Разработка композиционных материалов с повышенными вибро-звукопоглощающими свойствами для установочных пластин токарных станков

• Автор: Гумеров, Марат Ирекович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
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
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Р1сследуемые 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
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
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
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 (ГЖМ) [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.
Периодические 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 уста-

внешней силы, t - время. Сила F' , действующая на передающую конструкцию при колебаниях, будет складываться из силы деформации пружины и силы трения и равна
F' — кх + hx (1.20)
Воспользуемся методом комплексных амплитуд, с помощью которого, устанавливается связь между величинами, характеризующими
колебательный процесс. Тогда выражение (1.20) примет вид F'-(к + ipx)X,
где X - комплексная амплитуда смещения массы, X = ipX - комплексная
амплитуда скорости, a i = V-T = е‘п12.
Основное уравнение для механических колебаний имеет вид
тх + hx + кх = F0 cos pt (1-21)
Заменяя F0 cos pt на F0e'‘4 и подставляя Xe'p‘ вместо x, с учетом того,
что комплексная амплитуда ускорения X = ipX = -р2 X, получаем
X(-тр1 + iph +к) ■= F0 (1.22)
Возмущающая сила F в комплексном виде связана с (1.22)
выражением:
F = (-тр2 +к + iph)X (1.23)
Из формул (1-20) и (1.23) следует
К =slk2+(hp)2X0, F0=4(k-mP2f+(hp)2X о Обозначим через а - коэффициент демпфирования, отношение амплитуд; О — добротность; Q1 - коэффициент потерь (при величине менее 0,1 обратно пропорционален добротности); со - собственная частота колебаний. Тогда а, с учётом отношения частот у=р/й) выразим в виде: