Розширення технологічних можливостей вібраційного устаткування за рахунок створення умов обробки довгомірних деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.9.048

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

РОЗШИРЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ВІБРАЦІЙНОГО УСТАТКУВАННЯ ЗА РАХУНОК СТВОРЕННЯ УМОВ ОБРОБКИ ДОВГОМІРНИХ ДЕТАЛЕЙ

Спеціальність 05.03.01 - процеси механічної обробки,

верстати та інструменти

Романченко Олексій Володимирович

Чернігів - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі «Технологія машинобудування і інженерний консалтинг» Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, м. Луганськ.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Лубенська Людмила Михайлівна, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Луганськ, професор кафедри «Технологія машинобудування і інженерний консалтинг».

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Усов Анатолій Васильович Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, завідувач кафедри «Вища математика №2»;

кандидат технічних наук, доцент Тарасюк Анатолій Петрович, Українська інженерно-педагогічна академія, м. Харків, перший проректор з навчальної роботи, завідувач кафедри «Металорізальне обладнання та транспортні системи».

Захист відбудеться «09» червня 2011 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 79.051.02 у Чернігівському державному технологічному університеті за адресою: 14027, м. Чернігів, вул. Шевченка, 95.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Чернігівського державного технологічного університету.

Автореферат розісланий «05» травня 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради А.М. Єрошенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сьогоднішній день одним з шляхів розвитку машинобудування є виготовлення деталей машин високої якості, що, в свою чергу, вимагає удосконалення процесу їх обробки, особливо на фінішних операціях. Серед продуктивних методів, що здійснюють обробні, а також зачисні операції, має місце вібраційний метод обробки, який характеризується забезпеченням високої якості оброблених поверхонь і широкою універсальністю вібраційного верстата. Проте застосування вібраційної обробки (ВіО) для довгомірних деталей обмежене через їхню нерівномірну обробку, пов'язану зі складністю забезпечення стабільного циркуляційного руху, а також із-за великої металоємності конструкції довгомірних вібруючих контейнерів. Відповідно до цього актуальним науково-технічним завданням вібраційної обробки є розробка методів, що сприяють розширенню її можливостей за рахунок ефективної обробки довгомірних деталей шляхом використання синхронно працюючих приводних двигунів і застосування для даних контейнерів композиційних матеріалів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до тем: «Проведення досліджень і розробка процесу полірування робочої поверхні кульової замкової арматури» № ДР0108U010164; «Підвищення терміну експлуатації деталей агрегату вібраційного буріння АВБ-2М на верстатах без жорсткого кінематичного зв'язку у вільних абразивах», № ДР0109U009026 і з міжнародною комплексною науковою програмою «Вібротехнологія» (Росія).

Мета і завдання дослідження: розширення технологічних можливостей вібраційного устаткування з U-образною формою контейнерів за рахунок створення умов обробки довгомірних деталей навалом і стабільного циркуляційного руху робочого середовища шляхом синхронізації приводу верстата.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні основні задачі:

- визначення типу деталей, які можна обробляти на вібраційних верстатах навалом;

- визначення умов, за яких забезпечується умовно детермінований рівномірний процес руху робочого середовища за всім довгомірним контейнером;

- вибір і розрахунок системи стійкої синхронізації віброзбудників досліджуваного вібраційного верстата для забезпечення рівномірного переміщення робочого середовища при обробці довгомірних деталей;

- визначення функціонального зв'язку між розмірами і параметрами двигунів для вибору його раціонального розміру при конструкторській розробці верстата;

- вибір засобів контролю для визначення руху контейнера;

- розробка засобів для зниження металоємності контейнера вібраційного верстата.

Об'єкт дослідження. Процес вібраційної обробки в U-образних контейнерах вібраційних верстатів.

Предмет дослідження. Умови і закономірності процесу віброабразивної обробки довгомірних деталей навалом в U-образних контейнерах.

Методи дослідження. Дисертація базується на наукових положеннях теорії вібраційної обробки, механіки сипких середовищ, викладених в роботах вітчизняних і зарубіжних вчених. Результати, висновки і рекомендації підтверджені натурними експериментами. Достовірність теоретичних досліджень підтверджена практичним використанням відповідних результатів. При виконанні досліджень використовувався програмний комплекс SolidWorks.

Наукова новизна отриманих результатів:

- визначені умови стійкого руху робочого середовища в U-образних контейнерах при обробці довгомірних деталей навалом, що забезпечують рівномірну обробку, і сформульовані вимоги до системи приводів віброверстата;

- отримані аналітичні залежності вертикальної та горизонтальної складових амплітуд коливань контейнера від його довжини, що дає можливість обґрунтовано визначати місце установки віброзбудників за довжиною контейнера;

- обґрунтований і розроблений метод контролю за просторовим рухом U-образного контейнера віброверстата, що дозволяє управляти процесом обробки довгомірних деталей навалом.

Практичне значення отриманих результатів:

- запропоновані нові комплексні конструктивно-технологічні методики з розширення можливостей вібраційного методу у сфері обробки довгомірних деталей;

- запропонована методика розрахунку для вибору раціонального розміру приводу верстата;

- розрахований, виготовлений і апробований довгомірний контейнер з композиційного матеріалу для обробки довгомірних деталей;

- на підставі проведених досліджень запропонований ряд пристроїв, що забезпечують вібраційну обробку довгомірних деталей.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень упроваджені у виробництво на підприємстві МСНВП «Клен» (м. Луганськ).

Особистий внесок здобувача. Основні положення і результати, які виносяться на захист дисертаційної роботи, отримані здобувачем самостійно. Постановка завдань дослідження і аналіз деяких результатів виконані з науковим керівником (і частково із співавторами публікацій).

Апробація роботи: міжнародна науково-технічна конференція «Динаміка і міцність машин, будинків, споруд» (Полтава, 2009 р.); IХ міжнародна науково-технічна конференція «Вібрації в техніці і технологіях» (м. Вінниця, 2009 р.); Всеукраїнська міжвузівська науково-технічна конференція (м. Суми, 2010 р.); міжнародна науково-технічна конференція «Методи оздоблювально-зміцнюючої і стабілізуючої обробки ППД в технології виготовлення деталей машин, приладів і інструментів» (м. Ростов-на-Дону, 2010 р.); наукова конференція професорсько-викладацького складу і наукових співробітників Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля «Наука» (м. Луганськ, 2009, 2010 рр.).

Публікації. Основний зміст дисертації відображений у 21 науковій праці, з них 1 монографія, 20 наукових статей, 15 з яких опубліковані в спеціалізованих виданнях, які входять в перелік ВАК України, подано заявку на корисну модель.

Структура і об'єм. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків і рекомендацій, 5 додатків, списку використаних джерел (135 джерел). Повний зміст роботи викладений на 203 сторінках машинописного тексту, з них 159 сторінок основного тексту, 17 сторінок додатків, 15 сторінок списку використаних джерел, 12 повних сторінок з рисунками і таблицями (10 сторінок з рисунками, 2 сторінки з таблицями).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність вибраної теми дисертації, сформульована мета і основні завдання досліджень, визначені об'єкт і предмет досліджень, сформульовані наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, приведена інформація з апробації, структури і об'єму роботи, особистий внесок автора в дослідженні проблеми.

Перший розділ присвячений аналітичному огляду літературних джерел вітчизняних і зарубіжних авторів (А.П. Бабічева, М.Ю. Шаїнського, І.М. Карташова, П.С. Берника, Б.Я Опирського., П.Д. Денисова та інш.), в яких розглядався процес ВіО деталей. У розділі проведений аналіз вібраційних верстатів і вузлів, з яких вони складаються, зокрема приділена особлива увага приводу верстата. При цьому встановлено, що відсутні комплексні дослідження, що забезпечують стабільну синхронну роботу віброзбудників саме в цьому виді устаткування.

Встановлені причини, що обмежують обробку певних типів деталей і показані можливі методи їх усунення, а також запропоновані схеми класифікації деталей.

На підставі проведеного аналізу показано, що вібраційна обробка довгомірних деталей стримується через відсутність обґрунтування методики вибору вузлів верстата, а саме контейнера, із забезпеченням його жорсткості при одночасному зниженні металоємності і рівномірної передачі збурюючого зусилля від віброзбудника масі завантаження.

У другому розділі відповідно до поставлених задач дослідження приведені методологія і методика, як сукупність прийомів, які дозволять розкрити логіку процесу дослідження.

Експериментальні дослідження проводилися на верстатному устаткування НДЛ «ОВА» СНУ ім. В.Даля - вібраційних верстатах з U-образними контейнерами різних об'ємів з одним або декількома віброзбудниками без синхронізації і з примусовою синхронізацією.

В дослідженнях використовувалися робочі середовища, що застосовуються провідними світовими виробниками.

Для проведення експериментальних досліджень були розроблені методики визначення продуктивності процесу і якості оброблюваних поверхонь зразків і деталей, стану устаткування і контролю за поведінкою робочого середовища.

Ефективність обробки встановлювалося шляхом зважування деталей і зразків до і після обробки. Шорсткість поверхневого шару деталей і зразків вимірювали за допомогою портативного приладу TR 100. Визначення стану контейнера під навантаженням визначалося за допомогою тензодатчиків. Моделювання поведінки обичайки контейнера під навантаженням проводилося в середовищі SolidWorks.

У третьому розділі виконано розрахунок основних вузлів вібраційного верстата.

Розглядається задача визначення необхідного числа віброзбудників і відстані між ними для забезпечення необхідного режиму віброобробки довгомірних деталей.

При віддаленні від віброзбудника величини амплітуд коливань уздовж контейнера (Х_m, Y_m) та амплітуда кутового коливання (Ф_m) зменшуються. Характер зменшення величин залежить від лінійних розмірів перетину і від відстані між віброзбудником і точкою спостереження z. Теоретичний розрахунок цих залежностей достатньо складний, оскільки виконується шляхом чисельного розв'язання рівняння Лапласа в тривимірному просторі. Результати розрахунку можуть бути використані лише для одного контейнера, тому пропонується застосувати метод планування експерименту.

Амплітуда Х_m і Y_m (м) коливань уздовж контейнера змінюється таким чином:

; . (1)

При малих значеннях z (м) функції X_m(z), Y_m(z) можна розкласти в ряд і обмежиться двома членами ряду:

; . (2)

Величини коефіцієнтів загасання k_x і k_y (м-¹) визначаються так - на відстані, наприклад, z=0,5 (м) вимірюються амплітуди коливань:

; ; (3)

; . (4)

Тому вважається, що амплітуди коливань за двома координатами представляються у наступному вигляді:

; , (5)

тобто амплітуда коливань за довжиною контейнера зменшується.

Величина коефіцієнтів k_x, k_y залежить від лінійних розмірів поперечного перетину контейнера та від його маси. Ця залежність встановлюється експериментально за допомогою планування експерименту:

k_x=k_x(а,b,m); k_у=k_у(а,b,m), (6)

де а, b - ширина і висота контейнера (м);

m - маса контейнера на одиницю довжини (кг).

Апріорна інформація вказує на те, що залежність функцій k_x, k_y від параметрів а, b, m носить нелінійний характер і що їх дія носить однобічну спрямованість. Тому надалі використовується план другого порядку. Кодовані значення х₁, х₂, х₃ розраховуються за наступними формулами:

; ; , (7)

де а_ном, b_ном, m_ном - основний рівень величин а, b, m;

а, b, m - інтервал варіювання а, b, m.

У таблиці 1 наведені величини чинників і їх варіювання.

Таблиця 1. Таблиця чинників

Чинники	а, м	b, м	m, кг
Основний рівень	0,6	0,85	600
Інтервал варіювання	0,3	0,4	500
Верхній рівень	0,9	1,25	1100
Нижній рівень	0,3	0,45	50
Кодоване значення чинників	х1	х2	х3

Для розрахунку лінійних коефіцієнтів регресії складається матриця планування трьохфакторного експерименту.

В якості композиційного плану матриці планування застосовується Box-Behnken план.

Ортогоналізація матриці планування здійснюється перетворенням квадратичних членів:

. (8)

Враховуючи (8), запишемо:

. (9)

Коефіцієнти апроксимуючого полінома b_i знаходяться шляхом розв'язання системи лінійних рівнянь, заданої в матричній формі, з рівнем значимості 95%.

В результаті отримуємо апроксимуючі поліноми:

,(10)

.(11)

Проведено вибір приводу для довгомірних вібраційних верстатів, аналіз і вибір системи синхронізації електроприводу довгомірних вібраційних верстатів. При цьому співвідношення площі перетину контейнера і квадрата його довжини оцінюється коефіцієнтом подовження (k_д), який знаходиться в межах

. (12)

Практикою встановлено, що при k_д4 потрібне збільшення жорсткості контейнера, коли як електромеханічний привід використовувати один електродвигун. Причому потужність електродвигуна зростає прямо пропорційно коефіцієнту k_д. Використовувати декілька дебалансних механізмів за довжиною контейнера на одному валу вкрай небажано, оскільки при передачі значних крутних моментів і більшій довжині валу може виникнути неприпустиме скручування валу. Тому пропонується використовувати систему, що складається з декількох електродвигунів з окремими дебалансними механізмами, що працюють синхронно, яку прийнято називати «електричним валом».

Система «електричного вала» з допоміжними асинхронними машинами є найбільш надійною, простою, що практично задовольняє вимозі рівності швидкостей всіх вхідних в систему валів, як при стаціонарному, так і при всякого роду перехідних процесах, при цьому така система, як спосіб синхронізації віброзбудника вібраційного устаткування застосовується вперше. Механічні властивості такої системи цілком аналогічні властивостям жорсткого валу, що сполучає дебалансні механізми вібраційних верстатів.

Математичні залежності для моментів допоміжних машин М₁, М₂ (Н·м), що працюють в системі електричного валу, для випадку, коли допоміжні машини обертаються по полю головних двигунів мають наступний вигляд:

;

. (13)

На підставі формул зрівняльних моментів (13) розраховані залежності зрівняльних моментів від кута неузгодження для різних значень ковзання S.

Оскільки при малих ковзаннях допоміжні машини розвивають малі моменти, а при великих ковзаннях величина моментів зростає, необхідно, щоб допоміжні машини включалися так, щоб їх вали оберталися проти поля головних двигунів і працювали при ковзаннях, близьких до оптимальних.

Коли допоміжна машина ВД1 є двигуном, а машина ВД2 - генератором, моменти допоміжних машин визначаються наступним чином:

;

. (14)

Із співвідношень (14) видно, що зрівняльний момент допоміжної машини залежить від двох змінних: ковзання S і кута неузгодження .

Потім визначаються значення кутів неузгодження, при яких моменти будуть максимальними:

; . (15)

В результаті маємо:

; . (16)

Після підстановки (16) в (14) виходить:

;. (17)

Для стійкої роботи «електричного вала» найбільш істотним є не абсолютне значення моментів допоміжних машин, а їх різниця, оскільки саме вона визначає здатність вирівнювати навантаження головних приводних двигунів: вібраційний верстат довгомірний обробка

. (18)

Механічна характеристика двигуна визначається за формулою

. (19)

Величина М_к дорівнює:

. (20)

Для визначення величин S_к і , що входять в (19), складається система рівнянь відносно S_к і

;, (21)

де М_п - пусковий момент двигуна, М_н - номінальний момент двигуна, при цьому ковзання задається у інтервалі 0S1.

Як допоміжні асинхронні машини вибираються однакові асинхронні двигуни з фазним ротором серії АК, призначені для роботи в нормальних умовах навколишнього середовища в тривалому режимі. Потужність допоміжних двигунів вибирається рівною потужності головних двигунів.

Електромагнітна активна потужність виражена через ККД електричної машини:

. (22)

Після виконання перетворень, при яких враховується, що 1, виходить

. (23)

У цьому розділі встановлений функціональний зв'язок між розмірами і параметрами асинхронних електричних машин (ЕМ), встановлена залежність густини струму - j, магнітної індукції - B, частоти - f від узагальненого геометричного параметра в різних діапазонах потужностей, що дозволяє встановити функціональний зв'язок між електромагнітною потужністю і потужністю втрат від узагальненого лінійного розміру ЕМ.

Також у третьому розділі представлена система контролю динаміки руху довгомірного контейнера, яка дозволяє контролювати стабільність процесу обробки, оскільки рух контейнера формує рух самого робочого середовища.

Джерелом постійного магнітного поля є магніт 2, закріплений на немагнітній прокладці 3. Датчик має П-образний магнітопровід 4, який має повітряний проміжок, в якому розміщений модулятор 5. При переміщенні датчика щодо постійного магніту в сердечнику змінюється магнітний потік, який вимірюється за допомогою модулятора.

Датчик вимірює горизонтальні рухи контейнера та вертикальні переміщення контейнера. Датчик вимірює амплітуду коливань і частоту коливань контейнера.

У четвертому розділі представлені результати експериментальних досліджень впливу конструкторсько-технологічних особливостей устаткування на процес вібраційної обробки довгомірних деталей.

Проведені дослідження поведінки деталей різних форм і розмірів, а також поведінки всієї маси завантаження при різному числі і розташуванні віброзбудників. Вивчався стан контейнерів різної довжини, під впливом динамічного навантаження.

Встановлено, що великогабаритні масивні циліндричні деталі з внутрішньою порожниною, з розмірами що перевищують 1/3 ширини контейнера можуть успішно оброблятися на вібраційних верстатах з U-образною формою контейнера за наявності стійкого циркуляційного руху робочого середовища у подовжньому і поперечному перетинах контейнера. В процесі обробки такі деталі займають положення в центрі контейнера, на відміну від дрібних і середніх деталей, що рухаються у стінок.

Визначені характери циркуляційного руху деталей, встановлена можлива кількість одночасно оброблюваних однакових деталей в контейнері U-образного типу залежно від їхнього діаметру і розмірів самого контейнера.

Експериментальним шляхом визначено, що об'ємна частка одночасно оброблюваних довгомірних деталей в контейнері, при якій забезпечується наявність стійкого циркуляційного потоку, рівна об'ємній частці, встановленої для середніх і дрібних деталей, і складає 20% від об'єму завантаження. Встановлено, що за наявності стійкого циркуляційного потоку, в якому сумарний об'єм деталей, симетричних в подовжньому перетині, складає 20% від загального об'єму маси завантаження, характеристики робочого середовища не впливає на рух маси завантаження.

Шорсткість поверхні зразків деталей до і після обробки приведені в таблиці 2.

Таблиця 2. Шорсткість поверхні оброблюваних зразків деталей до і після обробки, мкм

Шорсткість поверхні	Обробка у АН-2	Обробка у ПТ-20	Обробка у фарфорових кулях
	До	Після	До	Після	До	Після
Подовжня	1,03	0,6-0,9	1,92	0,6-0,9	0,6-0,9	0,53
Поперечна	2,0	0,65-0,75	1,55	0,6-0,7	0,65-0,75	0,51

В результаті аналізу руху труб через прозору стінку виявлено, що довгомірні деталі реагують на нерівномірний розподіл навантаження і різний матеріал футеровки торцевих стінок.

В результаті аналізу поведінки робочого середовища в контейнерах з різними геометричними параметрами виявлено, що при обробці в контейнері із співвідношенням довжини і ширини 1:2, з одним віброзбудником, навантаження, що передається від нього, рівномірне уздовж всієї його подовжньої осі.

На верстаті, у якого контейнер має співвідношення ширини до довжини більше 1:4 і встановлено два несинхронізованих віброзбудника, спостерігається нерівномірність розподілу навантаження, що виражається в нерівномірному русі і підйомі робочого середовища в процесі роботи верстата.

В результаті аналізу навантажених елементів конструкції вібруючих контейнерів при моделюванні в SolidWorks встановлено, що конструкція U-образного контейнера із співвідношенням ширини до довжини 1:2 достатньо міцна і в ній не присутні критичні деформації, а конструкція 100-літрового контейнера із співвідношенням ширини до довжини 1:4 і двома несинхронізованими віброзбудниками не володіє необхідною жорсткістю - її стінки деформуються, що приводить у свою чергу до зміни руху робочого середовища.

Для усунення цього негативного ефекту було збільшено число ребер жорсткості і/або їх товщину, але у такому разі відбувалася деформація плити, на якій були розташовані віброзбудники, що відповідно вимагало збільшення її товщини, проте це привело не тільки до збільшення маси контейнера, але і до небажаних деформацій в стінках контейнера. Ефективним рішенням описаної проблеми з'явилося застосування віброзбудників з рівним перерозподілом навантаження, за рахунок синхронізації віброзбудників, а також застосування контейнера з композиційних матеріалів, що дозволило підвищити його жорсткість з одночасним зменшенням загальної металоємності верстата.

У п'ятому розділі проведено розрахунок схеми контейнера, виробленого з композиційних матеріалів. Експериментальним шляхом встановлена товщина матеріалу, з якого набирають пакет стінки контейнера, що задовольняє як технологічним, так і силовим вимогам. Як матеріал контейнера вибраний склопластик на основі термореактивних смол і склотканини. Матеріалом, що пов'язує, вибрана поліефірна смола, а як склоармуючий матеріал - склорогожка ТР-0,7 і склотканина TС-T1, при цьому встановлено, що у складі композиції повинно бути не меншого 42,5% склорогожки від загальної кількості матеріалу, що армує. Проведений масовий розрахунок контейнера. Відпрацьована технологія процесу виготовлення контейнера, на основі склоармуючого матеріалу і епоксидного компаунда.

Експериментальним шляхом підтверджено, що контейнер, виготовлений з склопластику, забезпечує збільшену на 10,5% - 15,5% звукопоглинальну здатність, чим аналогічний, виготовлений з металу, на всіх частотах, при сигналах синусоїдального, прямокутного і трикутного типу.

В роботі розроблено: класифікатор довгомірних деталей, спроектовано верстат для обробки довгомірних деталей з системою синхронізації віброзбудників, контейнером з композиційних матеріалів, а так само системою контролю його основних параметрів; також запропоновані конструкції пристосувань для вібраційної обробки різних довгомірних деталей, наведено алгоритм розрахунку основних елементів вібраційного верстата.

Результати досліджень у вигляді розробки вібраційного устаткування і технологічного процесу обробки довгомірних деталей упроваджені на МСНВП «Клен» (м. Луганськ) з підвищенням продуктивності процесу на 30% і річним економічним ефектом 41256 грн.

ЗАГАЛЬНІ ВИВОДИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

У дисертаційній роботі вирішено науково-практичне завдання розширення технологічних можливостей вібраційних верстатів з U-образною формою контейнерів за рахунок обробки довгомірних деталей навалом.

Основні висновки по роботі наступні:

1. На основі аналізу літературних джерел і виробничого досвіду встановлені причини, що обмежують обробку певних типів деталей і показані можливі методи їх усунення. Встановлено, що вібраційна обробка є ускладненою для довгомірних деталей, зважаючи на складність забезпечення рівномірної обробки деталей в подовжньому перетині, і створення контейнерів великої довжини із-за їх високої металоємності.

2. Встановлено, що для рівномірної обробки довгих деталей необхідною умовою є рівномірний стійкий циркуляційний потік робочого середовища за всім продовжнім перетином контейнера, досягнення якого можливо тільки при синхронізації приводу вібраційного верстата і достатньої жорсткості самого контейнера. Це підтверджено розрахунками механічних напружень, переміщення і деформації контейнерів різних розмірів в середовищі SolidWorks. Також встановлено, що характеристики абразивної гранули не впливає на траєкторію руху оброблюваних деталей, що дозволяє обробляти довгомірні деталі в робочих середовищах різних форм. Кількість одночасно оброблюваних деталей складає 20% об'єму завантаження, що відповідає загальноприйнятому об'єму при обробці деталей середніх і дрібних розмірів.

3. Отримані аналітичні залежності вертикальної та горизонтальної складових амплітуд коливань контейнера від його довжини, які дають можливість обґрунтовано визначати місце установки віброзбудників за довжиною контейнера.

4. Для синхронізації приводу вібраційного верстата використовується система по схемі «електричного валу» із застосуванням як головних двигунів - асинхронних з короткозамкненим ротором, і як допоміжних двигунів - з фазним ротором, яка є достатньо керованою, простою, економічною. Застосування даного рішення стабілізує рівномірний рух маси завантаження в поперечному і подовжньому перетинах контейнера. При амплітуді А=2 мм, частоті f=37 Гц і рівномірної швидкості руху робочого середовища завдяки синхронізації висота її підйому за всією довжиною контейнера складає 30 мм.

5. Розроблена методика розрахунку стійкості роботи системи синхронізації приводу вібраційного верстата, яка дозволяє з достатньою точністю визначити кути неузгодження між двигунами і обґрунтовано вибрати потужність двигунів.

6. Визначена функціональна залежність між лінійними розмірами електродвигунів асинхронного типу і їх потужністю, ковзанням і к.к.д., що дає можливість обґрунтовано вибирати геометричні розміри електроприводу вібраційних машин з синхронним електроприводом типу «електричний вал». Розроблена методика вибору потужності електродвигунів приводу вібраційної машини, а також оптимізації його розмірів за критерієм мінімальної маси.

7. Запропонований метод контролю динаміки руху контейнера при вібраційній обробці, заснований на застосуванні групи магнітомодуляційних датчиків, розташованих у корпусі контейнера, який дозволяє вимірювати вертикальне і горизонтальне переміщення контейнера, а також вимірювати амплітуду, частоту і прискорення руху контейнера.

8. Розроблено технологічний процес виготовлення контейнера на основі епоксидного сполучного і скломатеріалів, маса якого на 70% нижче за масу контейнера такої ж місткості з металу, а здатність поглинати звук на 10,5-15,5% вище, що сприяє комфортнішим умовам роботи оператора.

9. Розроблені практичні рекомендації з обробки довгомірних деталей на вібраційних верстатах із застосуванням розроблених технічних рішень, що підвищують ефективність цієї обробки, які у вигляді технологічного процесу і устаткування упроваджені на МСНВП «Клен» (м. Луганськ).

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Молчанов Д.В. Расширение технологических возможностей вибрационной обработки / Д.В. Молчанов, Л.А. Лисенко, А.В. Романченко // Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво: тези доповідей VII всеукраїнської молодіжної наук.-техн. конф. 29 - 31 жовтня 2007 р. - Одесса, 2007. - С. 29 - 30.

Здобувачем проведена обробка партії деталей пробок кульових кранів.

2. Калмыков М.А. Повышение производительности вибрационной обработки / М.А. Калмыков, Л.М. Лубенская, Г.Л. Мелконов, А.В. Романченко // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - 2007. - №7 (113) частина 1. - С. 141 - 151.

Здобувачем проведений аналіз патентних джерел з вібраційної обробки.

3. Волков И.В. Математическое моделирование движения пограничного слоя рабочей среды при вибрационной обработке / И.В. Волков, М.А. Калмыков, А.В. Романченко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - 4/5 (28). - С. 81 - 89.

Здобувачем проведений чисельний розрахунок отриманих рівнянь.

4. Лубенская Л.М. Вибрационная обработка деталей сферической формы / Л.М. Лубенская, Д.В. Молчанов, А.В. Романченко // Вібрації в техніці та технологіях. - 2007. - №3 (48). - С. 49 - 52.

Здобувачем оброблені результати експериментальних досліджень.

5. Калмыков М.А. Влияние поверхностно-активных веществ на формирование качества поверхности при виброполировании / М.А. Калмыков, Л.Г. Колодяжная, Г.Л. Мелконов, А.В. Романченко // Ресурсо зберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: зб. наук. пр. - Луганськ: вид-во СНУ ім. В.Даля, 2008. - С. 109 -115.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження з впливу поверхнево-активних речовин на формування поверхні деталі.

6. Колодяжная Л.Г. К вопросу совмещения термодиффузионного цинкования и пассивирования покрытия изделий / Л.Г. Колодяжная, Л.А. Лысенко, А.В. Романченко // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»: зб. наук. пр. Тематичний випуск: Технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ «ХПІ».- 2008. - №23. - С. 49 - 55.

Здобувачем проведений аналіз існуючих методів цинкування.

7. Калмыков М.А. Особенности вибрационной обработки длинномерных деталей / Калмыков М.А., Лубенская Л.М., А.В. Романченко // Вібрації в техніці та технологіях. - 2008. - №3 (52). - С. 40 - 44.

Здобувачем проведений аналіз руху довгомірних деталей різних розмірів в робочому середовищі віброустановки.

8. Колодяжная Л.Г. Пассивирование поверхности сталей при вибрационной механохимической обработке / Л.Г, Колодяжная, Л.А. Лысенко, А.В. Романченко // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - 2008. - №6 (124), частина 1. - С. 203 - 209.

Здобувачем оброблені результати експериментальних досліджень і представлені в статті у вигляді таблиць і графічних залежностей.

9. Лубенская Л.М. Анализ методов подготовки деталей под защитные и декоративные покрытия / Л.М. Лубенская, Д.В. Молчанов, А.В. Романченко. // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - 2008. - №6 (124), частина 2. - С. 143 - 146.

Здобувачем проведений порівняльний аналіз методів підготовки деталі під захисні декоративні покриття.

10. Мелконов Г. Л. Расширение технологических возможностей вибрационной обработки деталей «в навал» / Г. Л. Мелконов, Е. В. Нечай, А. В. Романченко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - 4/1 (34). - С. 15 - 18.

Здобувачем проаналізовані особливості обробки плоских деталей навалом.

11. Калмыков М.А. Расширение технологических возможностей вибрационного оборудования без жесткой кинематической связи между элементами системы СПИЗ/ М.А. Калмиков, А.В. Романченко, С.Н. Ясуник // Новітні технології в машинобудуванні: металообробка, інструмент, реновації: зб. наук. пр. - Маріуполь: ПДТУ. - 2008. - С.53 - 61.

Здобувачем проведений патентний пошук по вибору устаткування для обробки довгомірних деталей.

12. Бранспиз Е.В. Обработка крупногабаритных деталей в вибрационных контейнерах / Е.В. Бранспиз, Д.В. Молчанов, А.В. Романченко // Вопросы вибрациооной технологии: межвуз. сб. науч. ст. - Ростов-на-Дону: издательский центр ДГТУ, 2009. - с. 81 - 84.

Здобувачем проведені дослідження по обробці великогабаритних деталей.

13. Бурлакова Г.Ю. Расширение технологических возможностей универсального вибрационного оборудования / Г.Ю. Бурлакова, Л.М. Лубенская, А.В. Романченко // Галузеве машинобудівництво: зб. наук. пр. - 2009. - 3 (25) том 1.- С. 36 - 39.

Здобувачем проведені експериментальні дослідження по вивченню поведінки довгомірних деталей, що обробляються на вібраційному устаткуванні навалом.

14. Романченко А.В. Вибрационная обработка длинномерных деталей. / А.В. Романченко // Машинобудування очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво. Збірник тез доповідей. - 2009. - С. 31.

Здобувачем розглянуті питання вібраційної обробки довгомірних деталей.

15. Калмыков М.А. К вопросу выбора приводного двигателя вибромашин / М.А. Калмыков, А.В. Романченко, В.В. Яковенко // Восточноевропейский журнал передовых технологий.-2010.-5/7(47).- С. 45 - 51.

Здобувачем проведені розрахунки з визначення лінійних розмірів вібраційного устаткування залежно від потужності приводу.

16. Дзей С.Е. Вибрационная обработка длинномерных деталей / С.Е. Дзей, А.В. Романченко // Вібрації в техніці та технологіях. - 2010. - №2 (58). - С. 185 - 204.

Здобувачем проведений аналіз існуючих класифікацій деталей, що підлягають вібраційній обробці.

17. Калмыков М.А. Поведение рабочей среды в контейнерах вибрационных станков / М.А. Калмыков, С.Н. Ясуник, А.В. Романченко // Вібрації в техніці та технологіях. - 2010. - №3 (59). - С. 38 - 42.

Здобувачем проведений аналіз поведінки робочого середовища у верстатах з одним або декількома віброзбудниками.

18. Кашура М.А. Особенности проектирования и мониторинга вибрационных технологических машин / М.А. Кашура, Д.В. Молчанов, А.В. Романченко // Вопросы вибрационной технологии: межвуз. сб. науч. ст. - Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2010. - с. 140 - 141.

Здобувачем проведена оцінка стану вузлів вібраційного устаткування за допомогою програмного продукту SolidWorks.

19. Калмыков М.А. К вопросу синхронизации приводных двигателей вибромашин для обработки длинномерных деталей / М.А. Калмыков, Б.Н. Локотош, А.В. Романенко, В.В. Яковенко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - 6/9 (48). - С. 57 - 61.

Здобувачем проведений розрахунок стійкості роботи системи.

20. Калмыков М.А. Контроль динамики движения удлиненного контейнера / М.А. Калмыков, А.В. Романенко, В.В. Яковенко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий.- 2010.- 6/9 (48).-С. 62-67.

Здобувачем проведений розрахунок методу контролю динаміки руху збільшеного контейнера з двома або декількома синхронно працюючими віброзбудниками.

21. Обробка у вільних абразивах: монографія / О.В. Бранспіз, М.О. Калміков, С.М. Ясунік та ін.; під редакцією Л.М. Лубенської. - Луганськ: вид-во «Ноулідж», 2010. - 319 з.

Здобувачем представлені експериментальні дослідження по обробці довгомірних деталей.

АНОТАЦІЯ

Романченко О.В. Розширення технологічних можливостей вібраційного устаткування за рахунок створення умов обробки довгомірних деталей - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Чернігівський державний технологічний університет, Чернігів, 2011.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуально-практичної задачі розширення технологічних можливостей вібраційного устаткування з U-образною формою контейнерів за рахунок обробки довгомірних деталей навалом.

Розроблена математична модель, що дозволяє здійснювати: синхронізацію приводу вібраційного верстата за схемою електричного валу; розрахунок стійкості роботи системи синхронізації приводу вібраційного верстата; визначення функціональної залежності між лінійними розмірами електродвигунів асинхронного типа та їх основними характеристиками. Запропонований метод контролю динаміки руху контейнера при вібраційній обробці.

В результаті теоретичних і експериментальних досліджень встановлені конструкторсько-технологічні особливості устаткування, що роблять вплив на процес вібраційної обробки довгомірних деталей. Представлена методика розрахунку механічних напружень, переміщення і деформації контейнерів різних розмірів в середовищі SolidWorks

Відпрацьований технологічний процес виготовлення контейнера з композиційних матеріалів з обґрунтуванням вибору характеристик використовуваних матеріалів.

Результати проведених досліджень дозволили дати практичні рекомендації з підвищення ефективності вібраційної обробки довгомірних деталей, які впроваджені на МСНВП «Клен» (м. Луганськ). Розроблений технологічний процес вібраційної обробки у виробничих умовах дозволяє підвищити продуктивність процесу на 30%. Очікуваний річний економічний ефект складає 41256 грн.

Ключові слова: вібраційна обробка, довгомірна деталь, робоче середовище, математична модель, верстат.

АННОТАЦИЯ

Романченко А.В. Расширение технологических возможностей вибрационного оборудования за счет создания условий обработки длинномерных деталей - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. - Черниговский государственный технологический университет, Чернигов, 2011.

Диссертационная работа посвящена решению актуально-практической задачи расширения технологических возможностей вибрационного оборудования с U-образной формой контейнеров за счет обработки длинномерных деталей в навал.

Разработана математическая модель, позволяющая осуществлять: синхронизацию привода вибрационного станка по схеме электрического вала; расчет устойчивости работы системы синхронизации привода вибрационного станка; определять функциональную зависимость между линейными размерами электродвигателей асинхронного типа и их мощностью, скольжением и к.п.д.; производить выбор мощности электродвигателей привода вибрационной машины; а также оптимизацию его размеров по критерию минимальной массы. Предложен метод контроля динамики движения контейнера при вибрационной обработке, позволяющий измерять вертикальное и горизонтальное перемещения контейнера, а также измерять амплитуду, частоту и ускорение движения контейнера.

В результате теоретических и экспериментальных исследований установлены конструкторско-технологические особенности оборудования, оказывающие влияние на процесс вибрационной обработки длинномерных деталей. Определены характеры движения и возможное количество одновременно обрабатываемых деталей в U-образных контейнерах. Представлена методика расчета напряжения, перемещения и деформации контейнеров различных размеров в среде SolidWorks

Отработан технологический процесс изготовления контейнера из композиционных материалов с обоснованием выбора характеристик используемых материалов.

Результаты проведенных исследований позволили дать практические рекомендации по повышению эффективности вибрационной обработки длинномерных деталей, которые внедрены на МСНПП «Клен» (г. Луганск). Применение технологического процесса вибрационной обработки в производственных условиях позволяет повысить производительность процесса на 30%. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 41256 грн..

Ключевые слова: вибрационная обработка, длинномерная деталь, рабочая среда, математическая модель, станок.

ANNOTATION

Romanchenko A.V. Expansion of technological possibilities of oscillation equipment due to conditioning of treatment of long-length details - Manuscript.

Dissertation on the receipt of graduate degree of candidate of engineering sciences by the speciality 05.03.01 the processes of tooling, machine-tools and instruments - Chernigiv State Technological University, Chernigiv, 2011.

Dissertation work is devoted the decision of actual - practical task of expansion of technological possibilities of oscillation equipment from U-vivid form of containers due to treatment of long-length details in а helter-skelter.

A mathematical model is developed, that allows to carry out: synchronization of occasion of oscillation machine-tool on the chart of electric billow; calculation of firmness of work of the synchronization system of occasion of oscillation machine-tool; to determine functional dependence between the linear sizes and basic characteristics of electric motors. The offered method of control of dynamics of motion of container it oscillation treatment process.

As а result of theoretical and experimental researches set design-engineering features of equipment, which has influence on а process oscillation treatment of long-length details. The presented method of calculation of tension, moving and deformation of containers of different sizes, is in the program SolidWorks

The technological process of making of container from composition materials is exhaust, with the ground of choice of descriptions of in-use materials.

The results of the conducted researches allowed to give practical recommendations on the increase of efficiency of oscillation treatment of long-length details which is inculcated on MSNNP «Klen» (Lugansk). The use of technological process of oscillation treatment in production terms allows to promote the productivity of process on 30%. The expected annual economic effect is made by 41256 Uah.

Keywords: oscillation treatment, long-length detail, working environment, mathematical model, machine-tool.

Размещено на Allbest.ru