Теоретичне обґрунтування параметрів гвинтових затискних пристроїв металорізальних верстатів
Конструкція затискних механізмів, принципи їх роботи. Вибір профілю затискних елементів. Гвинтовий пристрій для затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання. Методика проектування та реалізація широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 26.08.2014 |
| Размер файла | 62,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ
ГЕНИК ІГОР СТЕПАНОВИЧ
УДК 621.941-229.3
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ГВИНТОВИХ ЗАТИСКНИХ ПРИСТРОЇВ МЕТАЛОРІЗАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ
05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ТЕРНОПІЛЬ - 2006
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник:
доктор технічних наук, професор
Гевко Богдан Матвійович,
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, завідувач кафедри “Технології машинобудування”, заслужений винахідник України.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор
Кузнєцов Юрій Миколайович,
Національний технічний університет “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри “Конструювання верстатів і машин”, заслужений винахідник України;
кандидат технічних наук
Капаціла Юрій Богданович,
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя,
доцент кафедри “Комп'ютерних технологій в машинобудуванні”.
Провідна установа:
Донбаська державна машинобудівна академія, кафедра “Металорізальні верстати і інструменти” Міністерства освіти і науки України, м. Краматорськ.
Захист відбудеться “19”травня 2006 р. о 11 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.03 у Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська 56.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська 56.
Автореферат розісланий “18” квітня 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Данильченко Л.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
гвинтовий затискний пристрій широкодіапазонний
Актуальність теми. В технологічному обладнанні та металорізальних верстатах для затиску пруткових і трубчастих заготовок використовують кулачкові, цангові, гідропластові патрони та різного виду оправи, які не в повній мірі забезпечують надійну фіксацію заготовки в процесі механічного оброблення та складання, а також у більшості випадків мають незначний діапазон затиску, оскільки в цих патронах затискаються, як правило, калібровані прутки. Для затиску тонкостінних трубчастих заготовок їх використання не ефективне, що пояснюється конструктивними особливостями вище перерахованих пристроїв і режимами їх роботи.
Зазначені недоліки обмежують сферу використання цангових та кулачкових патронів на виробництві. Гвинтові затискні пристрої (ГЗП), в яких затиск заготовок здійснюється зовнішньою або внутрішньою периферійними поверхнями спіралей, позбавлені в певній мірі недоліків відомих затискних пристроїв. Для них характерним є широкий діапазон затиску тонкостінних заготовок в межах 4-70 мм при діаметрах 60-150 мм, що забезпечує надійну фіксацію та базування заготовки в патроні та покращує умови експлуатації.
У зв'язку з цим, розширення технологічних можливостей та підвищення продуктивності праці при використанні ГЗП шляхом введення в їх конструкцію конічного гвинтового затискного елементу та базуючих блоків є актуальним і має важливе народногосподарське значення.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційну роботу виконано відповідно до тематики Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя та ВАТ “Тернопільський комбайновий завод”, що є частиною загальної тематики “Розробка і дослідження ресурсо- і енергозберігаючих технологій в галузі сільськогосподарського машинобудування (2002-2006 р.)” (№ державної реєстрації 0102U002299), а також координаційного плану Комітету з питань науки і техніки та Міністерства освіти і науки України з розділів “Машинобудування” (позиція 43) “Високоефективні технологічні процеси в машинобудуванні” на 2002-2006 роки, затвердженої Кабінетом Міністрів України.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розширення технологічних можливостей гвинтових затискних пристроїв спеціального технологічного обладнання для оброблення циліндричних тонкостінних заготовок.
Для досягнення поставленої мети в роботі розв'язуються наступні задачі:
§ провести аналіз відомих конструкцій широкодіапазонних затискних пристроїв, визначити їх основні характеристики та на основі цього розробити нові ефективні конструкції гвинтових затискних пристроїв з розширеними технологічними можливостями, підвищеною продуктивністю праці та покращеними робочими характеристиками;
§ розробити теоретичні передумови розрахунку силових і конструктивних параметрів гвинтових затискних пристроїв для затиску тонкостінних заготовок по внутрішній та зовнішній поверхнях;
§ дослідити вплив силових та конструктивних параметрів на жорсткість системи патрон-деталь в процесі оброблення тонкостінних заготовок з використанням гвинтових затискних пристроїв;
§ розробити математичну модель процесу затиску тонкостінних заготовок гвинтовими елементами з метою встановлення силових та конструктивних параметрів гвинтових затискних пристроїв технологічного обладнання;
§ спроектувати та виготовити широкодіапазонні гвинтові затискні пристрої та дослідний стенд для визначення й дослідження силових та конструктивних параметрів;
§ провести комплекс експериментальних статичних та динамічних (в реальних умовах) досліджень широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв, розробити практичні рекомендації щодо вибору їх параметрів;
§ розробити інженерну методику проектування широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв і практичні рекомендації для їх впровадження.
Об`єкт дослідження - широкодіапазонні гвинтові затискні пристрої технологічного обладнання.
Предмет дослідження - процеси затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання гвинтовим елементом з статичним та динамічним навантаженням в системі патрон - деталь.
Методи дослідження. Теоретичні дослідження ґрунтувалися на основних положеннях технології машинобудування, теорії пружності та деформації, базування, теорії різання, динамічного моделювання. Експериментальні дослідження величини сили затиску, базування заготовки в пружному затискному елементі, а також вплив радіальних та осьових відхилень тонкостінної заготовки на точність і якість оброблення виконано на спеціально створеному дослідному стенді та експериментальному взірцю гвинтового затискного пристрою. Результати експериментальних досліджень опрацьовано з використанням методів математичної статистики та регресійного аналізу.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:
- вперше розроблено теоретичні основи затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання гвинтовими затискними елементами по зовнішній поверхні;
- теоретично обґрунтовано методику оптимального вибору профілю гвинтових стрічок в якості затискних елементів;
- вперше розроблено математичну модель затиску, що дозволило отримати залежність сили затиску від радіусу закручування спіралі;
- вперше розроблено теоретичні основи синтезу гвинтових затискних пристроїв за конструктивно-функціональними ознаками та на їх основі розроблено класифікацію затискних пристроїв, оснащених гвинтовими затискними елементами;
- розроблено теоретичне обґрунтування перспективних схем пристроїв затиску тонкостінних заготовок, що характеризуються компактністю, технологічністю, рівномірністю затиску.
Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що:
- спроектовано й виготовлено широкодіапазонний гвинтовий затискний пристрій для токарно-гвинторізного верстату з ручним приводом затиску;
- спроектовано й виготовлено дослідний стенд для визначення силових та конструктивних параметрів широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв;
- отримані результати теоретичних та експериментальних досліджень дозволили встановити основні силові та конструктивні характеристики гвинтових затискних пристроїв, що дає можливість їх застосування в різних галузях машинобудування;
- визначено раціональні параметри гвинтових затискних елементів, що забезпечують зниження собівартості виробу в цілому;
- розроблено інженерну методику проектування гвинтових затискних пристроїв із розширеними технологічними можливостями;
- розроблені конструкції широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв захищені деклараційними патентами України на винаходи.
Окремі результати роботи впроваджено на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод”, ВАТ “Ковельсільмаш” і в навчальний процес підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст спеціальності 7.090202 “Технологія машинобудування” для викладання дисциплін “Сучасні технології в машинобудуванні”, “Проектування технологічного оснащення” на кафедрі “Технології машинобудування” Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. Технічну новизну розробок захищено 6 деклараційними патентами України на винаходи.
Особистий внесок здобувача. Основні результати отримані автором самостійно. У працях, виконаних у співавторстві розроблено теоретичні основи процесу затиску тонкостінних заготовок гвинтовим елементом та досліджено вплив геометричних параметрів гвинтового елементу на силові та точнісні характеристики затискного пристрою [4, 5, 9, 13], проведено вибір профілю, способу формоутворення та проточування гвинтового елементу під конус [6, 8, 11, 12, 14], дано рекомендації з використання ГЗП в інших сферах машинобудування [7, 10]. Постановка задачі та аналіз результатів виконано спільно з науковим керівником та, частково, із співавторами публікацій.
Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: IV, V, VII, VIII та IX науково - технічних конференціях “ Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні” Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя ( Тернопіль 2000-2005), міжнародній науково-технічній конференції “Прогрессивные направления развития машино-приборо-строительных отраслей и транспорта”, (СевНТУ Севастополь, 2004), на кафедрі “Технологія машинобудування” Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, науково - технічному семінарі Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, на кафедрі “Металорізальні верстати і інструменти” Донбаської державної машинобудівної академії, м. Краматорськ.
Публікації. Основні положення та результати наукових досліджень опубліковано в 15 друкованих працях, з них - 9 статей у фахових виданнях, 6 патентів України на винаходи.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, додатків, списку використаних джерел із 118 назв. Загальний обсяг роботи _ 162 сторінки, в. ч. 63 рисунків і 24 таблиць. Обсяг основного тексту - 155 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформовано мету, об'єкт, предмет досліджень та задачі, які розв'язуються в роботі. Окреслено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено інформацію щодо апробації, структури та обсягу роботи.
В першому розділі на основі детального аналізу літературних джерел та патентного огляду конструкцій затискних механізмів технологічного оснащення та їх принципів роботи встановлено, що існуючі конструкції затискних пристроїв для оброблення тонкостінних заготовок не забезпечують необхідної продуктивності та якості оброблення, а також широкого діапазону діаметрів заготовок.
Наведено класифікацію відомих затискних пристроїв, в тому числі і гвинтових, за конструктивними та силовими ознаками, встановлено основні умови забезпечення процесу затиску та виявлено такі недоліки: дискретність затиску, незначну поверхню контакту та малий діапазон затиску.
Зазначених недоліків позбавлені гвинтові затискні пристрої, в яких у якості затискного елементу використовують неперервну гвинтову стрічку. Однак, процес затиску тонкостінних заготовок гвинтовим елементом на даний час недостатньо вивчений й математично не обґрунтований.
У другому розділі проведено і математично обґрунтовано вибір профілю гвинтових затискних елементів, що забезпечує надійний затиск і утримування тонкостінних заготовок в процесі оброблення.
Головним виконавчим елементом гвинтових затискних пристроїв є гвинтова стрічка прямокутного або профільного перерізу, тому, від точності виготовлення та вибору матеріалу та форми перерізу в певній мірі залежать техніко - економічні та точнісні показники верстату.
Таблиця 1. Технологічні схеми гвинтових елементів (ГЕ) затискних пристроїв.
|
№, n/n |
Схема гвинтових елементів |
Технологічні і конструктивні параметри |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
переріз - паралелограм |
||
|
2 |
переріз - овал |
||
|
3 |
переріз - трапеція із заокругленими торцями |
||
|
4 |
переріз - паралелограм із заокругленими торцями |
||
|
5 |
переріз - трапеція |
||
|
де - кут нахилу твірної паралелограма; Н - ширина профілю гвинтового елементу; B - висота профілю гвинтового елементу; S - висота здеформованого заокругленого профілю гвинтового елементу; - відстань між крайніми протилежними точками витка; - функціональні радіус-вектори; і нижня та верхня границі зміни радіус-векторів і; ; - кут закручування поперечного перерізу витка спіралі; - кутова характеристика профілю; a, b - відповідно величини великої та малої півосей еліпсного профілю; - кут між великою віссю еліптичного перерізу гвинтового елементу і точкою контакту з тонкостінною заготовкою; і відповідно модулі радіус-векторів і , що описують ділянки I, II, III перерізу; і - відповідно радіус-вектори крайньої точки зовнішнього та внутрішнього країв профілю поперечного перерізу витка спіралі; - діаметр краю витка пружини; - кут нахилу гвинтової лінії; - висота трапеції профілю спіралі; - висота умовного трикутника трапецеїдального профілю спіралі; - відповідно висоти більшого та меншого заокруглень профілю; - відповідно радіуси більшого та меншого заокруглень профілю; - відстань від поперечної осі перерізу витка до центрів заокруглень; - радіус-вектори, які описують виток із прямокутним заокругленим перерізом відносно краю та центру перерізу; - довжина діагоналі трапеції; - відповідно радіуси нижнього та верхнього заокруглень профілю у вигляді паралелограму ; - кут при вершині конуса; - кут нахилу твірної трапеції. |
|||
|
Затиск гвинтовими затискними елементами реалізується радіальною деформацією витків та деформацією кручення профілю в поперечному перерізі. Площина витка в поздовжньому перерізі змінює своє розташування - змінюється кут нахилу її витка до осі гвинтового елементу, а переріз витка провертається відносно центру мас профілю. При цьому крайні точки профілю здійснюють обертальний рух навколо центру мас і відцентрове переміщення разом з ним. Визначено величину компенсації зазору між зовнішнім краєм гвинтового елементу (ГЕ) та внутрішньою поверхнею затискуваної тонкостінної заготовки: |
, (1)
де Дh - величина максимального зазору між ГЕ у здеформованому стані та внутрішньою поверхнею заготовки, що затискається; е - кут повороту поперечного перерізу витка гвинтового затискного елементу в поздовжній площині.
Встановлено залежність між приростом кута закручування та зміною радіусу :
, (2)
де D0 - діаметр нейтрального перерізу; Zl - біжуча довжина гвинтової лінії; цl - кутовий параметр спіралі для довжини Lсп; D - зовнішній діаметр спіралі; d - внутрішній діаметр спіралі; ш - коефіцієнт нерівномірності витягування: T - крок гвинтового затискного елементу.
Розглянуто напружено-деформований стан гвинтового затискного елементу при прикладенні крутного моменту до його торців. Під час виконання технологічного процесу затискання тонкостінної заготовки по її внутрішньому діаметру забезпечується збільшення зовнішнього радіусу на задану величину технологічного зазору.
Отримано залежності між приростами кута закручування Дц та довжини гвинтового елементу ДLсп:
; (3)
(4)
Кривизну гвинтової лінії Щ визначено у двох взаємно перпендикулярних площинах, причому одна з цих кривин (для натуральних координат) дорівнює нулю.
Визначено співвідношення для зміни кривини та кручення:
; (5)
. (6)
Зміна кручення та кривини відбувається за рахунок прикладання певного зусилля до торців гвинтового елементу. При осьовому деформуванні у загальному випадку прикладаються осьова сила та крутний момент. Додатними напрямками прикладання зусиль вважаємо такі, за яких здійснюється розтяг та збільшення кута закручування пружини, тобто величини та Дц є додатними.
Для зміни кривини та кручення у випадку лінійної деформації виведено співвідношення:
; (7)
, (8)
де M1 - крутний момент, прикладений до витка у площині, перпендикулярній до осьової лінії витка; M3 - згинний момент, що згинає виток у площині, де вимірюється кривина Щ3;
- момент інерції перерізу крученню;
- момент інерції перерізу згину; E і G - відповідно модулі пружності матеріалу гвинтового елементу розтягу та зсуву.
Визначено зміну параметрів гвинтового елементу під час навантаження:
(9)
В процесі затискання заготовки по внутрішньому діаметру забезпечено збільшення зовнішнього радіуса на задану величину технологічного зазору.
Це еквівалентно збільшенню радіуса серединної поверхні R0 на таку ж величину. Тому, рівняння (10) пов'язує зміну радіуса нейтрального перерізу гвинтового елементу із зміною кривини та кручення, які у свою чергу лінійно залежать від крутного моменту M:
. (10)
Графічні залежності характеризують процес затиску заготовки гвинтовими затискними елементами із внутрішньою конічною поверхнею.
Отримана залежність є нелінійною, тобто із постійним приростом висоти профілю момент збільшується. Для забезпечення затиску заготовки гвинтовий затискний елемент необхідно навантажити крутним моментом M.
Отримано загальну умову закріплення заготовки:
, (11)
де - величина початкового зазору.
Індекс L вказує на те, що розрахунки проводяться для затиску тонкостінної заготовки за внутрішньою поверхнею.
Виведено умову затиску для забезпечення необхідної величини натягу насадки гвинтового елементу із заготовкою за внутрішнім діаметром:
. (12)
Для гвинтової стрічки з (гвинтовий елемент квадратного поперечного перерізу)
;
а для гвинтової стрічки з
,
де - коефіцієнт, необхідний для розрахунку жорсткості при крученні,
;
О - параметр поперечного перерізу витка гвинтового елементу.
Загальна умова фрикційної взаємодії гвинтового затискного елементу з опорними елементами по всій довжині спіралі:
, (13)
де Mр - момент від сил механічного оброблення опорного елементу; kz - коефіцієнт запасу; - величина натягу зовнішнього периферійного краю ГЕ на n-ій ділянці; Jn - момент інерції перерізу гвинтової стрічки відносно осі гвинтового елементу; - радіус-вектор функції висоти профілю на -ій ділянці ; - коефіцієнт тертя поверхні гвинтової ділянки за зовнішнім краєм.
Виведено залежність для визначення сили затиску .
. (14)
де - допустимі напруження витка на згин; n - кількість витків гвинтового елементу.
Встановлено, що осьова складова сили затиску за малими значеннями кута б незначна, тому її значенням у розрахунках можна нехтувати.
Залежність (14) показує, що величина сили затиску прямо пропорційна зміні геометричних параметрів гвинтового затискного елементу.
В третьому розділі викладено програму, методику та результати експериментальних досліджень гвинтових затискних пристроїв технологічного обладнання.
Для цього спроектовано та виготовлено гвинтовий затискний пристрій для затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання.
Для визначення впливу конструктивних параметрів затискного елементу та його матеріалу на силу затиску та діапазон діаметрів тонкостінних заготовок проведено серію експериментів, під час яких змінювали матеріал, діаметр, висоту, крок та кількість витків профілю ГЕ.
Проведено математичне планування експерименту. Завдяки використанню математичного апарату формалізовано експериментальні дії, дослідження проведено з одночасним варіюванням декількох факторів, рівні факторів приймались за спеціальними розрахунками, число досліджень доведено до мінімуму, а після кожної серії дослідів приймались обґрунтовані рішення.
Для проведення експериментальних досліджень в якості затискних елементів використано гвинтові стрічки з фіксованими параметрами D=80, 100, 120 мм; h=1,5; 2,0; 2,5 мм; b=15, 20, 25 мм; t=10, 15, 20 мм; n=4, 5, 6, 7 матеріалів Ст08кп і Ст65.
На основі експериментальних досліджень виведено рівняння регресії для визначеного діапазону діаметрів заготовок, для якого x1, x2, x3 - відповідно діаметр, висота профілю і матеріал гвинтового затискного елементу.
. (15)
Виведено рівняння регресії для експериментального дослідження сил затиску, для якого x1, x2, x3 - діаметр, крок і кількість витків гвинтового затискного елементу.
. (16)
Статичні дослідження гвинтових затискних елементів проведено на дослідному стенді.
Проведено розрахунок режимів різання для проточування гвинтового затискного елементу з метою покращення його експлуатаційних характеристик, які складають V= м/хв; t= мм; S= мм/об.
В четвертому розділі викладено методику проектування та можливості реалізації широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв, проведено синтез гвинтових затискних пристроїв на основі системного підходу з використанням багатоваріантних особливостей виконання затискних пристроїв, оснащених пружнім гвинтовим затискним елементом.
Здійснено уточнений розрахунок діапазону затиску тонкостінних заготовок відносно зміни розміру гвинтового затискного елементу та вибір на цій основі ефективних конструктивних параметрів. Встановлено, що порівняно з відомими затискними пристроями, гвинтові пристрої забезпечують розширений діапазон затиску із збереженням надійного контакту заготовки та затискного елементу по всій довжині затиску.
Проведено оптимізаційний розрахунок гвинтових затискних пристроїв за масою з визначенням функціоналу якості методом Куна-Таккера, знайдено точку оптимуму, за якої досягається оптимальне виконання затискного пристрою.
Здійснено техніко-економічне обґрунтування гвинтових затискних пристроїв технологічного обладнання та вибору в якості затискного елементу пружної стрічки. Розраховано величину економічного ефекту від впровадження гвинтових затискних пристроїв у виробництво.
Практичне впровадження у виробництво запропонованих схем затиску профільних спіралей значно розширює номенклатуру заготовок, оброблення яких у відомих затискних пристроях ускладнене.
Наведено нові варіанти конструкцій широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв у різних галузях машинобудування, які дозволяють розширити сферу їх застосування та підвищити продуктивність праці, усунути значну кількість недоліків, пов'язаних із затиском тонкостінних заготовок типу тіл обертання.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
У дисертації наведено теоретичне узагальнення й нове вирішення поставленої задачі, що виявляється в розробленні високопродуктивних широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв технологічного обладнання, які характеризуються покращеними експлуатаційними показниками. Завдання вирішене за рахунок того, що автор дослідив відомі конструкції затискних пристроїв і на основі цього вивів аналітичні залежності, які дозволяють визначити раціональні конструктивні параметри широкодіапазонних гвинтових затискних пристроїв, розробив теоретичні передумови розрахунку робочих елементів, які забезпечують високу технологічність і продуктивність процесу затиску тонкостінних циліндричних заготовок.
Виведено аналітичні залежності напружено-деформованого стану гвинтового затискного елементу, що дозволяє прогнозувати вплив параметрів робочих органів механізму на процес базування, затиску й оброблення тонкостінних заготовок типу тіл обертання. Розширено технологічні можливості цих механізмів та застосування методу синтезу для створення гвинтових затискних пристроїв із заданими параметрами.
На основі аналізу взаємодії затискного елементу з поверхнею тонкостінної заготовки проведено математичне обґрунтування процесу затиску з використанням одно- та двогвинтових затискних елементів, встановлено робочий діапазон діаметрів заготовок. Для ширини гвинтового елементу 15 мм з зовнішнім діаметром 100 мм робочий діапазон затиску становить 40 мм, а з діаметром 120 мм - 70 мм. Із збільшенням ширини гвинтового елементу робочий діапазон зменшується в 1,5 рази на кожних 20 мм діаметра робочого органу.
Вперше виведено аналітичні залежності для визначення сили затиску з використанням одного або двох ГЕ, а також залежності для визначення впливу пружних відтискань заготовки від дії зусилля різання на жорсткість затискного механізму в цілому, що дає змогу знизити шорсткість обробленої поверхні з Rа = 0,63-0,32 мкм до Ra = 0,32-0,15 мкм.
Спроектовано і виготовлено стенд для статичного дослідження геометричних та силових параметрів гвинтових затискних пристроїв. На основі експериментальних досліджень встановлено вплив геометричних параметрів робочого елементу затискного механізму на величину сили затиску й уточнено їх конструктивні значення, при 80-120 мм та 15-25 мм сила затиску 2,45103-1,82104 Н, а в існуючих - 1,8103 Н.
Вперше розроблено і виготовлено дослідний взірець гвинтового затискного пристрою для затиску тонкостінних заготовок по внутрішній поверхні, експериментально визначено вплив сил різання на осьову та радіальну жорсткість системи патрон-деталь для оброблення тонкостінних заготовок з внутрішнім діаметром 80-120 мм.
Розроблено методику оптимізації гвинтових затискних пристроїв, визначено оптимальні значення висоти спіралі 1,5-2 мм, товщини 15-25 мм, кута нахилу базуючого конуса 4-6°, кількості витків гвинтового затискного елементу 5-8, зовнішнього діаметра 80-120 мм.
Проведеними комплексними теоретичними та експериментальними дослідженнями встановлено, що запропонована конструкція гвинтового затискного пристрою забезпечує покращення умов затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання із збереженням показників точності, якості оброблення та продуктивності праці. В результаті встановлено, що значення теоретичних та експериментальних досліджень мають відхилення в межах 12-24%.
Розроблено інженерну методику проектування технологічного оснащення для затиску тонкостінних заготовок, технічна новизна яких підтверджена 6 деклараційними патентами України на винаходи. Окремі результати роботи впроваджено на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод”, ВАТ “Ковельсільмаш” і в навчальний процес підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст спеціальності 7.090202 “Технологія машинобудування” для викладання дисциплін “Сучасні технології в машинобудуванні”, “Проектування технологічного оснащення” на кафедрі “Технологія машинобудування” Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Геник І.С. Затискний пристрій для обробки деталей типу тіл обертання. Т1. Сучасні проблеми сільськогосподарського машинобудування. - К.: Вид. відділ НАУ, 1997. - С. 101-107.
2. Геник І.С. До питання експериментальних досліджень гвинтових затискних пристроїв // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства - “Технічний сервіс АПК, техніка та технологій в сільськогосподарському машинобудуванні”. Вип. 24 - Харків: Вид. відділ ХДТУСГ, 2004. - C. 99-105.
3. Геник І.С. Теоретичні та експериментальні дослідження діапазону затиску гвинтових затискних пристроїв ремонтного оснащення / Науковий вісник Національного аграрного університету, вип. 92, част. 2, К.: Вид. відділ НАУ, 2005. - С. 228-234.
4. Гевко І.Б., Геник І.С. Дослідження умов роботи гвинтових елементів технологічного оснащення // Вісник Тернопільського державного технічного університету. Тернопіль: Вид. відділ ТДТУ, 2003. - Т.1, С.88-93.
5. Пилипець М.І., Геник І.С. Обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів шнекових затискних пристроїв // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету. - “Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація”. Вип. 9 - Кіровоград: Вид. відділ КДТУ, 2001. - C. 193-197.
6. Пилипець М.І., Гевко І.Б., Геник І.С., Комар Р.В. Технологія виготовлення гвинтових деталей різних типорозмірів / Сільськогосподарські машини: збірник наукових статей. - Вип. 7 - Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2000. - C. 120-127.
7. Дзюра В.О., Левкович М.І., Геник І.С. Обґрунтування параметрів індуктора для гартування деталей при відновленні та виготовленні / Науковий вісник Національного аграрного університету, вип. 92, част. 2, К.: НАУ, 2005. - С. 246-253.
8. Ляшук О.Л., Геник І.С. Особливість кінематики формоутворення гвинтових профільних заготовок / Науковий вісник Національного аграрного університету, вип. 92, част. 2, К.: Вид. відділ НАУ, 2005. - С. 51-57.
9. Гевко І.Б., Васильків В.В., Геник І.С., Коцюбинська О.П. До питання розрахунку конструктивних параметрів затискних пристроїв з гвинтовими елементами // Наукові нотатки (Луцький державний технічний університет). - Вип. 17. - Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ. - 2005. - С. 49-57.
10. Пат. 10668 U Україна МКВ В24В29/00, В24D5/00. Верстат для полірування тонкостінних деталей типу тіл обертання / І.С. Геник, І.Б. Гевко. - №u200505275; Заявл. 02.06.2005; Опубл. 15.11.2005; Бюл. № 11. - 3с.
11. Пат. 38108 А Україна МКВ В21D11/06. Пристрій для виготовлення спіралей шнеків / М.І. Пилипець, І.Б. Гевко, І.С. Геник, Р.В. Комар. - №2000053068; Заявл. 30.05.2000; Опубл. 15.05.2001; Бюл. № 4. - 4 с.
12. Пат. 49467 А Україна МКВ В23В5/48. Спосіб розточування шнекових спіралей і пристрій для його здійснення / І.С. Геник, В.З. Гудь, І.Б. Гевко, Р.Я. Лещук. - №2001128577; Заявл. 13.12.2001; Опубл. 16.09.2002; Бюл. № 9. - 3 с.
13. Пат. 40988 A Україна МКВ В23В13/00. Оправка з гвинтовою затискною пружиною / М.І. Пилипець, В.З. Гудь, І.Б. Гевко, І.С. Геник, Р.Я. Лещук. - №2000127432; Заявл. 22.12.2001; Опубл. 15.08.2001; Бюл. №7. - 2 с.
14. Пат. 7811 U Україна МКВ G01B3/20. Інструмент для виміру конструктивних параметрів шнеків / І.Б. Гевко, А.П. Драган, І.С. Геник, В.З. Гудь. - №20041109452; Заявл. 18.11.2004; Опубл. 15.07.2005, Бюл. №7. - 2 с.
15. Пат. 12674 U Україна МКВ E04F21/00, B65G15/00, C04B40/00. Конвеєр для групової гальванічної обробки тонкостінних деталей типу тіл обертання / І.С. Геник. - №u200508458; Заявл. 31.08.2005; Опубл. 15.02.2006; Бюл. № 2. - 3с.
АНОТАЦІЯ
Геник І.С. Теоретичне обґрунтування параметрів гвинтових затискних пристроїв металорізальних верстатів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти - Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2006.
Робота присвячена підвищенню продуктивності праці гвинтових затискних пристроїв технологічного оснащення з розширеними технологічними можливостями, призначених для затиску тонкостінних заготовок типу тіл обертання за внутрішньою поверхнею.
Розглянуто напружено-деформований стан гвинтового затискного елементу в закрученому стані під час затиску та закручування його торців. Встановлено умови взаємодії гвинтового затискного елементу з фіксуючим конусом. Вперше проведено синтез гвинтових затискних пристроїв за конструктивно-функціональними ознаками.
За результатами досліджень, отриманих експериментально та при промисловій апробації, проведено уточнення конструктивних параметрів гвинтових затискних пристроїв технологічного оснащення.
Ключові слова: затискний пристрій, тонкостінні заготовки, гвинтовий затискний елемент, сила затиску, діапазон затиску, гвинтовий профіль.
АННОТАЦИЯ
Генык И.С. Теоретическое обоснование параметров винтовых зажимных устройств металлорежущих станков. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты - Тернопольский государственный технический университет имени Ивана Пулюя, Тернополь, 2006.
Работа посвящена повышению производительности работы винтовых зажимных устройств технологического оснащения с расширенными технологическими возможностями, предназначенных для зажима тонкостенных заготовок типа тел вращения по внутренней поверхности. Установлены основные условия и закономерности зажима тонкостенных заготовок винтовым зажимным элементом, а также взаимосвязь между входными и выходными параметрами в процессе зажима. Впервые предложена методика выбора профиля винтового зажимного элемента в зависимости от профиля заготовки и условий зажима с полным расчетом геометрии винтового профиля. Установлены условия взаимодействия винтового зажимного элемента с фиксирующим конусом и определены оптимальные режимы зажима, необходимые для удержания тонкостенной заготовки в зажимном устройстве, а также определена величина силы зажима из условия наименьшей деформации зажимаемой заготовки. Впервые проведен синтез винтовых зажимных устройств по конструктивно-функциональным признакам и на его основе создан ряд перспективных конструкций винтовых зажимных устройств, которые характеризуются равномерностью круговой жесткости, компактностью, технологичностью, равномерностью зажима.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованной литературы и приложения.
В работе проведен тщательный анализ литературных источников, касающихся зажимных устройств, рассмотрены конструкции и принципы работы известных зажимных устройств (в том числе и винтовых).
Расчет силы зажима показал, что сила, развиваемая винтовым зажимным элементом достаточная, чтобы удержать тонкостенную заготовку, не деформируя её в процессе обработки.
При проведении экспериментальных исследований разработан и изготовлен стенд для измерения изменения конструктивных параметров винтовых зажимных элементов в статике. Для проведения экспериментальных исследований в динамике было разработано и изготовлено винтовое зажимное устройство с использованием одного винтового зажимного элемента для фиксации тонкостенной заготовки по внутренней поверхности.
По результатам экспериментальных исследований и во время промышленной апробации, проведено уточнение конструктивных параметров винтовых зажимных устройств технологического оснащения, что дало возможность расширить их технологические возможности, повысить производительность и увеличить ресурс работы.
Разработаны новые конструкции устройств, в которых применяются винтовые зажимные механизмы для обеспечения надежной фиксации тонкостенных заготовок во время обработки.
Практическое внедрение в производство предложенных схем зажима дает возможность значительно расширить номенклатуру заготовок, зажим которых в обычных зажимных устройствах осложненен.
Ключевые слова: зажимное устройство, тонкостенные заготовки, винтовой зажимный элемент, сила зажима, диапазон зажима, винтовой профиль.
ANNOTATION
Genik I.S. The Theoretical justification of parameters of screw clamping devices of cutting machines. - the Manuscript.
Dissertation for the Candidate of Science / Engineering degree in speciality 05.03.01 - Processes of the machinings, machine tools and instruments - Ternopil State Technical University named after Ivan Pul'uj , Ternopil, 2006.
Operation is devoted to a heightening of productivity of operation of screw clamping devices of technological equipment with the extended technological opportunities, the thin-walled details intended for the crimped lock such as solid of revolutions on the internal surface. It surveyed is intense - the strained condition of the screw clamping element in the twisted condition in a time of the crimped lock and the twisting of his backs.
Conditions of interacting of the screw clamping element with arresting cone are established. For the first time the synthesis of screw clamping devices to mechanically - functional attributes is carried spent.
By the results of the researches obtained experimentally and in a time of industrial approbation, refinement of design parameters of the screw clamping devices of technological equipment.
Keywords: a clamping device, thin-walled details, a screw clamping element, force of the crimped lock, a range of a crimped lock, the screw profile.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
- Проектування спеціального верстатного пристрою для встановлення заготовки на свердлувальній операції
Проведення аналізу використання установочно-затискних пристроїв, різального, допоміжного та контрольно-вимірювального інструменту. Розробка ескізного проекту конструкції, похибок базування та технологічного процесу виготовлення деталі типу "Корпус".
курсовая работа [2,1 M], добавлен 04.07.2010 Особливості конструкції пристроїв для верстатів з ЧПУ. Технологічний аналіз деталі та операції по механічній обробці. Вибір схеми базування деталі і установчих елементів пристрою. Вибір типу та розрахунок основних параметрів приводу затискного механізму.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.07.2013Конструктивні та технологічні особливості секційних гнучких гвинтових конвеєрів. Аналіз технологічних процесів виготовлення секцій гнучких гвинтових конвеєрів. Модель технологічного процесу проточування секцій робочих органів гнучких гвинтових конвеєрів.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 11.02.2024Вибір стандартних та різальних інструментів, аналіз технологічності конструкції заданої деталі. Вибір і обґрунтування послідовності обробки поверхонь, металорізальних верстатів та інструментів, параметрів та типорозмірів різальної частини інструментів.
курсовая работа [217,5 K], добавлен 04.11.2009Обґрунтування вибору відбіркових пристроїв, первинних перетворювачів, приладів контролю та засобів автоматизації парогенератора типу ПЕК–350–260. Розрахунок звужуючого пристрою та регулятора. Вибір параметрів, які підлягають контролю та сигналізації.
дипломная работа [66,8 K], добавлен 21.06.2014Фактори, що впливають на процес виготовлення та номінальні значення параметрів технологічного процесу. Монтаж відбірних пристроїв для вимірювання витрати. Проектування пульта управління процесом. Монтаж пристроїв для відбору тиску й розрідження.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.12.2013Службове призначення та технічне завдання на проектування верстатного пристрою (пневматичні тиски з вбудованим діафрагменним приводом). Опис конструкції і роботи пристрою, технічні вимоги. Розрахунок сил затиску заготовки, елементів пристрою на міцність.
практическая работа [187,7 K], добавлен 06.01.2012Аналіз існуючих систем токарного інструменту. Вибір методики досліджень статичної жорсткості конструкцій різців, визначення припустимих подач, опис пристроїв. Дослідження напружено-деформованого стану елементів різця з поворотною робочою частиною.
реферат [25,0 K], добавлен 10.08.2010Основні типи та відмінності приймальних пристроїв машин для виробництва хімічних волокон і ниток: намотувальні і укладальні. Принцип установки бобінотримача. Характеристика роботи веретен, механізмів розкладки, пристроїв для укладки джгута в контейнер.
реферат [6,5 M], добавлен 21.12.2011Конструкції і види агрегатних верстатів. Розрахунок шпинделя: визначення геометричних розмірів, сил, діючих на шпиндель. Розрахунок зубчастої передачі. Розробка об’єкта інтелектуальної власності "Пристрій для затиску деталей по посадковому отвору".
дипломная работа [5,1 M], добавлен 14.09.2012Розрахунок і проектування призматичного фасонного різця, круглої протяжки, черв'ячної модульної фрези. Графічне профілювання і конструювання різальних інструментів, вибір типу, геометричних параметрів; поля допуску. Проектування протяжки, діаметри зубів.
курсовая работа [269,6 K], добавлен 01.12.2011Аналіз технологічності конструкції деталі типу "Стакан". Вибір параметрів різальної частини інструментів. Перевірка міцності та жорсткості корпусу різця. Розробка інструментального налагодження. Вибір обґрунтування послідовності обробки поверхонь деталі.
курсовая работа [302,9 K], добавлен 04.11.2012Вибір матеріалу деталі та методу отримання заготовки, способу обробки деталі. Електрохімічна обробка. Вибір схеми базування та установчих елементів, затискного пристрою та розрахунок сил затиску, пристосування на точність. Принцип роботи пристосування.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.02.2012Проектування черв'ячної фрези для обробки зубчастого колеса, комбінованої розвертки та комбінованої протяжки із заданими розмірами і параметрами. Розрахунки всіх параметрів і розмірів інструменту, вибір матеріалів, верстатів для виготовлення інструменту.
курсовая работа [238,7 K], добавлен 24.09.2010Проектування фасонного різця. Апроксимація теоретичного профілю інструменту. Проектування гранної протяжки. Величина розбивання отвору. Розрахунок гранних та чистових зубців. Область застосування пальцевих модульних фрез. Вибір конструктивних параметрів.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.03.2013Характеристика, тип, ринкова потреба, річний об’єм виробництва та обґрунтування технологічних документів. Вибір засобів, методів та режимів проектування шпинделя. Розрахунок та конструювання спеціальних пристроїв. Аналіз структури собівартості продукції.
дипломная работа [693,2 K], добавлен 19.03.2009Визначення типу привідного електродвигуна та параметрів кінематичної схеми. Побудова статичної навантажувальної діаграми та встановлення режиму роботи електропривода. Розрахунок потужності, Перевірка температурного режиму, вибір пускових резисторів.
контрольная работа [238,3 K], добавлен 14.09.2010Характеристика виробу та матеріалу та режими зварювання. Розрахунок параметрів режиму зварювання безперервним оплавленням. Обґрунтування структури установки та конструкція основних її вузлів та пристроїв. Розрахунок вторинного контуру зварювальної машини.
дипломная работа [256,9 K], добавлен 23.09.2012Розрахунок механічної характеристики робочої машини. Визначення режиму роботи електродвигуна. Вибір апаратури керування і захисту, комплектних пристроїв. Визначення часу нагрівання електродвигуна. Визначення потужності і вибір типу електродвигуна.
контрольная работа [43,8 K], добавлен 17.03.2015Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів. Види і призначення автоматичних пристроїв. Струмові захисти трансформаторів. Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора. Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.02.2009
