CC BY
13
Abstract. Describes a method for determining the integrated emissivity and the impact of the screen if radiation heat transfer. The paper presents the design of equipment for measurement of degree of blackness and the impact of the screen.
Keywords: radiation heat transfer, the emissivity, the angular coefficients emissivity, heat shield, laboratory equipment, electrical heater, thermocouple, meter - regulator, power regulator, ammeter, voltmeter.
УДК 621.919.2
АНАЛИЗ ОБРАБОТКИ ПРОТЯГИВАНИЕМ ФАСОННЫХ ОТВЕРСТИЙ ВАЛОВ-ШЕСТЕРЕН ПРИВОДОВ БУРОВЫХ
УСТАНОВОК Селезнев Юрий Никитович, к.т.н., профессор Евсеев Евгений Юрьевич, аспирант Кочергин Виталий Сергеевич, магистр ЮГО-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
В статье представлены результаты анализа обработки протягиванием фасонных отверстий валов-шестерен приводов буровых установок. Представлена разработка по унификации базового отверстия валов-шестерен с целью сокращения количества протяжного инструмента, используемого при обработке фасонных отверстий.
В конструкции приводных механизмов буровых устройств современных буровых установок моделей ПБУ для передачи крутящего момента от привода буровой установки на буровой механизм используются три типа валов-шестерен (заводские номера изделий 1ВСМ 11.03Б.008, 1ВСМ 11.03.008 и ЛБУ-18-02), изготавливаемых из стали 40Х по ГОСТ 4543-71 с твердостью НВ 215...302. Для выполнения служебного назначения валы-шестерни с заводскими номерами 1ВСМ 11.03.008 и ЛБУ-18-02 имели центральное шестигранное отверстие неправильной формы (рис. 1, поз. б) с диаметрами отверстия в заготовке 71 мм (изделие ЛБУ-18-02), 72 мм (изделие 1ВСМ 11.03.008) и 65 мм (1ВСМ 11.03Б.008) и диапазоном длин (L) изделий от 285 до 300 мм при длине протягиваемых поверхностей (l1 + l2) 165 и 170 мм и диаметром (H) цилиндрических частей отверстий после протягивания 80 и 82,5мм (таблица 1). В вал- шестерне с заводским номером 1ВСМ 11.03Б.008 в качестве базового использовалось квадратное отверстие (рис. 1, поз. а).
Единственным инструментом, обеспечивающим качественную и эффективную обработку таких фасонных отверстий, является протяжной инструмент. Из анализа технологии обработки фасонных отверстий протягиванием в изделиях ЛБУ-18- 02, 1ВСМ 11.03.008 и 1ВСМ 11.03Б.008 следовало, что для их протягивания использовались три комплекта трехпроходно-го протяжного инструмента, включающих девять типоразмеров гранных протяжек с длиной от 1300 до 1500 мм каждая (таблицы 2.5).
Рисунок 1. Осевое сечение валов - вращателей 1ВСМ 11.03Б.0081ВСМ (квадратное отверстие, поз. а), 11.03.008 и ЛБУ - 18- 02 (шестигранное отверстие неправильной формы, поз. б)
Анализ рабочих чертежей трех комплектов из трех протяжек показал, что все они спроектированы по одинарной генераторной схеме съема припуска в соответствии с методиками [1, 2, 3], с делением стружки посредством стружкоделительных канавок.
Обработка отверстия в детали 1ВСМ 11.03.008 велась с использованием пяти величин подъема на зуб: 0,025 мм - первый зуб в протяжках первого и второго проходов; 0,030 мм - 40 режущих зубьев протяжки первого прохода; 0,035 мм - первый зуб в протяжке третьего прохода; 0,040 мм -40 режущих черновых и переходных зубьев протяжки второго прохода; 0,045 мм - 38 режущих черновых и переходных зубьев протяжки третьего прохода.
Обработка отверстия в детали ЛБУ-18-02 велась с использованием трех величин подъема на зуб: 0,025 мм - первый зуб в протяжках первого , второго и третьего проходов, а также два последних чистовых режущих зуба в протяжке третьего прохода ; 0,030 мм - 25 режущих черновых и переходных зубьев протяжки второго прохода и 22 режущих черновых и переходных зуба протяжки третьего прохода; 0,060 мм - 51 режущий зуб в протяжке первого прохода.
Обработка отверстия в детали 1ВСМ 11.03Б.008 велась с использованием пяти величин подъема на зуб: 0,025 мм - первый зуб в протяжках первого и второго проходов; 0,030 мм - 40 режущих черновых и переходных зубьев протяжки первого прохода; 0,035 мм - первый зуб в протяжке третьего прохода; 0,040 мм - 40 режущих зубьев протяжки второго прохода; 0,045 мм - 38 режущих зубьев протяжки третьего прохода.
Многолетняя промышленная эксплуатация этих девяти протяжек показала , что работа черновых режущих и особенно переходных и чистовых зубьев всех протяжек характеризуется интенсивным износом по задней поверхности, сопровождающимся вырывами микрочастиц материала зубьев. Наработка на отказ, по данным отдела главного технолога, равнялась 20.. .30 протянутым изделиям (наработка на отказ - 3,4.. .5,1 м.).
Для выяснения причин такой малой величины наработки на отказ [4],были рассчитаны величины удельных сил резания на передней поверхности зубьев этих протяжек . Для расчетов использованы данные ( приложения 20 и 21, [1]) по силам резания на 1 мм длины режущей кромки при протягивании легированной стали 40Х с НВ>215...302, при использовании в качестве СОТС индустриального масла марки И-12А, разделение стружки посредством стружкоделительных канавок, при величине переднего угла 100. Результаты расчетов представлены в таблице 6. На рисунке 2 представлен анализ удельных контактных нагрузок на мм2 передней поверхно сти режущих зубьев протяжек, используемых для обработки фасонного отверстия в изделии 1ВСМ 11.03.008.
Анализ данных, представленных в таблице 6 и на рисунке 2, позволяет сделать следующие выводы:
- удельные контактные нагрузки на мм2 передней поверхности режущих, переходных и чистовых зубьев всех анализируемых комплектов протяжек превышают допустимые для материала рабочей части протяжек от 1,47 до 2,1 раза;
- наиболее перегруженными оказались зубья комплектов протяжек для обработки отверстия в изделиях ЛБУ - 18- 02 и 1ВСМ 11.03.008
Таблица 1. Конструктивные параметры валов-шестерен вращателей _буровых устройств установок моделей ПБУ_
Конструктивные пара- Обозначение деталей
метры ЛБУ-18-02 1ВСМ.11.03.008 1ВСМ.11.03Б.008
Длина М отверстия (детали), мм 300 285 285
Длина поверхности Н, 85 85 85
мм
Длина поверхности Г, 80 85 85
мм
Форма протянутогобазо- Шестигранное неправильной Квадратное (рис.
вого отверстия формы (рис . 1, поз. б) 1, поз. а)
Диаметр У отверстия в 71 72 65
заготовке, мм
Диаметр Ф протягивае- 80 80 82
мого отверстия, мм
Расстояние Х от радиус-
ного участка до плоской 75 75 -
стороны отверстия, мм
Расстояние Б от центра
отверстия до плоской 35
стороны, мм
Диаметр Ж технологиче- 90 82 82
ской выточки в заготов-
ке, мм
Длина технологической 135 115 115
выточки в заготовке, мм
Материал деталей Сталь 40Х по ГОСТ 4543-71
Твердость НВ протягиваемой поверхности по- 229.286 215.302 215.302
сле нормализации
Таблица 2. Характеристики заводских протяжек для изделия 1ВСМ
11.03.008
Заводской номер Длина, мм. Дл. раб. части, мм Число зубьев Подъем на зуб, мм Инстр. материал
1ВСМ 11.03.008/P1 1500 890 41 (3) 0,025.0,03 Р6М5
1ВСМ 11.03.008/P2 1500 888 45 (4) 0,025.0,04 Р6М5
1ВСМ 11.03.008/P3 1500 860 30 (5) 0,025.0,04 Р6М5
Итого 4500 2638 116 (12)
Таблица 3. Характеристики заводских протяжек для изделия 1ВСМ
11.03Б.008
Заводской номер Длина, мм. Дл. раб. части, мм Число Зубьев Подъем на Зуб, мм Инстр. материал
1ВСМ 11.03Б.008/Р1 1500 890 41 (2) 0,015.0,05 Р6М5
1ВСМ 11.03Б.008/Р2 1500 900 42 (4) 0,015.0,075 Р6М5
1ВСМ 11.03Б.008/Р3 1500 900 42 (4) 0,095.0,18 Р6М5
Итого 4500 2690 125 (10)
Таблица 4. Характеристики заводских протяжек для изделия ЛБУ - 18- 02
Заводской номер Длина, мм. Дл. раб. части, мм Число Зубьев Подъем на зуб, мм Инстр. материал
ЛБУ - 18- 02/Р1 1500 890 55 (3) 0,025.0,06 Р6М5
ЛБУ - 18- 02/Р2 1500 885 30 (4) 0,015.0,03 Р6М5
ЛБУ - 18- 02/Р3 1480 860 30 (5) 0,025.0,03 Р6М5
Итого 4480 2655 115 (12)
Таблица 5. Общие характеристики заводских протяжек для изделий 1ВСМ
11.03.008, 1ВСМ 11.03Б.008 и Л] БУ -18- 02
Итого по трем изделиям (заводской вариант) Длина, мм. Дл. раб. части, мм Число зубьев Подъем на зуб, мм Инстр.ма териал
13480 7983 356 (34) 0,015.0,075 Р6М5
