Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2012, № 8

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение 

высшего профессионального образования 
 
«Тульский государственный университет» 
 

 
 
ISSN 2071-6168 
 
 
 
ИЗВЕСТИЯ 
ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 
 
 
 
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 
 
 
Выпуск 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Тула 
Издательство ТулГУ 
2012 

ISSN 2071-6168 
 
 
УДК 621.86/87 
 
Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 8. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 319 с. 
 
Рассматриваются 
научно-технические 
проблемы 
в 
области 
машиностроения, машиноведения, технологии и оборудования обработки 
металлов давлением, управления качеством, стандартизации и метрологии, 
материаловедения, 
управления, 
вычислительной 
техники 
и 
информационных технологий, транспорта, горного дела. 
Материалы предназначены для научных работников, преподавателей вузов, студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике 
технических наук. 
 
 
Редакционный совет 
 
М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ – зам. председателя, 
В.В. ПРЕЙС – главный редактор, А.А. МАЛИКОВ – отв. секретарь, 
И.А. БАТАНИНА, О.И. БОРИСКИН, В.И. ИВАНОВ, Н.М. КАЧУРИН, 
Е.А. ФЕДОРОВА, А.К. ТАЛАЛАЕВ, В.А. АЛФЕРОВ, В.С. КАРПОВ, 
Р.А. КОВАЛЁВ, А.Н. ЧУКОВ 
 
Редакционная коллегия 
 
О.И. Борискин (отв. редактор), А.Н. Карпов (зам. отв. редактора), 
Р.А. Ковалев (зам. отв. редактора), А.Н. Чуков (зам. отв. редактора), 
С.П. Судаков (выпускающий редактор), Б.С. Яковлев (отв. секретарь), 
И.Е. Агуреев, А.Н. Иноземцев, С.Н. Ларин, Е.П. Поляков, В.В. Прейс, 
А.Э. Соловьев 
 
 
Подписной индекс 27851 
по объединённому каталогу «Пресса России» 
 
«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих научных 
журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, 
в которых должны быть опубликованы научные результаты 
диссертаций на соискание учёной степени доктора наук 
 
 
© Авторы научных статей, 2012 
© Издательство ТулГУ, 2012 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 8 
 

 
6

где 
cр
S
 и 
ср
h
 - средняя площадь, и средняя высота секущих сегментов на 

базовой длине l . 

В работе Н.Б. Дёмкина [6] при изучении вопросов, связанных с кон
тактированием реальных поверхностей доказано, что наилучшие результаты получаются при моделировании шероховатости сферами и эллипсоидами. По отношению же к эллиптической сферическая модель обладает тем 
преимуществом, что для неё контактные задачи лучше разработаны, а расчётные зависимости значительно проще. Для сферической модели микронеровностей формулы выведены для различных схем контакта: пластического, пластического с упрочнением, упругопластического и упругого. 
Упругий контакт имеет место при сопряжении поверхностей с малой шероховатостью ( Rz  = 0,2...3,2 мкм). Пластической можно считать деформацию для грубо обработанных поверхностей ( Rz  = 40... 320 мкм). 

Расчёт по схеме упругопластического контакта производится для по
верхностей с шероховатостью Rz  = 6,3…20 мкм и позволяет наряду с пластической деформацией микронеровностей учесть их упругую осадку. 

Согласно данным работы [5] для практических расчётов величин 

сближений при сопряжении поверхностей с шероховатостью Rz  = 0,8... 
320 мкм вполне удовлетворительные по точности результаты даёт расчёт 
по схеме пластического контакта. При проведении расчётов по данной 
схеме увеличение сближения за счёт упругой, осадки поверхностных микронеровностей может быть учтено с помощью коэффициента α. Для сферической модели микронеровностей сближение при пластическом контакте плоских поверхностей, лишенных волнистости, рассчитывается по 
формуле [5] 

ν








σ
α
=

1

max
b
c
A
Q
R
y
T
c
k
, 
 
 
 
 (11) 

где Rmax - максимальная высота микронеровностей; Ас - контурная площадь; Q - равномерно распределённая нормальная нагрузка, действующая 
на стык; α - коэффициент, характеризующий упругую осадку (
)
1
6,0
≤
α
≤
; 

T
σ - предел текучести материала в упрочнённом состоянии; c- коэффициент; 
3
≈
c
; причём 
HB
c T ≈
σ
 [5,6]; 
ν
,b
- коэффициенты опорной кривой 

поверхности [6,7]. 

Величина Rmax для использования в формуле (11) определяется по 

выражению 

2
1
max
max
max
R
R
R
+
=
,                                         (12) 

где 
2
1
max
,
max
R
R
 - соответственно максимальные высоты неровностей 

первой и второй поверхностей. 

Максимальная высота неровностей каждой контактирующей по
верхности [6] может быть выражена через высоту неровностей Rz

Машиноведение и машиностроение 
 

 
7

,
max
kRz
R
=
 
(13) 

где k = 1,25 для нерегулярной шероховатости; k = 1,15 для регулярной шероховатости. 

Значение коэффициента α выбирается в зависимости от шерохова
тости поверхности [6]: для Rz =40...320 мкм α=1; для Rz  =3,2...20 мкм 
α =0,7...0,8; для Rz  = 0,8...1 мкм α =0,6...0,7. Интегральный коэффициент, 
характеризующий обобщенные свойства контактирующих шероховатых 
поверхностей 
2,1
ν
 определяется по формуле: 

2
1
2,1
ν
+
ν
=
ν
,                                              (14) 

где 
2
1, ν
ν
 - коэффициенты опорной кривой для первой и второй поверхно
стей. Аналогично коэффициент 
2,1
b
определяется по формуле 

(
)

2
1

2
1

2
1

2
1
2
1
2
2,1
max
max

max
max
ν
ν

ν
+
ν

⋅

+
=
R
R

R
R
b
b
k
b
,                             (15) 

где 
2
,1 b
b
 - коэффициенты опорной кривой для первой и второй поверхно
стей. 

Коэффициенты b1, b2, 
1
ν  и 
2
ν , характеризующие опорную кривую 

каждой поверхности, определяются экспериментально на основе обработки профилограмм [5]. На стадии предварительных расчётов можно пользоваться табличными значениями коэффициентов b1, b2, 1
ν  и 
2
ν  в зависимо
сти от способов обработки и шероховатости поверхностей. 

Нами были проведены замеры параметров шероховатости образцов, 

обработанных наиболее распространенными способами. После обработки 
профилограмм были получены конкретные значения параметров b и ν
опорных кривых, которые сведены в табл. 2. 
 
Таблица 2 
Опытные значения параметров опорных кривых b и ν  
для различных способов обработки 
 
Номера опытов 
Способ 
обработки 
Параметр 
1 
2 
3 
4 
5 
6 

b 
2,82 
2,9 
2,5 
1,95 
1,85 
3,0 
Шлифование 
ν  
1,62 
1,41 
1,56 
0,98 
0,92 
1,76 

b 
2,63 
2,0 
2,1 
2,5 
2,5 
1,9 
Фрезерование 

ν  
1,5 
2,45 
2,11 
1,86 
1,58 
1,66 

b 
1,7 
1,31 
3,33 
2,1 
1,66 
1,7 
Слесарная 
обработка 
ν  
2,78 
2,6 
2,9 
1,8 
2,0 
2,11 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 8 
 

 
10

УДК 621.9.06.229 
Р.И. Клейменов, асп., (4872) 33-23-50, romankleimenov@yandex.ru
(Россия, Тула, ТулГУ), 
Н.А. Усенко, д-р техн. наук, проф., (4872)33-23-50, atuzyn@yandex.ru
(Россия, Тула, ТулГУ), 
Чан Минь Тхай, асп., (4872) 33-23-50, lanhdientu1981@yahoo.com
(Россия, Тула, ТулГУ) 
 
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ АМПЛИТУДЫ 
КОЛЕБАНИЙ ВИБРАЦИОННОГО ЗАГРУЗОЧНОГО 
УСТРОЙСТВА 
 
Проведен расчет системы стабилизации амплитуды колебаний вибрационного 
загрузочного устройства при переменной наложенной массе предметов обработки. 

Ключевые слова: вибрационное загрузочное устройство, электромагнитный 

привод, система стабилизации, передаточная функция. 
 
Среди устройств загрузки штучных предметов обработки в различных отраслях промышленности значительное распространение получили 
вибрационные загрузочные устройства с электромагнитным приводом. 
Достоинствами этих устройств являются простота и компактность конструкции, повышенная надежность и долговечность, малая мощность приводов, возможность плавного регулирования производительности, возможность использования для широкого ассортимента предметов обработки, 
осуществимость безударного движения предметов обработки. 
Практическое использование вибрационных загрузочных устройств 
показывает, что иногда имеющиеся достоинства сводятся к нулю, если игнорируется возможность изменения таких эксплуатационных параметров, 
как 
- напряжение в электросети; 
- масса и момент инерции предметов обработки, находящихся в 
бункере вибрационного загрузочного устройства. 
Для большинства предметов обработки процесс ориентирования 
возможен только в определенном диапазоне скоростей виброперемещения, 
выход за границы этого диапазона приводит к уменьшению коэффициента 
выдачи предметов обработки, что серьезно осложняет процесс загрузки 
технологического оборудования и накладывает определенные ограничения 
на его производительность. В тех вибрационных загрузочных устройствах, 
где процесс виброперемещения совмещен с технологической обработкой 
предметов обработки, указанная нестабильность может привести к браку, 
так как время обработки, как правило, строго фиксировано. 
В работах отдельных авторов для обеспечения стабильности динамических параметров системы ВЗУ масса предметов обработки в бункере