CC BY
18
□ □
УДК 621.9
ДОСЛІДЖЕННЯ АМПЛІТУДИ КОЛИВАНЬ БАГАТОПОЗИЦІЙНОГО ДІЛИЛЬНОГО ПРИСТРОЮ
У статті автори визначають амплітуди коливань планшайби багатопозиційно-го ділильного пристрою при одночасній дії декількох інструментів на заготовку
Ключові слова: агрегатний верстат, багатопозиційний ділильний пристрій
□-----------------------------------□
В статье авторы определяют амплитуды колебаний планшайбы многопозиционного делительного устройства при одновременном действии нескольких инструментов на заготовку
Ключевые слова: агрегатный станок, многопозиционное делительное устройство
□-------------------------------------------------□
In the article authors determine amplitudes of vibrations of face-plate of many positions to divide device at the simultaneous operating of a few instruments on a purveyance
Key words: aggregate machine-tool, multiposition to divide device
■D О
Вступ
Зростаючі вимоги до точності розмірів, форми та високої якості обробки поверхонь деталей, оброблюваних на агрегатних верстатах, що є однією з найголовніших задач у металообробці, а також впровадження нових енергоємних фізичних ефектів для реалізації технологічних процесів, поява нових видів важкоо-броблюваних матеріалів, широка механізація та автоматизація технологічних процесів значно підвищили актуальність дослідження динамічних процесів рухомих частин верстатів з тієї причини, що обробка різанням залишається основним методом забезпечення найвищої точності і якості обробки деталей.
1. Постановка проблеми
У процесі роботи агрегатного верстата, виникаючі динамічні явища деформують пружну систему верстата, що приводить в остаточному підсумку до зсуву
Ю. І. С и ч о в
Кандидат технічних наук, доцент, декан машинобудівного факультету Кафедра металоріжучого обладнання і транспортних
систем*
Контактний тел.: (057) 733-79-39, 748-57-08
Б . Г . Л я х
Доцент
Кафедра опору матеріалів та теоретичної механіки* Контактний тел.: (057) 733-78-46, 64-30-15 І . І . Л и т в и н е н к о
Кандидат технічних наук, професор Кафедра автоматичного контролю і екологічного
моніторингу
Національний технічний університет «Харківський
політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002 В.В. Самчук Майстер виробничого навчання Навчально-виробничий центр* Контактний тел.: 096-82-744-25 E-mail: samchucvv1986@km.ru *Українська інженерно-педагогічної академія вул. Університетська, 16, м. Харків, 61003
уніфікованих вузлів відносно ріжучого інструменту. Це викликає відхилення від заданих робочих рухів, що призводить до незадовільної якості обробленої поверхні, підвищення знос інструментів і механічних систем верстата.
2. Аналіз останніх досліджень і публікацій
Про важливу роль динамічних явищ в агрегатному верстаті свідчить та увага, що приділяється дослідженню цих явищ вітчизняними і закордонними вченими. Опубліковано велика кількість робіт, присвячених окремим задачам динаміки уніфікованим вузлам. Більш за все вивчені деформації у верстатах при дії постійних зовнішніх сил («жорсткість верстатів») і їхній вплив на точність обробки, стійкість при різанні чи при переміщенні вузлів «вхолосту», перехідні процеси вузлів верстатів при пуску і гальмуванні. Роз’єднаність робіт, що мають, як у постановці, так і в методах рішення задач, наявність суперечних результатів і т.п.
створює великих труднощів у практичному їхньому використанні.
І на наш погляд, недостатньо вивчені питання підвищення точності обробки при використанні багато-позиційного ділильного пристрою.
3. Постановка задачі
При компоновці агрегатного верстата та в подальшій експлуатації, виникає необхідність рішення багатьох задач, пов’язаних з динамічними явищами. У першу чергу це відноситься до забезпечення умов стійкого руху заготовки, яка закріплена на уніфікованому ділильному столі в пристосуванні, тобто відсутності так званих вібрацій, «заклинювання», «підривання» чи стрибкоподібного його переміщення при призначенні режимів різання.
Автори ставлять перед собою задачу визначити частоти коливань планшайби багатопозиційного ділильного пристрою в умовах одночасної дії декількох інструментів на заготовку.
данні в тригонометричний ряд приведемо вид функції навантаження при десятьох членах розкладання (рис. 1).
4. Основний матеріал
Рис. 1. Образ функції навантаження при розкладанні дельта функції в тригонометричний ряд
Як і попередньо припускаємо, що рішення по куті - періодичне. Тоді функцію динамічних прогинів можна переписати у вигляді
ю = Х и^іпіф, і
де и - функція, що залежить від радіуса і часу.
У цьому випадку рівняння (2) набуде вигляд:
Рівняння динамічного вигину у випадку додавання безупинно зростаючої функції (у режимі додавання ріжучого зусилля з боку інструмента) має вигляд:
_д_ 1 _д 1 _д_ Эг2 + г Эг + г2 Эф2
рЬ d2ю + q(t)
De dt
2
Э2ю 1 Эю 1 Э2ю^ Эг2 + г Эг + г2 Эф2
(1)
о + "
2 De
де q(t) - функція зростання навантаження у режимі додавання ріжучого зусилля. Інші позначення поки залишаються без змін. Крайові умови не міняються в порівнянні з задачею про власні значення.
При г = 0 і г = Я прогин ю = 0. Прогин симетричний для кутової координати, тобто при ф = 0 і ф = 2п прогин однаковий.
Розкривши вираження в дужках рівняння (1), одержимо:
Э4ю 2 Э3ю 1
эТ"+7 эТг+7
Э4ю
Э2ю ' Э?
Э4ю Э2ю
----7 + 4----7
Эф4 Эф2
Эг2Эф2
_ рЬ d2ю q(t) De dt2 De
1 Эю
Н—5-------1-
г3 Эг
q(t)=-Ру ЕЕ8Іпіф-■ f(t),
ЯК і j к
Е 8ІП Іф І
= Х 8ІП Іф
Э4и 2 Э3и 1
( 2 о и 1/0.2 ц 1 эц 3
1 +-т1 —т(2і2 +1)—Т- + ^---------1 + —т и.
г Эг3 г2 > Эг2 г3 Эг г4 і
Эг4 г Эг
рф ди
De Эt2
Эг2
Р
Эг
^К-Х^Х^ТТ^ (4)
З огляду на те, що тригонометричні функції типу 8Іпіф незалежні, то вираження (4) може бути замінено системою, кожне з рівнянь якої має загальний вигляд
э4и. 2 э3и. ^ чэ2и. 1 эи. 3
—І+- 4г (2І2 +1)—5±+-3—І- + =
Эг4 г Эг3 г > Эг2 г3 Эг г4 І
2ТТ _ . . (5)
рЬ
э2и.
+
Р
De Эt2 лЛєК2
(2)
Навантаження, що виникає від дії ріжучого інструмента не розподілене, а періодичне. Її надалі зручніше представити у вигляді дельта-функції і розкласти в тригонометричний ряд
Я-г _ (3)
Для подальшого рішення задачі необхідно знати функцію зміни зовнішнього навантаження за часом. Пропонована методика заснована на заміні реальної функції її образом у тригонометричних функціях. Задамося часом Т виходу сили різання на її номінальний режим. Чим менший цей час, тим продуктивніший процес. У цьому припущенні функцію росту навантаження представимо у вигляді ^) =
де ^) - функція зростання зовнішнього навантаження за часом; Р - номінальне значення сили різання.
Для перевірки адекватності заміни зосередженого навантаження її образом дельта функції при розкла-
^іпкТ ’
де к - коефіцієнт, що показує інтенсивність зростання навантаження.
Відзначимо, що при малих величинах часу виходу на режим (що має місце в дійсності), вид функції мало залежить від коефіцієнта к і мало відрізняється від лінійної залежності.
Рішення кожного рівняння представимо у вигляді и = V sinkt, де V - функція, що залежить тільки від радіуса.
х
2
1
З
У результаті кожне рівняння системи прийме загальний вигляд
d4V 2 d^ 1 „ 0-^d2V 1 dV З„
11—гг ^^(112і2)^т 1 — -T^ —7 Vi =
dr4
dr3
dr2
dr
P^V,k2 1
De i
F
^ . jn.r
, - у sin-----
nDeR2sinkT j R
(6)
Шукану функцію за даних умов найпростіше шукати у вигляді суми тригонометричних функцій
V = У C sinjn Г , де C - константа.
і ,L-i ij R 1J
З урахуванням проведеної заміни рівняння отримає вигляд
п і • jnr Cij 1 sin — ij1 R
і cos
jn. r R
j4n41 jX. (112i)-A
R4 r2R2 ( ) r4
ЗЗ
jn 2j п ^R rR3
F
phk . jnr sin DR
. jnr
=------5----— sin---.
nDeR2sinkT R
Застосуємо до отриманого вираження процедуру Бубнова-Гальоркіна. Для цього кожне вираження помножимо на сполучену функцію і беремо інтеграл по всій області. Одержимо
У rfsi jsinJH
j ijJ0 R 1 R
З
і cos
jn. r R
R
jn 2|зпз r3R rR3
R4 r2R
phk . jn. r I
-sin-------1-x
D
R
R
xdr = УІ j 0
F
• 2 jn.r ,
. -sin------dr .
nDeR2sinkT R
(7)
nr
Зробивши заміну перемінної — = — , одержимо:
R
Cij УІsinj—{sinj— j4 1 j (112i2 )-“г
і cos j-
j - 21
З
- З -
d- і
C R4ph ij
n4De
k2 x
xyj sin j —. sin j —d—d— =
nDeR2sinkT j j
УІ sin2 j—d—. (8)
Тоді константи C , що відповідають величині ди-
намічного прогину, можна знайти з вираження
п
F
C=
Будемо визначати сумарну амплітуду коливань ба-гатопозиційного ділильного пристрою від одночасної дії декількох інструментів (рис. 2).
Рис. 2. Схема навантаження радіальними силами
Навантаження при виробничому методі досліджень багатопозиційного ділильного пристрою були отримані в процесі механічної обробки різних деталей. При цьому для створення різних осьових навантажень, вибиралися різні матеріали оброблюваних деталей, а обробка виконувалася свердлами різних діаметрів.
Відповідно навантаженням були визначені деформації верстата в заданих точках і побудовані графіки (рис. 3 - 5).
Рис. 3. Амплітуди коливань планшайби столу при одночасному прикладені сил F = 1000(Н) , F1, F2. Кутова координата прикладення сил по відношенню до сили F :
^ - 45°, F2 - 90°
J sin2 j—d—
x
ij nDeR2 sin kT п
J sinj—1 sinj—
4 іл п-Л З R4phk2
j4 (112i2 )--4
4 і j —2
—
n4De
j - j
З
—З —
Рис. 4. Амплітуди коливань планшайби столу при одночасному прикладені сил F = 1000(Н), F2, F6. Кутова координата прикладення сил по відношенню до сили F: F2 -90°, F6 - 270°
r
r
r
r
і
і
і
її
Рис. 5. Амплітуди коливань планшайби столу при одночасному прикладені сил F, F2, F4. Кутова координата прикладення сил по відношенню до сили F:
F2 - 90°, F, -180°
Висновок
Визначені форми коливань багатопозиційного ділильного пристрою при прикладені сил різання, на
підставі яких можуть бути розроблені рекомендації з призначення режимів різання, які складають основу у забезпеченні заданої точність обробки.
Література
1. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежу-
щих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учебное пособие для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1991. - 382с.
2. Дурко Е.М., Фецак С.И. Динамика станков: Учебное посо-
бие. - Уфа: УГАТУ, 1996. - 92с.
3. Кудинов В.А. Динамика станков. - М.: Машиностроение,
1967. - 359с.
4. Aronson R. Основи конструювання сучасних металорі-
зальних верстатів // Manufacturing Engineering, 2001, v. 126, №3. - С. 54-79.
--------------------□ □-----------------------
В статті представлено особливості запропонованого підходу до визначення розрахункових резервів міцності конструкційних складових напіввагонів-хоперів для гарячих окатишів та агломерату
Ключові слова: розрахунковий резерв міцності, вантажний вагон
□-------------------------------------□
В статье представлены особенности предложенного подхода к определению расчетных резервов прочности конструкционных составляющих полувагонов-хопперов для горячих окатышей и агломерата
Ключевые слова: расчетный резерв прочности, грузовой вагон
□-------------------------------------□
In the article approach features offered is represented to determination calculations backlogs constructions elements railway gondola-hoper for hot okatyshey and agglomerate
Keywords: calculations backlogs, railways freight car
--------------------□ □-----------------------
УДК 629.463.65+629.463.66
ОЦІНЮВАННЯ РОЗРАХУНКОВИХ РЕЗЕРВІВ МІЦНОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ ОКАТИШЕВОЗІВ
В . В . Ф о м і н
Заступник директора з виробництва ЗАО «Донецксталь»- металлургический завод» вул. Івана Ткаченка, 122, м. Донецьк, Україна, 83062
E-mail: fomin1971@list.ru
Постановка проблеми і аналіз результатів останніх досліджень
Транспортною стратегією України на період до 2020 року, яка була затверджена на засіданні Кабінету Міністрів України 20 жовтня 2010 року обумовлено створення сучасного високотехнологічного залізничного комплексу, який здатен забезпечувати зростаючі потреби економіки держави, якісно та своєчасно перевозити вантажі та пасажирів, максималь-
но використовувати транзитні можливості України. Зазначене аргументує необхідність впровадження на мережах залізниць України рухомого складу з сучасним рівнем техніко-економічних показників. При цьому більша частина рухомого складу Укрзалізниці припадає на парк вантажних вагонів, який об’єднує спеціалізований та універсальний їх типи [1]. Разом з цим більшість вагонів вантажного парку експлуатується на грані призначеного терміну служби, що обґрунтовує необхідність їх поповнення. Так серед
З
