Підвищення ефективності виготовлення стержневих виробів із головкою на базі технологічних роторних машин

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - Технологія машинобудування. - ДВНЗ “Донецький національний технічний університет”, м. Донецьк, 2007 р.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності виготовлення стержневих виробів із головкою через застосування технологічних роторних машин для висадження головки. Запропоновано нову схему обробки на роторних машинах із кінематикою відносної регулярної прецесії, причому пуансон має можливість самоустановлення під час висадження. Це скасовує спеціальний механізм робочого ходу, тому що висадження головки здійснюється простим транспортуванням пуансона по окружності, нахиленої під невеликим кутом.

Експериментально підтверджено, що параметри точності висадженої головки менші максимально припустимих мінімум у 2 рази.

Розроблено математичну модель динамічних процесів, що відбуваються у технологічному роторі для висадження. Встановлено узагальнений конструктивний і технологічний параметр - коефіцієнт перекриття ротора, що визначає динаміку машини. Амплітуди крутильних коливань ротора мінімальні, коли коефіцієнт перекриття ротора дорівнює цілому числу. Визначені в загальному виді раціональні конструктивні параметри роторних машин за критерієм мінімуму амплітуд крутильних коливань.

Ключові слова: головка, висадження, ротор, коефіцієнт перекриття.

Чернышев Е.А. Повышение эффективности изготовления стержневых изделий с головкой на базе технологических роторных машин. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - Технология машиностроения. - ГВУЗ “Донецкий национальный технический университет”, г. Донецк, 2007 г.

Диссертация посвящена повышению эффективности изготовления стержневых изделий с головкой за счет использования технологических роторных машин для высадки головки. Изготовление стержневых изделий с головкой в холодновысадочных автоматах основано на концентрации технологического процесса. Так как это оборудование работает по прерывистому циклу, для достижения высокой производительности необходимы высокие рабочие скорости, которые, однако, ограничены инерционными и динамическими нагрузками кривошипно-шатунного механизма высадки, и, следовательно, резервы повышения производительности практически исчерпаны.

Указанные недостатки существующего оборудования преодолеваются в роторных машинах непрерывного действия, осуществляющих обработку непрерывного потока заготовок в процессе их транспортировки. Это позволяет исключить холостые ходы машины, увеличить производительность, существенно повысить эффективность использования времени цикла, снизив при этом скорости и ускорения движущихся частей на порядок и более. В диссертационной работе предложено использовать роторные машины для высадки головки.

Выполнен кинематический синтез схем технологического воздействия для высадки головки и проведен их сравнительный анализ. Показано, что перспективным вариантом является ротор с кинематикой относительной регулярной прецессии, который позволяет упразднить механизм рабочего хода, т.к. высадка головки осуществляется за счет простой транспортировки пуансона по окружности, наклоненной под небольшим углом.

Проведены экспериментальные исследования новой схемы обработки для высадки. Показано, что рациональным конструктивным вариантом является тот, который предусматривает самоустановку пуансона в процессе высадки, что сводит к минимуму относительное скольжение и наклон инструмента, вызванные кинематикой относительной регулярной прецессии. Экспериментально показано, что параметры точности высаженной головки - ОС и ОК - зависят в большей степени от вылета стержня и в меньшей - от угла нутации. ОК головки менее чувствительно к изменению факторов и меньше по абсолютной величине, чем ОС головки и стержня. Средние значения ОК примерно в 5 раз меньше максимально допустимых, ОС - в 2 раза. Следовательно, экспериментальные исследования показали принципиальную осуществимость новой схемы обработки для высадки головки.

Определены рациональные параметры технологического ротора на основе анализа динамических процессов по критерию минимума амплитуд крутильных колебаний ротора. Причина крутильных колебаний состоит в периодическом и скачкообразном характере крутящего момента сил сопротивления на валу ротора. В работе аналитически исследованы уравнения динамики крутильных колебаний системы “двигатель - ротор”, причем под двигателем понимаются все вращающиеся элементы привода и передаточных механизмов. Показано, что крутильные колебания ротора зависят только от крутящего момента сил сопротивления на валу ротора, а сам ротор является параметрической системой, параметрические свойства которой зависят от нелинейных свойств правой части. Для оценки параметрических и нелинейных свойств были предложены количественные показатели: для оценки нелинейности - погрешность равенства Парсеваля (при замене бесконечного ряда частичной суммой), для оценки параметрических свойств - среднеинтегральное по модулю отклонение периодического коэффициента от 1.

Введен обобщенный технологический и конструктивный параметр ротора - коэффициент перекрытия ротора. Он является наиболее важным в динамике ротора. Нелинейные свойства имеют периодическую зависимость от коэффициента перекрытия, параметрические - асимптотическую (уменьшаются до некоторого минимального предельного значения).

Амплитуды крутильных колебаний связаны периодической зависимостью с коэффициентом перекрытия и минимальны, когда этот коэффициент равен целому числу. Поэтому необходимо на стадии проектирования соблюдать это требование. Вместе с условием минимального радиуса равенство коэффициента перекрытия целому числу образуют критерии подбора рациональных параметров ротора. Однако не все целочисленные значения коэффициента перекрытия равнозначны. С увеличением уменьшается допуск на размер вылета заготовки, который позволяет коэффициенту перекрытия отклоняться от целого числа не более чем на 0,1, т.е. находиться в пределах минимальных амплитуд колебаний машины. Чем меньше , тем больший допуск на вылет и, следовательно, длину заготовки допускают сами условия обеспечения минимальной виброактивности ротора. Поэтому с увеличением , чтобы попасть в область его допустимых значений, допуск на длину и вылет заготовки необходимо ужесточать.

В работе показано, что коэффициент перекрытия, как конструктивный параметр, и коэффициент производительности - это одно и то же для роторных машин. Следовательно, установлена связь между конструктивными, технологическими параметрами и динамическими характеристиками роторных машин.

Ключевые слова: головка, высадка, ротор, коэффициент перекрытия.

Chernyshev E.A. Efficiency improvement of headed wire products manufacture on the base of technological rotor machines. - Manuscript.

The thesis for a Ph.D. degree of speciality 05.02.08 - Machine Manufacture Engineering. - Donetsk National Technical University, Donetsk, 2007.

The thesis deals with efficiency improvement of headed wire products manufacture due to use of technological rotor machines for heading operation. The new way of processing with relative regular precession kinematics has been proposed for rotor machines. In this way, a punch is able to self-set during heading process. This avoids special operating mechanism, because heading is executed by the punch transportation along circle inclined a little. Experiments have shown that geometric parameters of a head processed are less than top permissible values at least 2 times. The mathematical model of dynamic processes proceeding in the technological rotor for heading operation has been worked out. The generalized parameter of the rotor that determines the machine dynamics has been established. This parameter is coefficient of working positions overlapping. Amplitudes of the rotor torsion oscillations are minimal when coefficient of overlapping equals any whole number. Also, the rotor rational parameters that decrease vibrations have been defined in general view.

Key words: head, heading, rotor, coefficient of working positions overlapping.

Размещено на Allbest.ru