Investigation of complex surfaces of propellers of vehicles by a mechatronic profilograph

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 65 ОБОРУДОВАНИЕ . ИНСТРУМЕНТЫ Исследование сложных поверхностей винтовых движителей транспортных средств мехатронным профилографом Сергей Васильев а , * , Виктор Алексеев b , Алена Федорова c , Дмитрий Лобанов d Чувашский государственный университет им . И . Н . Ульянова , пр . Московский , 15, г . Чебоксары , Чувашская Республика , 428015, Россия a https://orcid.org/0000-0003-3346-7347, vsa_21@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0002-2780-1727, av77@list.ru, c https://orcid.org/0000-0002-0257-9197, e_a_a@mail.ru, d https://orcid.org/0000-0002-4273-5107, lobanovdv@list.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 4 с . 65–78 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.4-65-78 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение В производственном процессе важным этапом является контроль качества изделий . В последнее время существенно повысились ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.1.08 История статьи : Поступила : 09 сентября 2021 Рецензирование : 02 октября 2021 Принята к печати : 16 октября 2021 Доступно онлайн : 15 декабря 2021 Ключевые слова : Мехатронный профилограф Сложные поверхности Обратное проектирование Винтовые движители Транспортные средства Финансирование : Результаты были получены в рамках гранта Президента Российской Фе - дерации для государственной под - держки молодых российских уче - ных МД -1198.2020.8, соглашение № 075-15-2020-228. Благодарности : Исследования выполнены на обо - рудовании ЦКП « Структура , меха - нические и физические свойства материалов ». АННОТАЦИЯ Введение . Рассматривается технология исследования сложных поверхностей винтовых движителей , к которым относят гребневые и воздушные винты транспортных средств , мехатронным профилографом для реализации обратного инжиниринга . Обзор научной литературы показывает , что в настоящее время вопрос контроля сложных поверхностей изделий на различных стадиях их жизненного цикла требует дальнейших исследований , поскольку применение известных приборов и методов не всегда обеспечивает необходимую точность , технологичность и достаточную информативность измерений . Цель работы : разработка новой технологии исследования сложных поверхностей винтовых движителей , к которым относят гребневые и воздушные винты транспортных средств , мехатронным профилографом для реализации обратного инжиниринга . Методы . В работе предложена инновационная технология исследования сложных поверхностей винтовых движителей , реализуемая с применением разработанного мехатронного профилографа . Мехатронный профилограф оригинальной конструкции предназначен для измерения профиля и исследования формы сложных поверхностей различных изделий , а также определения геометрических и морфологических параметров этих поверхностей . Для разработанного мехатронного профилографа на основании теоретических исследований выявлены основные конструктивно - технологические параметры и установлена гиперболическая зависимость угловой скорости перемещения лазерного датчика от радиуса сканирования . Например , для постоянного шага траектории по спирали Архимеда величиной 2 мм значение угловой скорости датчика должно плавно уменьшаться от максимального значения в 2 рад / с до минимального значения 0,574 рад / с , т . е . в 3,484 раза . Результаты и обсуждение . Выявлено , что использование цилиндрических координат для обработки полученных данных профилографом логично и имеет ряд преимуществ . Проведен экспресс - анализ поверхностей винтов , имеющих поворотную симметрию , и установлены различия форм поверхностей лопастей винта по величинам отклонений в продольном и поперечном направлении для разных радиусов . На основании экспериментальных данных получена двухфакторной степенная модель , описывающая отклонения формы лопасти с коэффициентом детерминации 0,967, по анализу которой видно , что в среднем угол отклонения в перпендикулярном радиусу направлении  возрастает от 0 до 0,3  , а угол отклонения вдоль радиуса  возрастает от 0 до 5,4  . Для цитирования : Исследование сложных поверхностей винтовых движителей транспортных средств мехатронным профилог - рафом / С . А . Васильев , В . В . Алексеев , А . А . Федорова , Д . В . Лобанов // Обработка металлов ( технология , оборудование , инстру - менты ). – 2021. – Т . 23, № 4. – С . 65–78. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.4-65-78. ______ * Адрес для переписки Васильев Сергей Анатольевич , д . т . н ., доцент Чувашский государственный университет им . И . Н . Ульянова , пр . Московский , 15, 428015, г . Чебоксары , Россия Тел . +7-927-843-22-90, e-mail: vsa_21@mail.ru качество выпускаемой продукции и производи - тельность труда особенно изделий со сложными поверхностями , например , винтовых движи - телей транспортных средств . Проектирование таких сложных деталей и узлов проводится на этапе разработки модели в системе автоматизи - рованного проектирования в виртуальной среде с целью обеспечения точности и технологич - ности изделия . Довольно сложно сразу найти и обеспечить весогеометрические характеристики