Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСІТЕТ

"ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Коваленко Ігор Віталійович

УДК 621.365.1

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ПРОЦЕСІВ РОЗБИРАННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕРМОВПЛИВУ

Спеціальність 05.02.08 - технологія машинобудування

Харків - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі технологій та управління якістю в машинобудуванні в Українській інженерно-педагогічній академії Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Арпентьєв Борис Михайлович, Українська інженерно-педагогічна академія (м. Харків) завідувач кафедри “Технологій та управління якістю в машинобудуванні”.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Захаров Микола Володимирович, Сумський національний аграрний університет завідувач кафедри “Експлуатації і ремонту машин ”;

кандидат технічних наук, доцент Оборський Іван Леонідович, Київський національний університет технологій та дизайну, кафедра “Машин легкої промисловості”.

Провідна установа: Харківський науково-дослідний інститут технології машинобудування Державного комітету промислової політики України, м. Харків.

Захист відбудеться 17.03.2005р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.12 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою: 61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" (Харків, вул. Фрунзе, 21).

Автореферат розісланий 12.02.2005р.

_{Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Пермяков О. А.}

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Умовою ефективного використання машин і устаткування є високий рівень їх технічного обслуговування і ремонту, від якого залежить якість продукції і витрати на виробництво. Несвоєчасність обслуговування і ремонту веде до дострокового виходу з ладу устаткування, що в свою чергу, звичайно, приводить до порушення виробничого циклу. Тому перед ремонтними службами стоїть задача своєчасного, якісного і швидкого відновлення працездатності машин і агрегатів. Це можливо тільки при використанні сучасних технологій і методів організації виробничого процесу, що спираються на відповідну нормативну документацію.

В даний час при виконанні ремонту устаткування номенклатура й обсяг запасних частин і деталей, що поставляються в ремкомплекти, значно зменшилися, а вартість їх зросла. Тому неодмінною умовою розбирання вузлів при ремонті є збереження деталей з'єднань, що розбираються. Так, наприклад, при ремонті колісних пар залізничного транспорту ремкомплект роликових підшипників, що знімаються із шийок вісей, складав 60 - 65 % , тепер він скоротився до 25 - 30 %.

Особливо складні розбирання з'єднань з натягом, якщо вони великогабаритні або по конструкції не дозволяють використовувати механічні знімачі, а так само з'єднань, що, внаслідок важких умов експлуатації, стали нероз'ємними. Розбирання таких з'єднань відбувається з використанням нагрівання. Однак розробки в області застосування найбільш ефективного для розбирання з'єднань індукційного нагрівання носять фрагментарний і дослідний характер.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок досліджень зв'язаний з держбюджетною темою ДР № 0102U001859 “Наукові основи створення високоякісних технологій та обладнання з термовпливом в механоскладальному виробництві”, яка виконується в пріоритетному напрямку розвитку науки і техніки “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі” і виконанням госпдоговорів № 02-06, № 02-08 (Попаснянський ВРЗ, м. Попасна), №02-10-2, № 02-10-3 (Стрийський ВРЗ, м. Стрий), № 03-01 (Дарницький ВРЗ), м. Київ.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи - розробка продуктивної і зберігаючої технології розбирання з'єднань з натягом з використанням управляємого індукційного нагрівання і надійного устаткування для його реалізації.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

1. Проаналізувати типи з'єднань з натягом і класифікувати їх, виходячи з вимог розбирання, при яких використовується індукційне нагрівання.

2. На основі класифікатору з'єднань з натягом та технологічних заходів запропонувати схеми розбирання, які дозволяють уніфікувати операції на основі технологічного групування.

3. Виявити умови розбирання при нагріванні з визначенням параметрів, що лімітують якість, і побудувати теплову модель процесу, яка дозволяє визначати максимально припустиму швидкість індукційного нагрівання деталі.

4. Типізувати нагрівачі із соленоїдними індукторами відповідно до класифікації з'єднань.

5. Запропонувати і науково обґрунтувати модель надійності індуктору і на її основі розробити методику визначення надійності по малій кількості випробувань.

6. Розробити структуру типового нормативного документу на технологію розбирання з'єднань з натягом при індукційному нагріванні.

Об'єкт дослідження - технології розбирання з'єднань з термовпливом.

Предмет дослідження - технології розбирання з'єднань з натягом з використанням індукційного нагрівання.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на положеннях технології машинобудування, теорій надійності і теплопередачі, математичної статистики, математичного моделювання і стандартизації. Експериментальні дослідження виконувалися з використанням теорії планування експерименту і статистичної обробки даних, сучасної вимірювальної апаратури, дослідного і промислового устаткування.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі досліджень технології розбирання з'єднань з натягом з використанням індукційного нагрівання, аналізу параметрів якості технологічного процесу й індукційного устаткування розроблені:

- класифікатор з'єднань з натягом, що враховує методи роз'єднання деталей і способи розбирання, та класифікатор з'єднань, що розбираються з використанням індукційного нагрівання за критерієм складності процесу роз'єднання;

- уніфіковані операції розбирання з виділенням нормованих параметрів;

- модель індукційного нагрівання з'єднань, яка дозволяє розраховувати тепловий режим розбирання, що забезпечує збереження якості деталей;

- модель надійності індуктору з методикою її розрахунку по малій кількості випробувань.

Практичне значення отриманих результатів роботи полягає у використанні технології й устаткування для розбирання з'єднань при індукційному нагріванні у виробництві на Попаснянському ВРЗ, Стрийському ВРЗ і Дарницькому ВРЗ і складається в розробці методик розрахунку режимів нагрівання, надійності індуктору та проекту технічного матеріалу за технологією розбирання з'єднань з натягом при індукційному нагріванні.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові положення, які виносяться на захист, отримані автором самостійно на базі власних ідей та опрацювань. Здобувачем виконані поставлені задачі досліджень, розроблені і теоретично обґрунтовані методики їх рішення, систематизовані й оброблені результати. Зокрема, розроблені: класифікатор з'єднань з натягом, уніфіковані технологічні операції розбирання, модель надійності індуктору і на її основі методика визначення надійності, структура нормативного документу на технологію розбирання з'єднань з натягом при нагріванні, що дозволяє розробляти продуктивні економічні технологічні процеси. Постановка задач, теоретичні дослідження й аналіз результатів виконані разом з науковим керівником. У роботі наведені посилання на авторів і джерела при використанні відомих залежностей, експериментальних даних і наукових положень.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи повідомлені й обговорені на науково-практичній конференції молодих учених “Семковские чтения” (Харків, НТУ ”ХПІ”-2003), на 3-й міжнародній науково-практичній конференції “Якість, стандартизація і контроль: теорія і практика” (Ялта, 2003), Микрокад (Харків, 2004).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 наукових статей, у тому числі 6 статей у наукових фахових виданнях ВАК України і одна стаття в спеціалізованому виданні Росії.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаної літератури і додатків. Повний обсяг дисертації складає 152 сторінки з 42 рисунками, 11 таблицями і списком використаних джерел з 113 найменувань на 9 сторінках. Додатки складаються з 19 сторінок і включають 2 допоміжні таблиці, програми і результати розрахунків, акти, що підтверджують використання результатів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність розробленої наукової теми, сформульовані мета і задачі досліджень, визначена наукова новизна роботи і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі проведено аналіз науково-технічної літератури по темі дисертації, включаючи роботи Андрєєва Г. Я., Арпентьєва Б. М., Гащій Н. Б., Захарова М. В., Зєнкіна А. С., Оборського І. Л., Сєроштанова І. П., Холодкової А. Г., Шаблій О. М. та інших. Найбільш універсальним способом розбирання з'єднань з натягом є термічний спосіб з використанням швидкісного індукційного нагрівання струмами промислової частоти. Однак його розвиток стримується відсутністю уніфікованих технологій, що базуються на технологічності конструкцій з'єднань, які розбираються, досліджень по керуванню потужністю нагрівання в просторі, рішень, пов'язаних із цілісністю охоплюючих деталей, при швидкісному індукційному нагріванні.

Немає також моделей з оцінки надійності нагріваючих пристроїв, що враховують процеси старіння індуктору. Внаслідок чого індуктори експлуатуються без науково обґрунтованого гарантійного терміну. У цілому ж розробка технологічних процесів (ТП) і устаткування для промислових підприємств ведуться на основі попереднього досвіду й експериментів.

У другому розділі розроблені класифікатори з'єднань з натягом і схеми уніфікованих операцій для використання в ремонтному виробництві. Технологічний код основного класифікатора (табл. 1) застосовується для підбору і групування з'єднань по технологічній подібності та співвіднесення їх з різними методами і способами розбирання специфікованих складальних одиниць. Він так само дозволяє вибрати устаткування, підйомно - транспортні засоби і технологічне оснащення.

Таблиця 1 - Зведена таблиця класифікатора з'єднань з натягом

№ з/п	Класифікаційні ознаки	Кількість знаків коду
1 1.1 1.2 1.3	Ознаки, що характеризують специфіковану складальну одиницю або з'єднання Розмірна характеристика - габаритні розміри Маса складальної одиниці (з'єднання) Характеристика з'єднання Разом	3 1 3 7
2 2.1 2.2 2.3	Ознаки, що характеризують деталі, які входять у складальні одиниці або в з'єднання Розмірна характеристика - габаритні розміри Маса деталі Відносне розташування деталей у з'єднанні Разом	4 2 1 7
3 3.1 3.2	Ознаки, що характеризують методи роз'єднання деталей і способи розбирання з'єднань Методи роз'єднання деталей Способи розбирання з'єднань Разом Усього	1 1 2 16

Для з'єднань з натягом, що розбираються з використанням індукційного нагрівання, розроблений додатковий класифікатор (табл. 2). У його основу покладені три ознаки: форма охоплюючої деталі; ступінь доступності для засобів розбирання; коефіцієнти лінійного розширення матеріалів деталей, що входять у з'єднання.

Таблиця 2 - Класифікатор з'єднань по складності розбирання при індукційному нагріванні

Клас	Група	Підгрупа	Характеристика
			класу	групи
1	1	1	Охоплюючі деталі тіла обертання	З 'єднання відкриті
		2
		3
	2	1		З 'єднання напіввідкриті
		2
		3
2	1	1	Охоплюючі деталі не тіла обертання	З 'єднання відкриті
		2
		3
	2	1		З 'єднання напіввідкриті
		2
		3
3	1	1	Охоплюючі деталі корпуси	З 'єднання відкриті
		2
	2	1		З 'єднання напіввідкриті
		2

На основі класифікатора розроблені уніфіковані операції, які мають три ознаки (табл. 3): положення основної осі з'єднання при здійсненні розбирання (горизонтальне і вертикальне); базування з'єднання (базовою деталлю являється знімаєма ( що витягається) охоплююча, охоплювана або інша, що знаходиться на ній, деталь); наявність або відсутність силової дії на деталь, що знімається.

Зазначені ознаки погоджуються з класифікаційними ознаками з'єднань для розбирання з використанням індукційного нагрівання.

Таблиця 3 - Схеми розбирання з прикладами з'єднань

№ з/п	Найменування	Приклад виробу, що розбирається	Код напрямку розбирання по загальному класифікатору
1	Вертикальний демонтаж вала під дією ваги	Зубчасте колесо - вал, кулачок - розподільний вал двигуна	5
2	Вертикальний демонтаж вала під дією зусилля (нагору)	Бандаж - центр залізн. колеса	6
3	Вертикальний демонтаж втулки під дією ваги	Вал бортової передачі в зборі, робоче колесо - вал ротора живильного насоса	1
4	Вертикальний демонтаж втулки під дією зусилля (нагору)	Румпель - балер	2
5	Горизонтальний демонтаж вала вліво	Поршень - палець	7
6	Горизонтальний демонтаж вала вправо	Поршень - палець	8
7	Горизонтальний демонтаж втулки вліво	Фланець - вал, лабіринтне кільце - вал	3
8	Горизонтальний демонтаж втулки вправо	Фланець - вал, лабіринтне кільце - вал	4

Для розробки питання збереження деталей, що нагріваються, сформульовані умови теплового роз'єднання деталей з'єднання:

енергетична -

Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄ ,

де Q - теплова енергія, що витрачається на роз'єднання елементів виробу; Q₁ - теплова енергія, накопичена деталлю, що охоплює, до моменту початку утворення технологічного теплового зазору; Q₂- теплова енергія, яка необхідна для утворення технологічного теплового зазору; Q₃- енергія, передана охоплюваній деталі і не використана на утворення технологічного теплового зазору; Q₄- енергія, яка втрачається охоплюючою деталлю, у навколишньому середовищі;

температурна -

T_н [Т],

де [Т] - максимально припустима температура нагрівання;

тимчасова - _н [],

де _н - час нагрівання, [] - максимально припустимий час теплового імпульсу з другої умови роз'єднання деталей з'єднання.

Модель індукційного нагрівання з урахуванням глибини проникання струму побудована з використанням рівняння теплового поля

(1)

при крайових умовах ;

Тут - питома потужність джерела тепла; - коефіцієнт температуропровідності; , - питома теплоємність і питома вага матеріалу; - еквівалентна довжина елемента, що нагрівається, (товщина стінки втулки); - коефіцієнт теплообміну; - коефіцієнт теплопровідності.

Рішення в відповідності з методом Фур'є:

при U(0)= ₁( ) і . (2)

при W(0 ,)=0 ; W(L, )=0 ; W(x,0)=ц₀-U(x). (3)

Для (3) з урахуванням настилу струму P₀(x)=P₀exp(-2x/Д)

U(x)= , (4)

де C₂=T₁+Д²P₀/(4л) визначається з (4) при крайовій умові U₀=T₁;

C₁={-бД²P₀(1-e^-2L/Д)/(4л)-ДP₀e^-2L/Д/2-бT₁}/(л+бL) - постійна інтегрування з крайових умов (2) при x = L.

З (4) зі спрощеннями

T₂=T₁/(1+бL/л),

Де T₁- температура на початку елемента, що нагрівається, Т₂- температура наприкінці елемента.

Відхилення від стаціонарного рішення знаходимо з (3) у виді

,

де - постійна часу температуропровідності;

- - коефіцієнти розкладання стаціонарного рішення в ряд Фур'є.

Остаточно: , ураховуючи, що при тепловіддачі в навколишнє середовище нагрів визначається

,

знаходимо просторово - тимчасовий розподіл термодії при індукційному нагріванні, коли .

Потужність, при якій виключається неприпустима швидкість розігріву поверхневого шару металу деталі

,

де m - маса шару металу, що нагрівається.

При більш високій потужності фронт теплової хвилі йде з термічним ударом і в деталі виникають деформації, що приводять до незворотних змін у металі.

У третьому розділі запропоновано параметр оцінки технічного рівня індукційно-нагрівальних систем - тепловий ККД розбирання, який характеризує використання теплової енергії при роз'єднанні з'єднання з натягом

,

де P_min - мінімально необхідна потужність для розбирання виробу, що відповідає генеруванню енергії Q₁ і Q₂; P_Т - потужність, що втрачається у виді тепла Q₄; P_n - потужність, що йде на нагрівання виробу, включаючи генерування енергії Q₃ і нагрівання валу електромагнітними полями розсіювання.

Зміни, отримані теоретико-експериментальним шляхом: значення P_Т, P_n и P_min - сумарні втрати P_Т і P_n для D₁/D₂ =1,2 и D₁/D₂ =1,7 являються результатами дослідів, а для інших співвідношень D₁/D₂ вони теоретично розраховані. Для роз'єднання деталей з'єднання, яке відбувається при розширенні отвору на величину N+д, теоретично необхідна потужність P_P. В даному випадку для вибранного з'єднання величина N+д = 0,14 мм і P_P = 21 кВт, а фактично мінімальна потужність, яка споживається індуктором - P_min= 26 кВт, при поганій конфігурації, коли D₁/D₂ =1,8 P_min= 38 кВт.

На підставі узагальнення й аналізу конструкцій індукторів, використовуваних для розбирання різних типів з'єднань з натягом, запропоновано 6 типів індукторів і 2 типи їхнього керування. Типи індукторів охоплюють більшість з наявних видів з'єднань з натягом.

Надійність індукційного нагрівача розглянута як надійність соленоїдної котушки, оскільки вона являється основним елементом нагрівача. Котушка є об'єктом, який не підлягає відтворенню. Відмова індуктору відбувається через втрату міцнісних властивостей ізоляційного шару внаслідок механічних руйнувань від вібрацій, викликаних перемінним магнітним полем, нерівномірного і циклічного нагрівання й охолодження всього індуктору при його періодичному включенні. Т.ч. відмова настає в момент досягнення деякої площадки ДS критичної величини h_k, достатньої для електричного пробою між витками котушки. Це відповідає віяловій моделі втрати міцності. Вона припускає, що швидкість утрати міцності V є випадкова величина, а набір швидкостей відповідає кількості елементарних площадок ДS, що утримуються в ізоляції. Тоді робочий час ф життя індуктору визначає найбільша швидкість утрати міцності ДS_i, що відповідає першому процесові:

h_i(ф)=V_iф(i=1,2…...m) досягнення h_k

ф=h_k/V_max.

V>0; l>0; 01 ,

де Р - імовірність; l - масштабний параметр; б - параметр форми

Функція надійності при ф=min(ф₁, ф₂, … ф_m)=h_k/V_max

l(ф)=P(h_k/V_max>ф)=P(V_max<h_k/ф)= (5)

Функція надійності системи в цілому визначається виразом:

Для моделі (5) математичне очікування визначається за формулою:

де - гама-функція

Оскільки математичне очікування i-ої порядкової статистики T_(i) з виборки об'єму n визначається за формулою:

,

то у нашему випадку:

Застосуємо метод моментів з використанням порядкових статистик до оцінки параметрів моделі (5), вважаючи, що вибіркове середнє співпадає з математичним очікуванням () і математичне очікування першої порядкової статистики співпадає з мінімальним вибірковим значенням (першої порядкової статистики). Тоді маємо систему:

,

Звідси і , відкіля:

, (6)

Метод отримання незміщеної оцінки параметрів розподілення Вейбула полягає в наступному.

Розподілення i-ой порядкової статистики з виборки об'єму n має вид:

(7)

З формули (7) розподіл першої порядкової статистики має вид:

(8)

Модальне значення першої порядкової статистики знаходимо диференцируванням правої частини рівняння (8) і прирівнянням її до нуля:

Звідси отримуємо рівняння:

, (9)

рішення якого дає модальне значення першої порядкової статистики.

Для розподілення Вейбула:

; ;

З рівняння (9) маємо:

або

Звідси: і

Оскільки математичне очікування для розподілення Вейбула визначається по формулі , то, прирівнюючи математичне очікування середньому значенню , а модальне значення першій порядковій статистиці

lot3d(exp(-(t/2.5)^(1/a)),t=0..10,a=0..1);

Використовуючи різні методи на основі порядкових статистик, отримали три варіанти оцінок параметра форми і масштабного параметра.

; (12)

Провівши статистичний аналіз при обсягах вибірки n = 10, n = 30, n = 50 із заданими значеннями параметра форми б = 0,5; б = 0,7; б = 0,8 і масштабним параметром в=1, встановили, що відомі оцінки (12), отримані по методу максимальної правдоподібності, є зміщеними і мають досить велику дисперсію. Отримані оцінки (10) і (11) не зміщені і мають меньшу дисперсією в порівнянні з (6) і (12).

На підставі отриманих результатів була запропонована методика оцінки основної характеристики надійності г-процентного ресурсу:

1) по малій кількості випробувань n знаходимо вибіркове середнє значення ресурсу ;

2) знаходимо найменший ресурс (перша порядкова статистика);

3) по формулам (12), отриманим з використанням числових характеристик порядкових статистик для розподілу Вейбула, знаходимо і ;

4) знаходимо г-процентний ресурс по формулі: .

У четвертому розділі наведені експериментальні дослідження в лабораторних та виробничних умовах.

З'єднаннями для розбирання були тільки натурні зразки: 1) вал відомий гусеничної машини; 2) напівмуфта редуктора електропоїзда - вал; 3) лабіринтне кільце - вісь; 4) фланець - вал редуктора двигуна тепловоза; 5) робоче колесо - вал ротора живильного насоса; 6) поршень з пальцем і шатуном двигуна. При проведенні експериментів використовувалися прилади для виміру і запису температур, інструменти для вимірів радіальних переміщень внутрішніх і зовнішніх поверхонь деталей з'єднань, прилади для виміру струму, напруги, активної і повної потужності нагрівальних пристроїв.

Розрахункові параметри режимів нагрівання деталей з'єднань для розбирання задовільно збігаються з параметрами, отриманими дослідним шляхом при нагріванні виробів в експериментальних і дослідно-промислових нагрівачах. нагрівач соленоїдний індуктор

Розроблені на підставі теоретичних досліджень індуктори показали при перевірці експериментами в цілому гарні результати.

При розбиранні робочого колеса з валом ротора живильного насоса і розбиранні напівмуфти редуктора електропоїзда з валом створюється магнітне поле, змінне по часу та простору, що зображено на графіках.

У п'ятому розділі представлені розроблені технологічні принципи організації процесу розбирання з'єднань з натягом при індукційному нагріванні, які включають структури класифікаторів дефектів і керівного технічного матеріалу (КТМ). Структурна схема КТМ на розбирання з'єднань з натягом при ремонті з використанням індукційного нагрівання наступна:

1. Основні положення.

Технічні вимоги.

3. Характеристика способу розбирання з'єднань з натягом.

4. Види і методи контролю.

5. Вимоги безпеки.

Доцільно для типів з'єднань, які представлені в розробленому класифікаторі з'єднань, оформляти класифікатор можливих дефектів у виді слідуючої таблиці.

_{Таблиця 4 - Класифікатор можливих дефектів}

Позначення дефекту	Найменування	Основні причини виникнення	Норми бракування й способи усунення дефектів
1. Видимі
10
2. Невидимі
20
3. Зміщення
30

Розроблені рекомендації по створенню устаткування для індукційного нагрівання струмами промислової частоти на основі запропонованих типів індукторів і приведені описи конструкцій устаткування. Устаткування може бути зі стаціонарним або переносним індуктором для нагрівання під розбирання однієї або декількох деталей, з вертикально або горизонтально розташованим індуктором, з силовим приводом або без нього.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Сформульовані принципи створення високоефективних уніфікованих технологій та обладнання для розбирання з'єднань із натягом, які базуються на використанні управління потужністю нагріву в просторі і часі, класифікації з'єднань і типізації нагрівачів.

2. Збереженість деталей - їх форми та цілісності, вихідної твердості матеріалу при розбиранні з'єднань досягається дотриманням сформульованих 3-х умов і припустимого температурного режиму нагрівання, який обумовлений по розробленій тепловій моделі.

3. Запропонована класифікація з'єднань з натягом призначена для ремонтного виробництва та враховує ознаки, які характеризують специфіковану складальну одиницю або з'єднання, і ознаки, які характеризують деталі, що дозволяє групувати з'єднання по технологічній подобі і співвідносити їх із методами і засобами розбирання.

4. Розроблено класифікатор з'єднань з натягом, які підлягають розбиранню з використанням індукційного нагріву, що враховує форму і матеріал деталі, яка охоплює, і ступінь доступності до неї, на основі якого можна вибрати раціональну технологічну схему розбирання і тип індукційного нагрівача. Класифікатор включає 3 класи, 6 груп та 13 підгруп з'єднань.

5. Запропонована уніфікація операцій розбирання з використанням індукційного нагріву по ознаках положення основної вісі з'єднання, базування і напрямку розбирання. Уніфікація включає 8 схем операцій.

6. Розроблена теплова модель розбирання з'єднання з натягом, яка враховує нерівномірність розподілу температури по товщині стінки деталі, властивості матеріалу і тепловіддачу від деталі, що нагрівається. Модель дозволяє визначити максимальну швидкість нагрівання при збереженні якості деталей з'єднання.

7. Типізовані нагрівачі із соленоїдними індукторами, які дозволяють нагрівати деталі з'єднань, що охоплюють, найбільш поширених конструктивних форм. Типізація охоплює 6 типів нагрівачів.

8. Запропонована модель визначення надійності індукційних багатовиткових соленоїдних котушок, яка дозволяє по 3-5 випробуванням прогнозувати гама-процентний ресурс із імовірністю 0,95-0,99.

9. Узагальнення виконаних досліджень дозволило розробити структури типових нормативних документів для ремонтного виробництва, а також розробляти зберігаючі технологічні процеси та обладнання для індукційного нагріву під розбирання з'єднань з натягом.

10. На підставі виконаних досліджень розроблені і впроваджені в виробництво 3 технологічні процеси розбирання відповідальних з'єднань з натягом із відповідним обладнанням.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Зильбер А.А., Коваленко И.В. Классификатор для разборки соединений с натягом // Сборка в машиностроении, приборостроении. - Москва: “Машиностроение”. - 2002. - №2. - С. 30 - 33.

Здобувачем виконано аналіз методів і способів розбирання з'єднань та запропонована послідовність кодування з прикладом кодування розбирання колісної пари локомотиву.

2. Арпентьев Б.М., Коваленко И.В. Унификация операций разборки соединений с натягом на основе классификатора // Вимiрювальна та обчислювальна технiка в технологічних процесах. - Хмельницький: Технологічний університет Поділля. - 2002 - №2. - С. 179 - 181.

Здобувачем розроблені принципи уніфікації на основі групового

виробництва.

3. Созонов Ю.И., Трищ Р.М., Коваленко И.В. Качество технических систем для технологического индукционного нагрева // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - Харьков. - 2003. - №5.- С. 81 - 83.

Здобувачем проведене статистичне моделювання параметру форми і масштабного параметру.

4. Коваленко И.В., Грибиниченко В.Н. Оценка качества функционирования технологической системы // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - Харьков. - 2003. - №6. - С. 70 - 72.

Здобувачем одержано тепловий ККД розбирання, розглянуті багатопараметровий та послідовний контроль якості.

5. Коваленко И.В. Нормативное обеспечение технологии соединений с натягом при использовании нагрева в ремонте // Качество, стандартизация, контроль: теория и практика. - Киев: Материалы 3-й Международной научно-практической конференции. - 2003 - С. 91- 93.

6. Коваленко И.В. Индукционные установки для разборки ответственных соединений // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2004. - Вип 2(9) - С.105 - 110.

7. Романов С.В., Коваленко И.В. Надежность индукционно-нагревательного оборудования для критических технологий и его нормативное обеспечение. // Вимiрювальна i обчислювальна технiка в технологічних процесах. - Хмельницький: Технологічний університет Поділля. - 2003 - №2. - С. 222 - 226.

Здобувачем одержана методика розрахунку г-процентного ресурсу при малій кількості випробувань.

8. Коваленко И.В. Разборка соединений с натягом при индукционном нагреве. // Вісник національного технічного універсітету “ХПІ “. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ“. - 2004. - №28. - С.133 - 135.

АНОТАЦІЇ

Коваленко Ігор Віталійович. “Підвищення якості процесів розбирання з використанням термовпливу”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.02.08 - технологія машинобудування. Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2005.

Дисертація присвячена розробці теоретичних і практичних основ якісного розбирання з'єднань з натягом з використанням термовпливу.

У роботі розроблений класифікатор з'єднань з натягом по ознаках, що мають значення для ремонту, з системою технологічного коду. На основі цього класифікатора розроблений додатковий класифікатор з'єднань, що розбираються з використанням індукційного нагрівання, за критерієм складності процесу роз'єднання. На підставі додаткового класифікатора розроблені уніфіковані операції розбирання у виді 8 схем, по ознаці напрямку розбирання і використовуваного зусилля.

На основі рівнянь нестаціонарного теплового поля запропонована модель нагрівання деталі при експонентній зміні тепловиділення в матеріалі, з використанням отриманої постійної часу нагрівання, яка дозволяє визначати граничну швидкість індукційного нагрівання.

Запропонований параметр оцінки технічного рівня індукційно - нагрівальних систем - тепловий ККД розбирання, який характеризує використання теплової енергії при роз'єднанні з'єднання з натягом. Побудована фізико-математична модель безвідмовності роботи багатовиткового індуктора і запропоновані оцінки параметрів моделі, які можуть бути застосовні для малої кількості випробувань, та методика оцінки надійності індуктору.

Розроблені технологічні принципи організації процесу розбирання з'єднань з натягом при індукційному нагріванні, які включають структуру класифікаторів дефектів і КТМ.

Ключові слова: технологія, з'єднання, розбирання, натяг, нагрів, температура, якість, індуктор.

Коваленко Игорь Витальевич. “Повышение качества процессов разборки с использованием термовоздействия”. - Рукопись.

Диссертация на соискание степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08. - технология машиностроения. Национальный техничес-кий университет “Харьковский политехнический институт”, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена разработке теоретических и практических основ качественной разборки соединений с натягом с использованием термовоздействия.

В работе разработан классификатор соединений с натягом по признакам, имеющим значение для ремонта, с системой технологического кода. На основе этого классификатора разработан дополнительный классификатор соединений, разбираемых с использованием индукционного нагрева, по критерию сложности процесса разъединения. На основании дополнительного классификатора разработаны унифицированные операции разборки в виде 8 схем, по признаку направления разборки и используемого усилия. На основе уравнений нестационарного теплового поля предложена модель нагрева детали при экспоненциальном изменении тепловыделения в материале, с использованием полученной постоянной времени нагрева, позволяющая определять предельную скорость индукционного нагрева.

На основании обобщения и анализа конструкций индукторов, используемых для различных типов соединений с натягом, предложено 6 типов индукторов и 2 типа их управления. Типы индукторов охватывают большинство из имеющихся видов соединений с натягом. Они обеспечивают минимально возможный расход энергии и удобны в управлении.

Предложен параметр оценки технического уровня индукционно - нагре-вательных систем - тепловой КПД разборки, который характеризует использование тепловой энергии при разъединении соединения с натягом. Построена физико-математическая модель безотказности работы многовиткового индуктора и предложены оценки параметров модели, которые могут быть применимы для малого количества испытаний, и методика оценки надежности индуктора. Решена задача оценки гамма - процентной наработки до отказа при заданной гарантии ? по малому количеству испытаний n=5 на примере индукционного нагревателя для нагрева бандажей колесных пар.

Проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях и на производстве: Попаснянском, Стрыйском и Дарницком ВРЗ. Задачи экспериментов - выяснение правомерности некоторых предположений, принятых в теоретических исследованиях, определение достоверности теоретически полученных результатов путем их сравнения с независимыми опытными данными. Соединениями для разборки являлись только натурные образцы: 1) вал ведомый гусеничной машины; 2) полумуфта редуктора электропоезда - вал; 3) лабиринтное кольцо - ось; 4) фланец - вал редуктора двигателя тепловоза; 5) рабочее колесо - вал ротора питательного насоса; 6) цельнокатаное колесо, центр колесной пары - ось; 7) поршень с пальцем и шатуном двигателя. Расчетные параметры режимов нагрева деталей соединений для разборки удовлетворительно совпадают с параметрами, полученными опытным путем при нагреве изделий в экспериментальных и опытно-промышленных нагревателях.

Разработаны технологические принципы организации процесса разборки соединений с натягом при индукционном нагреве, которые включают структуру классификаторов дефектов и РТМ. Разработаны рекомендации по созданию оборудования для индукционного нагрева токами промышленной частоты на основе предложенных типов индукционных нагревателей.

Ключевые слова: технология, соединения, разборка, натяг, нагрев, температура, качество, индуктор.

Kovalenko Igor Vytalievych. "Improving the quality of sorting out processes using thermoaction". - Manuscript.

Dissertation on competition of graduate degree of engineering sciences candidate on speciality 05.02.08 (machine - building technology), National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov 2005.

Dissertation is devoted to development of theoretical and practical bases of high-quality sorting out of joints with interference, using thermoaction.

The classifier of joints with interference by keys, mattering for repair, with the system of technological code is developed in this work. On the basis of this classifier, the additional classifier of joints is developed, taken apart using induction heating, on criterion of complication of disconnection process. On the basis of additional classifier unified operations of sorting out are developed as 8 schemes by key of sorting out direction and used effort.

On the basis of equalizations of the unstationary thermal field, the model of detail heating at the exponential change of heating emission in material is offered, using got time of heating constant, allowing to determine maximum speed of induction heating. The parameter of estimation of technical level induction - heating systems is offered, heating efficiency of sorting out, characterizing the use of thermal energy at disconnection of joints with interference. The physics-mathematical model of no-failure operations multiwrap inductor working is built and estimations of model parameters, which can be use for a few of tests and method of estimation of inductor reliability are offered.

The technological principles of sorting out process organization with interference at induction heating are developed, which include the structure of defect classifiers and RTM. The recommendations on creating of equipment for induction heating by currents of industrial frequency on the basis proposed induction heaters are developed.

Key words: technology, joints, sort out, interference, heating, temperature, quality, inductor.

Размещено на Allbest.ru