Повышение ресурса и совершенствование машин криогенной техники с помощью технологии на основе объемной микропластичности и статико-гидродинамического электролиза

• Автор: Телевной, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 55 с. : ил.; 20х14 см

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1. Актуальность научно-технической проблемы
Выдающиеся достижения науки и техники средины 20-го века: освоение ядерной энергии, покорение космоса, развитие радиоэлектроники и практическое применение электронных вычислительных машин - затмили, может быть менее эффектное, но не менее важное событие. Долгое время применение криогенной техники ограничивалось использованием установок разделения воздуха и систем для научных исследований в области низких и сверхнизких температур. Но уже к 1965 году были созданы технические системы, рабочие режимы которых приходились на криогенный диапазон температур. Появилась потребность из стационарных условий перенести специальные средства связи и обнаружения объектов на транспортные средства, в том числе и военного назначения. Опыт военных действий во Вьетнаме подтверждал высокую эффективность электронных и оптических приемных устройств, работающих в диапазоне криогенных температур, создаваемых мнкрокриогенными системами.
Противоречие, порожденное миниатюризацией, объясняется тем, что созданию малогабаритных машин сопутствует изменение размеров сопрягаемых поверхностей в кинематических парах в квадратичной зависимости. При сохранении выходных параметров систем, это приводит к резкому возрастанию износа и механической мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения. Впервые данная проблема была сформулирована академиком АН СССР А.Н. Щукиным.
Известно, что в газовых холодильных машинах потери на трение достигают 45 процентов, в электродвигателях - 20 процентов, а в поршневых и мембранных компрессорах, используемых в замкнутых дроссельных микрокрио-генных системах, потери существенно превышали эти значения, т.к. при миниатюрном исполнении машин давление в них могут превышать 20 МПа. Это создавало дополнительные препятствия для применения их в составе бортовых систем с жесткими ограничениями по энергопотреблению и высокими требованиями к надежности и ресурсу машин.
Значительно улучшить термодинамические показатели и эффективную мощность невозможно только за счет увеличения холодопроизводительносги газовых низкотемпературных циклов, разработки новых способов получения холода или применения специальных легированных сплавов [7;9]. Выход из проблемы нужно искать в области принципиально новых конструкторско-технологических решений.
Создание новых криогенных систем с высокими характеристиками приводит также к усложнению конструкции микромашин, повышению требований по точности, шероховатости и качеству обработки деталей и узлов, что в свою очередь увеличивает трудоемкость изготовления.

В структуре общей трудоемкости формообразования и сборки малогабаритных криогенных машин наибольший удельный вес занимает высокоточная механическая обработка, трудоемкость изготовления составляет около 60 процентов, а среди деталей малогабаритных машин наибольшая трудоемкость приходится на шестерни, сателлиты, эпициклы, кулисы с поршнями первой и второй ступеней, центральный подшипник, цилиндры и кривошипы. Эти детали во многом определяют надежность работы, ресурс и эффективную мощность машин. Доля трудоемкости технического контроля деталей от механической обработки доходит до 50-55 %.
Общеизвестно, что развитие криогенного машиностроения и создание новых современных конструкций малогабаритных машин всегда сопровождается и обуславливается не только разработкой и освоением новых изделий, но и прежде всего разработкой и внедрением высокопроизводительных (малооперационных) технологических процессов, оборудования и инструмента для изготовления деталей опорных узлов, пар трения и передач. Это направление научно-технического прогресса в производстве криогенной техники сохраняет свою актуальность и в настоящее время [29].
В данной работе представлены результаты комплексного решения проблемы повышения ресурса, эффективной мощности, надежности и совершенствования малогабаритных машин криогенной техники с помощью технологии на основе объемной микропластичности и статико-гидродинамического электролиза .(СГДЭ). Научно-исследовательские работы в области изучения механизмов объемной микропластичности и СГДЭ, послужили основой для разработки малооперационных технологий, создания новых установок, динамических технологических модулей и инструментов для повышения качества поверхностного слоя тяжелонагруженных деталей машин на финишных операциях и совершенствования их конструкции [33].
Эта важная и сложная научно-техническая проблема решена путем создания научных основ для проектирования и внедрения новых технологичных малогабаритных машин и малооперационных технологий на базе объемной микропластичности и СГДЭ в процессе отделочных операций [10; 13; 14; 15; 16; 17; 25; 26; 30; 32; 35; 38]; что позволило значительно повысить ресурс, эффективную мощность, надежность машин криогенной техники и значительно их усовершенствовать.
Автор работы внес большой личный вклад в становление криогенного машиностроения в Сибири, стоял у истоков создания м икрокриогенной техники в стране, проработал в данной отрасли более 15 лет.

4. ВЛИЯНИЕ ОСНОВ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЕКТОВ В КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКЕ
4.1. Повышение ресурса и совершенствование машин криогенной техники
Анализ зависимостей (рис. 15): потребляемой мощности, эффективной мощности и ресурса показал, они определяются масштабом миниатюризации машин криогенной техники и технологией их изготовления.
Рис. 15. Изменение потребляемой мощности, эффективной мощности и ресурса в зависимости от масштаба миниатюризации машин криогенной техники и технологии их изготовления: 1 - потребляемая мощность (1д, Вт); 2 - эффективная мощность ((Мзф, Вт); 3 - ресурс (Тр, час). Технологии: 'Тн - станки нормальной точности; Тд - станки особо высокой точности; Тм - малооперационные технологии УАО и СГДЭ;
Т - малооперационные технологии УАО и СГДЭ (юм прессор модернизированный)