Технологічні основи забезпечення якості та енергозбереження в процесах складання та розбирання з індукційним нагрівом

5. Якість процесів збирання і розбирання в часі можна оцінювати за якістю технологічної системи, що їх реалізує, використовуючи комплексний безрозмірний параметр, що є сукупністю різнорідних параметрів. Це дає можливість оцінити будь-яку гарантію величини напрацювання до повної відмови технологічної системи.

6. Розроблені фізико-математичні моделі, що описують неоднорідні нестаціонарні теплові процеси низькотемпературного індукційного нагріву деталей і теплообміну в з'єднаннях, дозволяють визначати:

- необхідну питому потужність нагріву і її розподіл по поверхні вісесиметрічної деталі залежно від необхідної форми розширення її посадочної поверхні;

- час скріплювання або розкріплювання деталей в з'єднання з похибкою до 10%, необхідний для розрахунку циклів збирання або розбирання;

- режим локального нагріву складнопрофільної вісесиметричної складальної одиниці типу обандажене колесо залізничного транспорту, що забезпечує якість по гранично-допустимій температурі і напругах в матеріалі;

- режим локального нагріву невісесиметричних з'єднань з охоплюючою деталлю плоскої конструкції типу “балансир з торсіоном гусеничної машини”, що забезпечує отримання рівномірного розширення посадочного отвору, із збереженням якості по допустимих температурах і напругах в матеріалі.

7. Виконана типізація індукційних нагрівачів за сферами застосування - збирання, розбирання або збирання і розбирання, конструкціями деталей, а також запропоноване до використання їх керування по струму дозволяє виконувати нагрівання з високим коефіцієнтом потужності (cos ц до 0,6 - 0,7), що зменшує витрату електричної енергії.

8. Розроблена фізико-статистична модель надійності багатовиткового індуктора, яка фізично адекватна до процесів, що протікають в ньому при нагріванні деталей, дозволяє оцінювати гамма-процентний ресурс при малому обсязі контрольних випробувань (n?10).

9. Проведені дослідження дали змогу висунути і сформулювати ряд нових наукових положень:

- безрозмірної оцінки функціонування технологічних систем в часі;

- оцінки надійності індукторів, що враховує як раптові, так і поступові відмови.

10. Результати досліджень, що мають прикладний характер, впроваджено у виробництво в період з 1973-2006р.р. на судноремонтних заводах, тепловозоремонтних заводах, заводах важкого машинобудування, підприємствах Куби (за контрактом Енергомашекспорту СРСР). Це дало можливість в залежності від конструкції та габаритів деталей і з'єднань знизити енергозатрати від 10% до 25%. Якість функціонування технологічних процесів в часі підвищується на 15% - 20%.

публікації за темою дисертації

1.Андреев Г.Я., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Универсальный полуавтомат сборки соединений диск-вал.// Механизация и автоматизация производства. М.-1975. №9. С. 6-7.

2. Резниченко Н.К.,Тимошенко С.Н., Тарасов П.А. Полуавтоматическая многоэлементная сборка крупногабаритных деталей.//Материалы всесоюзного научно-технического семинара "Сборка-78". Харьков. 1978. С. 17-19.

3. Лыткина Н.К., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Прочность бесшпоночных соединений барабанов ленточных конвейеров при тепловой сборке.// Проблемы прочности. К. 1979. №4. С. 73-76.

4. Лыткина Н.К., Кушаков В.И., Резниченко Н.К. Напряженно-деформированное состояние втулки подшипника скольжения при тепловой сборке и эксплуатации.//Детали машин. Республиканский межведомственный научно-технический сборник. М. 1980. №30. С. 96-102.

5. Любов В. А., Святуха А.А.,Кравцов М.К., Резниченко Н.К. Тепловая сборка и разборка крупногабаритных деталей кольцевой формы.// Всесоюзный научно-технический семинар "Повышение организационно-технического уровня сборочного производства на предприятиях "Минсельмаша". Павлодар. 1984. С. 5-7.

6. Резниченко Н.К., Романов В.А., Куценко А. И., Добровенский Ю.М., Софиенко В.Д. Станок для тепловой сборки. //Механизация и автоматизация производства. М. 1988. № 7. С. 18-19.

7. Святуха А.А., Каюн Г.Г., Кравцов М.К., Андрущенко И.П., Резниченко Н.К. Съемник индукционный. Свидетельство на промышленный образец № 26206 от 15.09.88.

8. Резниченко Н.К., Романов В.А., Куценко А.И., Добровенский Ю.М., Софиенко В.Д. Механизированная разборка соединений колец подшипников с осями колесных пар.//Механизация и автоматизация производства. М. 1990.- №3. С. 7-8.

9. Святуха А. А., Кравцов М.К., Любов В.А., Резниченко Н.К., Хмара А.Л. Механизация разборки подшипниковых колец и лабиринтовых уплотнений осей колесных пар тепловозов. // Механизация и автоматизация производства. М. 1990. №12. С. 18-19.

10. Кравцов М.К., Любов В.А., Резничеко Н.К., Святуха А. А. Станок для тепловой разборки прессовых соединений. Свидетельство на промышленный образец №29016. 1989.

11. Резничеко Н.К., Святуха А. А., Любов В.А., Кравцов М.К. Установка для тепловой разборки прессовых соединений. А.С.-№ 1556861. 1989.

12. Лыткина Н.К., Резниченко Н.К. Полуавтомат для тепловой сборки соединений "вал-ступица" ленточных конвейеров. // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ХИПИ. Харьков. 1993. С. 20-21.

13. М.К. Кравцов, Н.К. Резниченко, А.А. Святуха, В.В. Чернов. О влиянии прочностных характеристик промежуточных сред на несущую способность соединений с натягом собранных тепловым способом. // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірних наукових праць КНУТД. -Київ: КНУТД. 2003. №13. С. 203-210.

14. М.К. Кравцов, Н.К. Резніченко, А.А. Святуха. Определение прочности характеристик промежуточного слоя в неподвижных соединениях, собранных технологий с нагревом. // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. Збірних наукових праць КНУТД. Київ: КНУТД. 2004. №39. С. 77-85.

15. Андреев А.Г., Резниченко Н.К. Напряженно-деформированное состояние составных осесимметричных конструкций, собираемых с натягом при использовании нагрева. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №47. С. 3-8.

16. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К. Применение технологии сборки соединений с натягом в машиностроительном производстве. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №43. С. 52-55.

17. Дука А.К., Резниченко Н.К. Нелинейная модель теплового режима сборки и разборки соединений с натягом.// Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №23. С. 89-95.

18. Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность многовитковых индукторов. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №39. С. 22-29.

19. Резниченко Н.К. Энергоинформационные технологии в сборочном производстве. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №9. С. 43-48.

20. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность изделий при случайных пиковых нагрузках. // Тезисы доклада 15 международной конференции “Новые технологии в машиностроении” 3-8 сентября. Рыбачье. 2005. С. 56-58.

21. Лагода А.Н., Резниченко Н.К., Арпентьев Б.М. Индукторы для нагрева деталей под сборку и разборку. // Технологии ХХI века 12-я международная научно-методическая конференция, тезисы доклада. Сумы: СНАУ. 2005. С. 23.

22. Арпентьев Б.М., Резниченко Н.К., Созонов Ю.И. Надежность изделий при случайных пиковых нагрузках. //Вісті АІНУ. Машинобудування і прогресивні технології. 2005. № 3(26). С. 71-74.

23. Клочко В.А., Дука А.К., Резниченко Н.К. Нелинейная физико-математическая модель сборки соединений с натягом при использовании нагрева. // Вісник науки і техніки. Харків: НТУ “ХПІ”. 2005. №4(23). С. 28-37.

24. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К., Дука А.К. Спосіб визначення теплової провідності контакту з'єднань з натягом. // Деклараційний патент на корисну модель №10972 від 15.12.05р. бюл. №12.

25. Маркин А.М., Резниченко Н.К. К вопросу о надежности невосстанавливаемых объектов // Довговічність, надійність, працездатність деталей рухомого складу залізниць та спеціальної залізничної техніки. Збірник наукових праць УкрДАЗТ. Харків: УкрДАЗТ. 2005. С. 189-196.

26. Лагода А.Н., Резниченко Н.К. Індуктори для нагріву деталей під складання і розбирання в механоскладальному виробництві та їх класифікація. // Вісник Сумського національного аграрного університету. Суми: СНАУ. 2006. №9(15). С. 148-154.

27. Дука А.К., Резниченко Н.К. Индукционный нагрев деталей технологических соединений асимметричным электромагнитным полем. // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Машинознавство та САПР. Харків: НТУ “ХПІ”. 2006. № 24. С. 84-91.

28. Резниченко Н.К. Безразмерный комплексный параметр качества технологической системы // Високі технології в машинобудуванні: Збірник наукових праць.-Харків: НТУ “ХПІ”. 2006. Вип.1 (12). С. 417-423.

29. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К. Оцінка надійності виробів по малої кількості випробувань. // Вісті АІНУ. Машинобудування і прогресивні технології. 2006. №3(30).С. 82-88.

30. Резниченко Н.К. Разборка соединений колесно-гусенечных машин с применением индукционного нагрева // Восточно - Европейский журнал передовых технологий. Харків. 2006. №3/2(21). С. 90-93.

31. А.Г.Андреев, Н.К. Резниченко, О.В. Щепкин. Оптимизация нагрева при разборки деталей. // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”.- Харків: НТУ “ХПІ”. 2006. №32. С. 3-8.

32. Арпентьєв Б.М., Добровенський Ю.М., Куценко А.І., Резніченко М.К., Романов С.В. Пристрій для збирання і розбирання пресових з'єднань деталей складної форми. // Деклараційний патент на корисну модель №14652 від 15.05.06р. бюл. №5.

33. Резниченко Н.К., Дука А.К. Качество сборки соединений с натягом при использовании нагрева. // Сборка в машиностроении, приборостроении. М.: Машиностроение. 2005. №8. С. 34-38.

34. М.К. Кравцов, Н.К.Резниченко, А.А. Святуха. Вплив деяких видів покриттів на міцність нерухомих з'єднань, складених тепловим способом.// Материалы I международной научно-практической конференции “Наука и технологии: шаг в будущее - 2006”. Белгород: Роснаучкнига. 2006. С. 20-22.

35. Арпентьєв Б.М., Резниченко Н.К. Параметрические показатели качества изделий. //Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки, сборки и ремонта в промышленности и на транспорте: Материалы 7-го Международного научно-технического семинара. г. Свалява. Киев: АТМ Украины, 2007. С. 5-9.

36. Дука А.К., Резниченко Н.К. Оптимизация индукционного нагрева изделий в механосборочном производстве. // Резание и инструмент в технологических системах. Международный научно-технический сборник. Харків: НТУ “ХПІ”. 2007. № 72. С. 136-143.

АНОТАЦІЯ

Резніченко М.К. Технологічні основи забезпечення якості та енергозбереження в процесах складання та розбирання з індукційним нагрівом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.02.08 - технологія машинобудування. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2007.

В дисертації вирішено актуальну науково-прикладну проблему сучасного машинобудування, що полягає у необхідності зниження енерговитрат та підвищення якості технологій складання та розбирання нероз'ємних з'єднань з використанням індукційного нагрівання деталей складальних одиниць різного призначення.

Визначені галузі застосування низькотемпературного нагрівання в технологіях складання та розбирання, систематизовані конструкції з'єднань за ознакою складності використання індукційного термовпливу, а також дані рекомендації по конструюванню ступінчастих вісесиметричних деталей, які підлягають локальному нагріванню. Встановлені загальні принципи уніфікації технологій з операціями складання та розбирання дво- та багатоелементних складальних одиниць.

Розглядання з'єднань як багато-компонентної системи з нестаціонарним теплообміном між деталями дозволили виявити закономірності дискретного індукційного нагрівання, які забезпечують якість виробу.

Розроблені моделі оптимізації розподілу потужності джерела тепла по поверхням деталей різних форм, які дозволяють мінімізувати енерговитрати при заданій граничній температури та обмеженнях по напрузі та деформаціях в матеріалі.

Запропоновано принцип безрозмірної оцінки функціонування технологічних систем з побудовою часової моделі якості.

Типізовані індукційні нагрівачі по функціональному призначенню, за енергетичною ефективністю їх використання в залежності від конструкції з'єднань та деталей, що нагріваються.

Встановлені закономірності дії на індуктор руйнуючих факторів та часу роботи, що дозволило побудувати фізико-статистичну модель надійності, яка описує раптові та поступові відмови.

Ключові слова: технологія складання та розбирання, якість технологічних процесів, енергозбереження, індукційний нагрів.

АННОТАЦИЯ

Резниченко Н.К. Технологические основы обеспечения качества и энергосбережения в процессах сборки и разборки с индукционным нагревом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, 2007.

В диссертации решена актуальная научно-прикладная проблема современного машиностроения, состоящая в необходимости уменьшения энергозатрат и повышение качества технологий сборки и разборки с использованием нагрева деталей сборочных единиц различного назначения.

На основе анализа процессов сборочно-разборочного производства соединений с натягом и технологий сборки и разборки с индукционным нагревом научно обоснованы принципы создания технологий и индукционного оборудования для низкотемпературного нагрева деталей, обеспечивающие высокое качество при энергосбережении.

Предложенные принципиальные технологические и технические решения являются общими для сборочного и ремонтного производств, что позволяет проектировать эффективные технологии на основе унификации и экономичного индукционно-нагревательного оборудования на основе типизации.

Полученные новые теоретические и экспериментальные данные позволили установить:

- технологии сборки с нагревом определяются допустимой для материала деталей температурой, а технология сборки запрессовкой - контактным давлением в зоне сопряжения деталей. По предложенной номограмме можно выбрать наилучший вариант технологии в зависимости от характеристики соединений;

- локальный индукционный нагрев зоны отверстия детали типа ступица с диском или ступица с диском и ободом, позволяет сэкономить тепловую энергию до 25% от полного нагрева детали. Наибольшие напряжения в материале детали с диском и ободом возникают при углах наклона диска 4-8 градусов;

- информационное сопровождение позволяет снизить затраты тепловой энергии при сборке по действительному натягу - до 35% от применяемого нагрева по максимальному натягу, селективной сборке по натягу, близкому к минимальному - до 50% и сборке с приточкой деталей на минимальный натяг - до 60%;

- структурную схожесть технологий процессов сборки и разборки, поскольку в их основе лежит предложенная систематизация изделий и нагреваемых деталей, и общность операций нагрева, что позволяет использовать однотипное оборудование;

- качество процессов сборки и разборки во времени можно оценивать по качеству технологической системы, используя комплексный безразмерный параметр, являющийся совокупностью разнородных параметров это дает возможность оценить любую гарантию величины её наработки до отказа.

Разработаны физико-математические модели, описывающие неоднородные нестационарные тепловые процессы низкотемпературного индукционного нагрева деталей и теплообмена в соединениях, позволяющие определять:

- необходимую удельную мощность нагрева и ее распределение по поверхности осесимметричной детали в зависимости от требуемой формы расширения ее посадочной поверхности;

- время скрепления или раскрепления соединения с погрешностью до 10%, что необходимо для расчета циклов сборки или разборки;

- режим локального нагрева сложнопрофильной осесимметричной сборочной единицы типа обандаженное колесо железнодорожного транспорта, обеспечивающий качество по предельно-допустимой температуре и напряжениям в материале;

- режим локального нагрева неосесимметричных соединений плоской конструкции типа балансир с торсионом гусеничной машины, обеспечивающий получение равномерного расширения посадочного отверстия сохранения качества по допустимым температурам и напряжениям в материале.

Типизация индукционных нагревателей позволяет выполнять нагрев с высоким коэффициентом мощности (cos ц до 0,6 - 0,7), что уменьшает расход электрической энергии.

Предложена физико-статистическая модель надежности многовиткового индуктора, которая позволяет оценивать гамма-процентный ресурс при малом объеме испытаний (n ? 10)

Исследования позволили выдвинуть научные положения по безразмерной оценке функционирования технологических систем во времени, оценке надежности индукторов, с учетом внезапных и постепенных отказов.

Результаты исследований, которые имеют прикладной характер, внедренные в период с 1973-2006г. в производство на судноремонтних заводах, тепловозоремонтних заводах, заводах тяжелого машиностроения, предприятиях Кубы (по контракту Енергомашекспорту СССР). Это дало возможность снизить енергозатраты, в зависимости от конструкции и габаритов деталей и соединений от 10% до 25%. Качество функционирования технологических процессов во времени увеличивается на 15% - 20%.

Ключевые слова: технология сборки и разборки, качество технологических процессов, энергосбережение, индукционный нагрев.

ABSTRACT

Reznichenko M.K. Technological foundations for ensuring quality and energy saving in assembling and dismantling processes with induction heating. - Typescript.

The thesis for a Doctor of Science degree in speciality 05.02.08 - Machine-building techniques - is being submitted. National Technical University “Kharkiv Polytechnical University”, 2007.

In the thesis there has been solved the urgent research and application problem of the modern machine-building - lowering power inputs and improving all-in-one joints assembling and dismantling processes using the induction heating for multifunctional assembly units.

There have been defined the low-temperature heating fields of application in assembling and dismantling processes, systemized the joint designs depending on complexity of the thermal action using as well as provided the recommendation in designing the stepped axially symmetric parts which are subjected to the local heating. The general principles of assembling and dismantling processes unification for two- and multipart assembly units have been established.

Reading the joints as a multielement system with unsteady heat transfer between the parts made it possible to define the regularities of discrete induction heating that provide the product quality.

There have been worked out the optimization models of heat source capacity distribution along the part surfaces with different shapes minimizing the power inputs at the set-up limiting temperature, power limiting and metal deformation.

There has been proposed the dimensionless evaluation principle for technological systems operation with the time quality modeling.

There have been typified (standardized) induction heaters in conformity with their functionality and energy efficiency according to joint and heating parts design.

There have been determined the regularities of destroying factors and time action upon the inductor that resulted in physico-statistical modeling of reliability, describing unexpected and gradual failures.

Key words: assembly and dismantling processes, quality of technological processes, economy of energy, induction heating.

Размещено на Allbest.ru