вперше отримано спрощену формулу для визначення температури шліфування на поверхні та глибині поверхневого шару. Потім цю спрощену формулу досліджено шляхом її зіставлення з відомим аналітичним розв'язком одновимірного диференціального рівняння теплопровідності за різних значень ЧП. Показано, що в діапазоні ЧП від 4 до 20, що має місце для більшості сучасних операцій шліфування (плоского, круглого, профільного та інших), розходження у визначенні температури шліфування за точним і наближеним рішеннями не перевищує 11 %. У той же час, отримане спрощене рішення має нову важливу якість. Математична формула, що описує це рішення, надає можливість виразити в явному виді глибину проникнення кожної наперед заданої фіксованої температури. Якщо ця фіксована температура призводить до структурно-фазових перетворень у поверхневому шарі оброблюваної заготовки, то з'являється можливість визначення глибини дефектного шару при шліфуванні. Своєю чергою, припуск на операцію шліфування повинен бути більше зазначеної глибини дефектного шару. Нова інформація про стан технологічної системи може бути основою для моніторингу та технологічної діагностики операції, а також для проектування цієї операції на етапі підготовки виробництва. Це своєю чергою, є технологічною передумовою для розробки відповідних комп'ютерних підсистем, які можна інтегрувати в систему ЧПК сучасних шліфувальних верстатів.

Показано, що навчальний процес у ВНЗ є доцільною послідовністю педагогічних операцій, яка обумовлюється, спрямовується та підтримується супутнім інформаційним забезпеченням навчальних завдань. Інформаційні технології стаціонарного, заочного та дистанційного навчання лежать в основі побудови структури та змісту як конкретних навчальних дисциплін, так і окремих спеціальностей. Проведений аналіз літератури з питань філософії та теорії навчання у ВНЗ показав, що підвищення якості освіти та розвиток його нових форм є стійкою тенденцією останнього часу. Якоюсь мірою це підтверджується появою відповідних структур на місцевому (відділи забезпечення якості освіти при університетах) і державному (національне агентство з забезпечення якості вищої освіти) рівнях. Ми стали свідками Болонської системи освіти з її відповідними плюсами та мінусами. У цей час ми стикаємося з новим викликом, пов'язаним зі зміною парадигми освіти. Суть нової парадигми освіти полягає в заміні підходу, заснованого на знаннях, так званим компетентнісним підходом. Запропоновано новий "технологічний" підхід до стратегії та тактики розвитку педагогічної системи вищої освіти (в межах відомої тенденції "сталого розвитку"), згідно з яким введено такі нові поняття як педагогічна система, педагогічні операції та їх складові частини, що разом зумовлює методику побудови програм навчальних дисциплін і технологію викладання. Показано, що робоча навчальна програма академічної дисципліни є складною ієрархічною системою, елементи якої знаходяться на різних рівнях співпідпорядкованості (згідно з деревом цілей) і залежать від індивідуальної вихідної підготовки учнів. Причому, методика побудови ієрархічної навчальної дисципліни (курсу) зумовлює і спосіб її оцінки при контролі якості, як навчальної дисципліни (курсу), так і профілюючої кафедри, на якій ця дисципліна створена. Висвітлено особливості прийнятої останнім часом студенто-центрованої (студенто-орієнтованої) технології освіти, відповідно до якої збільшена частка виборних навчальних дисциплін, а традиційні програми навчальних дисциплін приймають форму так званого силабуса. Показано взаємозв'язок науково-дослідної та навчально-просвітньої діяльності викладача, який має бути відображений у розробленій навчальній програмі курсу. Якість цієї програми та діяльність відповідної профілюючої кафедри запропоновано оцінювати за критеріями системності, проблемності та активності курсу.

Рішення завдання поділу вихідного одновимірного сигналу на дві складові - систематичну та випадкову - має надзвичайно широке практичне застосування не тільки в теорії інформації та зв'язку (і супутніх дисциплінах), але також в механіко-технологічних дисциплінах. Наприклад, технологія машинобудування як наука включає в себе вчення про якість поверхні оброблених деталей і дослідження шорсткості поверхні після обробки цих деталей різанням і шліфуванням. Показано, що теоретичні та фактичні значення параметрів шорсткості істотно (до 20 раз) розрізняються через вплив випадкової складової (ВС), яка присутня в сигналі шорсткості спільно з систематичною складовою (СС). Необхідно визначити частку кожної з цих складових у параметрах якості поверхні за запропонованим методом. Цей метод надає можливість виявляти СС і ВС сигналу і заснований на аналізі автокореляційної функції сигналу. Практичні приклади такого аналізу розглянуто для профілограм фрезерованої поверхні, отриманих експериментально. Як фрезерування, яке створює нерівності на оброблюваній поверхні, так і вимір цих нерівностей виконано на сучасному устаткуванні з ЧПУ: обробному центрі 500V/5 і комп'ютерної вимірювальної станції T8000, відповідно. Методику розподілу сигналу, яку розроблено та показано на прикладах, можна застосовувати також в інших областях науки, техніки та виробництва. Наприклад, при визначенні відношення сигналу до шуму в теорії інформації та зв'язку, в області телекомунікації та телеметрії, радіотехніки і т.д.

Індекс рубрикатора НБУВ: К637.3-7

Рубрики:

Шліфування металів

Шифр НБУВ: Ж101736 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Температура шліфування є одним із факторів, що обмежує продуктивність профільного шліфування зубчастого колеса. Існує 2 основних методи визначення температури шліфування: аналітичний метод за допомогою аналітичних моделей та імітаційний, заснований як на аналітичних, так і на геометричних моделях. Досліджено температурне поле профільного зубошліфування за допомогою методу кінцевих елементів (FEM) як приклад інформаційної технології, що допомагає прогнозувати фізичні параметри якості поверхневого шару. Отримані результати порівняно з аналогічними розрахунками для аналітичних моделей, і знаходять ділянки поверхні зуба для визначення температури відповідно до аналітичних моделей. Проведено серію експериментальних досліджень на верстаті з ЧПК Hofler Rapid 1250 при шліфуванні реального зубчастого колеса за послідовного збільшення глибини профільного шліфування. З обробленого зубчастого колеса вирізали спеціальні зразки на електроерозійному верстаті мод. MV 2400S ADVANCE Type 2 (MITSUBISHI ELECTRIC Company) для додаткового дослідження цих зразків. Експериментальне дослідження якості поверхневого шару зубів і структурно-фазового стану поверхневого шару проведено з використанням сучасного вимірювального встаткування та приладів, наприклад, мікроскопа Altami MET-5. Встановлено, що за інших рівних умов більш висока температура шліфування має місце у верхній частині зуба при шліфуванні. Виявлено ділянки профілю зуба, за якими можна Встановлено, що за збільшення параметрів, що характеризують інтенсивність шліфування та обсяг знімання матеріалу на одиницю ширини шліфувального круга, шліфувальний припік виникає і його товщина збільшується. Встановлено закономірність зміни товщини припіку по висоті зуба, що надає можливість оцінити вірогідність відповідних теоретичних досліджень за інформаційними моделями.

Розроблено та досліджено математичну модель для визначення температури переривчастого шліфування (ПШ) насухо та з примусовим охолодженням на інтервалах часу теплового макро- та мікроциклів. Стадія нагріву відповідає часу проходження ріжучого сегмента шліфувального круга (ШК) через кожну точку зони контакту. Стадія охолодження відповідає часу проходження канавки (або пори) ШК через зазначену точку. Температурне поле переривчастого сухого шліфування формується накладенням температурного поля на зазначених стадіях циклу нагріву та охолодження від впливу теплового потоку в кожній точці поверхні, що шліфується. У той же час за ПШ зі шліфувальної рідиною через канавки (або пори) переривчастого ШК температурне поле, сформоване на стадії нагріву, є початковою умовою для визначення температурного поля на стадії примусового охолодження. На базі отриманої моделі температурного поля за ПШ, такі геометричні параметри переривчастого (щілинного, сегментованого та високопористого) ШК знайдено та визначено: кількість ріжучих сегментів на крузі та коефіцієнт заповнення періоду теплових імпульсів, що дорівнює відношенню довжини ріжучого виступу до суми довжин ріжучого виступу та западини. Температурне поле ПШ із примусовим охолодженням сформовано методом припасування (зшивання) полів температури на ділянках нагріву та охолодження. При цьому теплообмін поверхні, що шліфується з охолоджувальним середовищем, яка періодично діє на цю поверхню під час стадії охолодження, враховується в кожному макро- та мікроциклі дії теплового потоку за ПШ, що надає можливість додатково знизити температуру в зоні шліфування. Наведено результати роботи, виконаної в межах наукової школи професора О. В. Якимова - основоположника технології ПШ та автоматизації шліфувальних операцій.

Розроблено методику автоматизованого проектування та виготовлення складнопрофільних деталей машин і імплантатів із важкооброблюваних матеріалів (титан, кобальто-хромові сплави, діоксид цирконію та інші), яка заснована на принципах побудови інтегрованої CAD/CAM/CAE системи автоматизованого конструкторського та технологічного проектування та ієрархічної інтелектуальної системи управління. Показано, що кінематичні механізми, які створені протягом декількох останніх століть, не надають можливості відтворювати з необхідною точністю рух суглобів живих організмів для застосування їх в біомедичних технологіях імплантації. Тому, зношені суглоби живих організмів реконструюють, додаючи в них складнопрофільні деталі з зазначених важкооброблюваних матеріалів. Інформацію про геометричні формі цих деталей (3D модель) на етапі підготовки виробництва отримують за допомогою сучасних методів комп'ютерної та магнітно-резонансної томографії, а на етапі виробництва фактичне розташування припуску на шліфування визначають лазерним (або тактильним) скануванням. Для зменшення нерівномірності розташування припуску заготовку складнопрофільних деталей перед обробкою орієнтують в системі координат верстата з ЧПК виходячи з встановленого критерію мінімізації припуску. Наведено приклад такого орієнтування заготовки для деталі типу "колесо зубчасте". Цю заготовку перед зубошліфуванням вимірюють тактильним датчиком Renishaw по лівій і правій сторонах западин зубчастого колеса. Визначають мінімальний припуск по лівій і правій сторонах западин, знаходять різницю між ними, і додатково повертають заготівку зубчастого колеса у відповідному напрямку для вирівнювання цих мінімальних значень припуску. Вирівняні мінімальні припуски, своєю чергою, повинні бути достатні для компенсації впливу технологічних факторів від попередньої операції та похибки установки заготовки для даної операції. Для складнопрофільних деталей імплантатів, таку додаткову орієнтацію виробляють, наприклад, за алгоритмами забезпечення минимаксного значення припуску.

The methodology and results of a simultaneous study of causally linked parameters of mechanical vibration (cause) and surface irregularities (consequence) in flat milling with an end mill are given. The features of measurement and analysis of surface quality parameters through the application of the separation frequency method of profilogram harmonic components on the surface roughness, waviness, and the deviation of the profile are reviewed. A new method of profilogram digital processing is developed, comprising the steps of its digitization, low-pass filtering, and the formation of the roughness profile. The initial theoretical positions on modeling mechanical (elastic) waves which are caused by vibration in the cutting zone and propagate in a solid, liquid, and gas (air) media are presented. The results of experimental studies of milled surface profilogram and the vibro-displacement signal in the milling are given.