Математическая модель работы линейного электродинамического двигателя при ударе с учетом упругой деформации упрочняемой поверхности

Эксплуатационные характеристики контактирующих элементов машин и механизмов в значительной степени определяются показателями качества слоя у поверхностей контакта. Одним из способов повышения прочности деталей, в том числе деталей ракетно-космической техники, является поверхностное пластическое деформирование (ППД). В статье рассмотрены аспекты динамических способов упрочнения с позиции волновой теории удара.

Представлена конструкция ударного стенда на базе линейного электродинамического привода с типоразмером 60 мм, работающего в ударно-импульсном режиме, а также известная математическая модель рабочего процесса – движения якоря с инструментом в момент удара бойка о поверхность. Данная модель в полной мере не описывает процесс работы, так как масса бойка учитывалась равной 1 кг, что не характеризует процесс работы ударного инструмента, целью которого является деформация объекта (например, наклеп с целью поверхностного уплотнения материала или пробой отверстия в нем, или нанесение номерных маркеров).

Получена математическая модель, которая описывает движение якоря с инструментом с учетом упругой деформации упрочняемой поверхности. В ходе выполненного расчета вычислена величина упругой деформации упрочняемой поверхности по динамической составляющей силового импульса, прикладываемого к нему через индентор (наконечник ударного инструмента).

Представлена схема ударного стенда, используемое оборудование. Были проведены эксперименты по регистрации сигнала с различным расположением пьезодатчиков на наковальне – упрочняемой поверхности (схемы расположения датчиков приведены). Выполнено сравнение расчетных данных по показаниям осциллографа с теоретическими данными математической модели, где выявлено расхождение и объяснены возможные факторы его возникновения. Несмотря на расхождения и недостатки, расчеты и проведенный опыт указывают на наличие упругой деформации, а значит, ударная установка может найти применение при обработке поверхностно – пластическим деформированием ударными способами рабочих поверхностей деталей, в том числе деталей ракетно-космической техники.