Аналіз визначення сили різання і зняття металу при вібраційно-відцентровій обробці

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.9.048.6.04.

Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне

Аналіз визначення сили різання і зняття металу при вібраційно-відцентровій обробці

Кондратюк О.М., старший викладач, Серілко Л.С., доц. к.т.н.

Анотація

В роботі проведено аналіз основних закономірностей динамічного процесу вібраційно-відцентрової обробки. Визначено силу співудару частинки робочого середовища з оброблюваною деталлю.

Annotation

The paper carries out the analysis of basic laws of the dynamic process of vibration centrifugal processment. The power is determined of the co-impact of the environmentul particle with the processed elements.

При дослідженні технологічного процесу вібраційно-відцентрової обробки (ВВО) деталей машин одним із важливих питань є визначення сили різання і зняття металу з поверхні деталі в процесі обробки. Існує велика кількість праць, які пропонують залежності для визначення зняття і сили різання зв'язаних з режимами обробки, амплітудою і частотою коливань, використанням ряду емпіричних коефіцієнтів.

Серед багатогранних методів теоретичних залежностей для визначення сили різання і зняття металу найбільш логічним і перспективним є метод, що полягає в визначенні сили різання і зняття металу за один удар абразивної гранули з подальшим множенням на кількість ударів гранул по поверхні деталі за час обробки.

Досвід дослідження процесу ВВО дає можливість застосувати різні методики його теоретичного обгрунтування. Використовується методика визначення об'єму металу видаленого з поверхні деталі за один удар абразивної гранули, що потребує чіткого уявлення картини взаємодії. Заглиблення рухомої гранули під певним кутом до поверхні деталі, що створює різновидність динаміки процесу взаємодії, характеристика впливу дискретності контакту на процес взаємодії, фактична площа контакту, яка обумовлюється зернистістю абразивної гранули, визначають різновидність методик визначення сили різання і зняття металу.

При певному заглиблені абразивної гранули, коли напруження на контактній поверхні деталі досягає певних значень, починається гальмування металу перед гранулою, обтікання припиняється і переходить в нагрібання металу, тобто іде процес мікрорізання. Зсув металу проходить в напрямку руху гранули, в площині дотику. Досягнувши максимального заглиблення, гранула, якщо вона продовжує своє дотичне переміщення, обов'язково буде виштовхуватись нормальною реакцією матеріалу і гальмуватися силою тертя. Як тільки гранула завершить своє дотичне переміщення, то нормальна реакція матеріалу буде рівна нулю. Цей опис взаємодії можна використовувати як для пружного, так і для пластичного контактів інгредієнтів робочого середовища [4].

Таким чином, аналізуючи вищесказане, в основі розробки вібраційної технології обробки деталей вибираємо встановлення основних закономірностей динаміки процесів, тобто вплив силової взаємодії інгредієнтів робочого середовища. Для визначення сил співудару частинки робочого середовища з оброблюваною деталлю при вібраційно-відцентровій обробці, виходимо з його енергетичних можливостей.

Скористаємося формулами А.П. Бабічева, В.М. Мороза для визначення найбільших значень параметрів процесу обробки, тому що при їхньому виводі максимальне значення швидкостей частинок робочого середовища приймалося рівним швидкості переміщення точок робочої камери по круговій траєкторії [1, 2, 3].

Кінематична енергія частинок визначається рівнянням:

(1)

де - відповідно приведена маса частинки і деталі;

- швидкість частинки;

- коефіцієнт відновлення.

В запропонованій моделі

(2)

До енергії частинки від впливу спрямованої вібрації

додається енергія

від переміщення коливаючої поверхні по дузі.

Енергетичний рівень частинки виростає і вона здатна виконати велику корисну роботу по зніманню металу або деформації поверхневого шару оброблюваної деталі.

По відомому значенню відбитку, отриманого при співударі частинки (наприклад, кулі радіусом R) з оброблюваною деталлю, сила співудару в вібраційно-відцентровій моделі визначається наступною залежністю [2]:

(3)

де - відповідно радіуси частинки і відбитку;

- коефіцієнт, враховуючий кількість енергії удару частинки, яка іде на пружний відскок і на переміщення вільно завантаженої деталі.

Значення можна представити як суму двох складових:

- від вібрації;

- від дії відцентрової сили;

(4)

де ;

.

Встановимо аналітичну залежність запропонованої моделі ВВО для більш характерного випадку руху частинки робочого середовища по обертовій вібруючій поверхні (рис.1).

Рівняння руху поверхні відносно нерухомої системи координат ОХУ має вид:

)

) (5)

Рис. 1. Матеріальна частинка на поверхні, яка здійснює коливні і поступальні рухи

де - радіус обертання точки контакту поверхні і матеріальної частинки;

- кутова швидкість обертання поверхні;

- фазовий кут початку обертання.

Відрив частинки від поверхні відбудеться, якщо сума проекцій всіх діючих сил на нормальну вісь n буде рівна нулю.

, (6)

де - вага гранули робочого середовища;

- проекція сили інерції на вісь Х;

- проекція сили інерції на вісь У;

- сила нормального тиску - реакція поверхні.

Після перетворень отримаємо рівняння для визначення моменту відриву частинки

(7)

де ; .

Після проведення досліджень, аналогічних першому випадку, отримуємо наступні характеристичні рівняння абсолютного руху частинки робочого середовища на етапі польоту:

(8)

Значення моменту падіння частинки на поверхню t_n визначається рішенням системи рівнянь:

(9)

Швидкість частинки в момент відриву для розглянутого випадку

. (10)

Максимальне значення швидкостей частинок робочого середовища при ВіО з круговою траєкторією робочої камери (7) рівне:

.

Порівняння швидкостей частинок при ВВО і ВіО показує, що

.

Кінетична енергія частинки визначається рівнянням:

. (11)

Сила співудару частинки з вільнозавантаженою деталлю може бути визначена наступною аналітичною залежністю:

(12)

На основі отриманих аналітичних залежностей (10), (11), (12) можна зробити висновки:

- максимальне значення швидкості частинки робочого середовища при ВВО збільшується порівняно з ВіО на величину складової від лінійної швидкості обертання камери;

- рівень кінетичної енергії середовища при ВВО підвищується і представляє собою суму енергій від вібрації і обертання робочої камери;

- сила співудару частинки і деталі представляє суму сил від вібрації і відцентрових сил від обертання.

вібраційний відцентровий деталь співудар

Література

1. Ющунев М.Н. Отделочно-упрочняющая обработка в установке с вибрирующим и вращающемся контейнером. В сб. Вибрационная обработка деталей машин и приборов. Ростов-на -Дону, 1972 г. с.- 105-112.

2. Бабичев А.П. Исследование технологических основ процесса вибрационной обработки, упрочнения и влияния их на эксплуатационные свойства деталей машин. Автореферат на соискание учебной степени доктора технических наук. Минск, 1970.

3. Мороз В.М. Разновидности процесса вибрационно-центробежной обработки и оборудования для его исследования. Автореферат на соискание учебной степени кандидата технических наук. Ростов - на - Дону, 1988.

4. Тамаркин М.А. исследование и разработка методических основ расчета оптимальных технологических параметров процесса вибрационной обработки. Автореферат на соискание учебной степени кандидата технических наук. Ростов - на - Дону, 1983.

Размещено на Allbest.ru