CC BY
38
зубья отечественного или импортного производства. Схема износа зуба ковша экскаватора при взаимодействии с забоем представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема износа зуба ковша экскаватора при взаимодействии с забоем
Момент сил от силы боковой составляющей резанья Fg находится по формуле:
Ыб = F6 ■ RK,, (14)
где F6 = б■ Sp ■ cosa .
Абсолютная погрешность в определении боковой составляющей резанья:
AF =
(6 ■ S, ■ ( 6 ■ S
( S,
cosa
■ sin a
■ sin a
■ Aa)
■s!
Аб )2
+
(15)
Относительная погрешность в определении боко-
вой составляющей силы F^:
£
AF
Б
F
Б
F
Б
Износ Аб
Аб
породы 2 (AS 2 . (16)
( б (S +
б стали Sp
+C°saAa^ 2
Sina
зуба ковша зависит
от
£
породы
бб
- относительного износа зуба,
'стали
связанного со свойствами породы и материалом зуба, Г АО
а также с = — относительным износом пло-О о
щади зуба, связанным со стачиванием зуба, и г Св8а/±а
- относительным износом зуба по
Опа
толщине.
С помощью представленных уравнений и проведения четкого моделирования можно определить износ зубьев ковша горнодобывающей техники. С увеличением угла а между горизонтальной плоскостью и зубом ковша больше чем на 20% можно говорить об износе зубьев ковша.
Библиографический список
1. Милосердов Е.Е., Минеев А.В., Макляк И.А. Моделирова- транспортного оборудования в условиях севера М., 2002. ние нагрузок роторного экскаватора при взаимодействии с 242 с.
забоем // Системы. Методы. Технологии. 2012. Вып. 2 (14). 3. Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. М.: Ма-С. 70-73. шиностроение, 1972. 432 с.
2. Квагинидзе В.С. Эксплуатация карьерного, горного и
УДК 621.923.9
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
© А.П. Чапышев1, А.А. Бобров2
1Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2ООО "Дельта Софт",
664020, Россия, г. Иркутск, ул. Волгоградская, 118.
Приведена методика определения оптимальных режимов виброабразивной обработки в зависимости от технологических условий выполнения данного процесса с использованием специально разработанного программного модуля. На основе полученных в ходе эксперимента данных оценено влияние формы и материала формованных
1Чапышев Александр Петрович, доцент кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: 89148887106, e-mail: [email protected]
Chapyshev Alexander, Associate Professor of the Department of Machinery and Automation of Mechanical Engineering, tel.: 89148887106, e-mail: [email protected].
2Бобров Андрей Александрович, инженер-программист, тел.: 89501329298, e-mail: [email protected] Bobrov Andrei, Programming Engineer, tel.: 89501329298, e-mail: [email protected]
абразивных тел на производительность вибрационной абразивной обработки деталей из конструкционной стали. Ил. 13. Табл. 1. Библиогр. 11 назв.
Ключевые слова: виброабразивная обработка; абразивные тела; радиус кромок; конструктивный элемент.
IMPROVING EFFICIENCY OF VIBROABRASIVE MACHINING REGIMES DETERMINATION DEPENDING ON TECHNOLOGICAL CONDITIONS A.P. Chapyshev, A.A. Bobrov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. 2 "Delta Soft" LLC,
118 Volgogradskaya St., Irkutsk, 664020, Russia.
The article presents the methods to determine the optimum regimes of vibroabrasive machining depending on the technological conditions of process implementation with the use of a specifically developed software module. Based on the data received in the course of the experiment the authors evaluate the influence of the shape and material of molded abrasive bodies on the performance of abrasive machining of parts made of structural steel. 13 figures. 1 table. 11 sources.
Key words: vibroabrasive machining; abrasive bodies; edge radius; structural element.
Процесс вибрационной абразивной обработки [1] позволяет существенно снизить трудоёмкость слесарных операций для деталей небольших габаритов из металлических материалов при удалении заусенцев и скругления острых кромок. Сущность процесса состоит в съёме материала при относительном перемещении абразивного наполнителя (абразивных тел) и обрабатываемых деталей при наложении вибраций на их смесь в специальном контейнере. Конечный результат процесса зависит как от геометрических параметров обрабатываемых деталей, так и от характеристик абразивных тел [2, 3, 6-8].
Относительное расположение кромок и поверхностей детали, а также форма абразивных тел могут являться причиной недостаточной эффективности доступа последних к кромке [9] (рис. 1).
Оптимизация времени обработки, позволяющая обеспечить экономию энергетических ресурсов, сни-
зить расход абразива и технических жидкостей, а также увеличить продолжительность межремонтного цикла технологического оборудования, затруднена тем, что кромки детали находятся в различных условиях при её циркуляции в абразивной среде. Необходимо принимать во внимание изменение состояния каждой из них, чтобы был достигнут оптимальный результат на всей детали. Проблема выбора оптимальных режимов особенно ощутима в случае широкой, часто изменяющейся номенклатуры сложных по форме деталей [4, 5].
Зависимость радиуса скругления острой кромки от времени выполнения процесса характеризуется кривой, показанной на рис. 2. В случае если диапазон допустимых значений радиуса обработанной кромки находится в пределах от R1 до R2, оптимальное время обработки может быть определено по параметрам t1 и ^ соответственно.
а) б) в)
Рис. 1. Влияние формы абразивных тел на эффективность их доступа к кромке выступа внутреннего угла подкреплённой детали: а - абразивные тела сферической формы; б - в форме скошенной призмы; в - кубической формы
Ь
Рис. 2. Схема определения диапазона значений времени обработки по экспериментальной кривой изменения радиуса скругления кромки на детали
Обрабатываемая деталь характеризуется числом п контролируемых кромок, радиус скругления каждой из которых в зависимости от времени обработки описывается аналогичной кривой. Время, требуемое обработки всей детали, может быть определено по параметрам t1_max и t2_min, полученным в результате анализа всего набора из п кривых.
При наличии готовой информационной базы, содержащей эмпирические функции данного вида (см. рис. 2), в зависимости от геометрии и материала детали, а также технологических условий выполнения процесса (формы, размера, материала абразивных тел, типа установки) эффективное решение данной задачи может быть выполнено программным способом.
Пользователь выполняет комбинирование набора соответствующих данных для всех контролируемых кромок. Определение параметров t1_max и , удовлетворяющих диапазону радиусов кромки от R1 до R2, выполняется автоматически. Отметим, что процесс может быть выполнен только на основе предварительно сформированной базы экспериментальной информации.
Последующим сопоставлением полученных в ходе испытаний результатов для различных случаев относительного расположения кромок и прилегающих к ним поверхностей (применительно уже к обрабатываемой детали) можно выполнять индивидуальное назначение времени обработки в зависимости от её геометрии и характеристик абразивных тел.
Структура программного модуля расчёта предполагает как интерфейс ввода ранее не используемых технологических условий, так и выбора из ранее введённых (рис. 3).
Для разработанного с этой целью программного интерфейса последовательность ввода ранее не используемых технологических условий предусматривает указание допустимого диапазона значений целевого показателя (радиуса кромки), для которого следует выполнять расчёт (рис. 4).
Возможен выбор количества и типа конструктивных элементов, данные по которым используются при расчёте диапазона значений времени обработки (рис. 5), а также тип оборудования и его характеристики (геометрия контейнера) (рис. 6).
^ Начало ^
5
Ввод значений
целевого
показателя
Ввод
1
характеристик ±__::
База данных технологических условий
Ввод данных о динамике изменения геометрии кромок
Выбор ранее введённых технологических условий
Расчёт требуемого времени
1
Рис. 3. Блок-схема работы программного модуля
Требуемые значения радиусов кромки Минимальный радиус (мм):
0,1
Максимальный радиус (мм): 0,4
Рис. 4. Инициализация границ диапазона значений радиуса обработанной кромки
Рис. 5. Интерфейс ввода типа и количества конструктивных элементов (данных, которые будут
использованы при выполнении расчёта)
Рис. 6. Интерфейс ввода (выбора ранее введённых) параметров оборудования (установки для виброабразивной
обработки)
Формат ввода (выбора ранее введённых) характеристик абразивных тел, а также геометрических параметров выбранных конструктивных элементов полностью аналогичен форме ввода параметров оборудо-
вания (рис. 7). Данные о динамике изменения геометрии кромок должны быть введены пользователем в форму таблицы (рис. 8). От количества столбцов таблицы будет зависеть точность конечного результата.
Рис. 7. Интерфейс ввода геометрических параметров выбранных конструктивных элементов детали
Рис. 8. Механизм формирования точки данных экспериментальной таблицы для инициализированных технологических условий
Апробация модуля была выполнена путём постановки эксперимента для трёх типов формы абразивных тел: прямая трёхгранная правильная (ПТ) (тип 1, подтипы 1.1-1.6), прямая трёхгранная скошенная (ПТС) (тип 2, подтипы 2.1-2.6) и прямая ромбическая (ПР) (тип 3, подтипы 3.1-3.6). Каждый из применяемых типов абразивных тел характеризовался тремя вида-
ми абразивного материала и двумя видами зернистости. Выбор геометрических параметров применяемых абразивных тел был выполнен таким образом, чтобы габаритные размеры последних составляли не более 1/2 от максимального размера образца в поперечном сечении. Характеристики применяемых абразивных тел показаны в таблице.
Характеристика абразивных тел
Тип
Форма и размеры абразивных тел
Изображение
Марка абразивного материала
Зернистость абразивного материала
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Призма трехгранная прямая правильная
1
14А
24А
64С
12
16
12
16
12
16
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Призма трехгранная Скошенная
14А
24А
64С
12
16
12
16
12
16
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
Призма ромбическая
14А
24А
64С
12
16
12
16
12
16
Рис. 9. Геометрия тестового образца
Обработка образцов была выполнена на установке для виброабразивной обработки ВУД 2500 с контейнером лоткового типа. Для каждого из типов абразивных тел в контейнере установки был обеспечен одинаковый уровень его заполнения. Эксперимент был выполнен на образцах из конструкционной стали 30ХГСН2А. Образцы были изготовлены фрезерованием в виде набора конструктивных элементов (уступов и подкреплений) (рис. 9). Исходная шероховатость поверхностей образца соответствовала Ra6,3.
Образцы помещались в контейнер при условии устойчивой циркуляции абразивных тел внутри него после предварительной «обкатки» последних на рабочих режимах колебаний контейнера в течение 2 часов.
Обработка образцов была выполнена в два этапа
(в течение 15 и 30 минут) с последующим измерением. Верхняя и нижняя границы диапазона требуемого радиуса обработанной кромки были приняты равными 0,3 и 0,5 мм соответственно.
Измерения радиусов обработанных кромок были выполнены с помощью цифрового профилометра с последующим занесением в форму базы экспериментальной информации (рис. 10).
На рис. 11 показан результат комбинирования данных для четырёх типов кромок тестового образца при вычислении программным модулем диапазона времени обработки.
Вычисленные значения времени обработки для форм абразивных тел ПТ, ПТС,ПР из материала 14А, 24А, 64С, зернистости 12 и 16 показаны на рис. 12.
Исходные данные Экспеременгальная таблица График
Добавить
Удалить
Время (мин) 20 40
Внешние кромки
Продольные (мм) 0,92 1,11
Поперечные (мм) 0,43 0,61
Паз 1 (Паз)
Продольные (мм) 0,12 0,27
Поперечные (мм) 0,11 0,22
Рис. 10. Фрагмент формы ввода измеренных значений (обработка с использованием абразивных тел типа 4)
Рис. 11. График определения верхней и нижней границ допустимого диапазона времени обработки для введённого набора исходных данных
Рис. 12. Минимальное и максимальное требуемое время обработки в зависимости от формы, материала и зернистости абразивных тел (средний показатель по всем кромкам образца)
С использованием полученных данных возможно также относительное сравнение производительности (приращения величины радиуса в единицу времени) с целью определения наиболее эффективных характеристик абразивных тел в зависимости от геометрических параметров конструктивного элемента. Для этого данные, полученные с использованием формы типа 2 при сравнении были приняты в качестве базовых. Сопоставление производительности для формы типов 1 и 3 с базовым (типом 2) приведено на рис. 13.
Анализ диаграмм (см. рис. 13) показывает, что использование абразивных тел с формой типа 1 и 3, изготовленных из электрокорунда нормального (14А), является предпочтительным вне зависимости от формы и зернистости.
В случае применения других абразивных материалов при той же зернистости предпочтительно применение формы типа 2. Выбор формы типа 3 оправдан только при условии применения зернистости 16, а в качестве материала абразивных тел - белого элек-
трокорунда (24А).
Увеличение номера по шкале зернистости позволяет получить увеличение производительности для всех исследованных в ходе эксперимента абразивных материалов. При прочих равных условиях не рекомендуется применение абразивных тел типов 1 или 3 из электрокорунда белого (24А) зернистости 16 и карбида кремния зелёного (64 С) как альтернативы форме типа 2 из указанных абразивных материалов зернистости 12.
Таким образом, представленная методика и программное обеспечение позволяют назначать оптимальное машинное время виброабразивной обработки в зависимости от геометрии детали и характеристик абразивных тел. Путём комбинирования данных, полученных ранее для аналогичных конструктивных элементов, возможно выполнять индивидуальное назначение времени обработки для каждой детали, оптимизируя таким образом цикл их изготовления.
а)
б)
в)
г)
Рис. 13. Сопоставление данных производительности скругления острых кромок с применением абразивных тел: а, б - типов 1 и 3 с данными для условий использования абразивных тел типа 2 при зернистости абразивного материала 12 (а) и 16 (б) соотвественно; в - типов 1 и 3 (зернистость абразивного материала 16) с данными для условий использования абразивных тел типа 2 (зернистость абразивного материала 12); г - типов 1, 2 и 3
(зернистость 12) с типом 2 (зернистость 16)
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) в рамках комплексного проекта «Автоматизация и повышение эффективности процессов изго-
товления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета», шифр 2012-218-03-120.
Библиографический список
1. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. М.: Машиностроение, 1974. 136 с.
2. Бабичев И.А., Бойко М.А. Технологические характеристики абразивных сред для отделочно-зачистных методов обработки // Вопросы вибрационной технологии: межвуз. сб. науч. ст. Ростов н/Д, 1999. С. 52-53.
3. Бойко М.А. Повышение технологических характеристик абразивных гранул для виброабразивной обработки: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08. Ростов н/Д, 2000. 169 с.
4. Бранспиз Е.В. Повышение эффективности виброабразивной обработки путём рационального выбора её основных параметров: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01. Харьков, 2001. 265 с.
5. Калмыков М.А. Повышение эффективности виброабразивной обработки крупногабаритных изделий: дис. . канд. техн. наук: 05.02.08. Харьков, 2005. 223 с.
6. Калмыков М.А., Шумакова Т.А., Левинская И.М. Исследо-
вание поведения абразивных гранул различных геометрических форм в вибрирующих контейнерах // Вибрацп в техыц та технолопях. 2009. № 3 (55). С. 69-72.
7. Литовка Г.В. Вероятностно-статистическая система геометрических параметров гранул абразивного наполнителя как научная основа управления показателями вибрационной обработки: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.08; 05.03.01. Благовещенск, 1996. 364 с.
8. Лубенская Л.М., Шумакова Т.А., Якусник С.Н. Влияние формы абразивных гранул на сьём металла с поверхности образцов различных геометрических форм // Вибрацп в тех-н1ц1 та технолопях. 2007. № 2 (47). С. 33-37.
9. Венцкевич Г.Ж. Влияние некоторых параметров абразивного наполнителя на эффективность процесса шлифования в вибрирующих резервуарах: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08. Ворошиловград, 1985. 175 с.
УДК 658.512, 004.942
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА БАЗИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ПРИ СБОРКЕ АВИАЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ
© Х.В. Чьен1, М.В. Лаврентьева2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведен метод определения состава базирующих элементов сборочного приспособления, используемого для сборки авиационного изделия с использованием электронного макета конструкции, построенного в CAD-системе (Computer-Aided Design). Метод основан на выявлении дифференциально-геометрических характеристик базовых точек и конструктивно-технологических характеристик сборочной единицы. Полученные данные позволяют определить методы сборки и состав базирующих элементов сборочного приспособления при сборке изделия в машиностроении и самолетостроении. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: сборочные единицы; сборочные базы; базовые точки; базирующие элементы сборочного приспособления; метод сборки.
IDENTIFICATION OF JIG BASING ELEMENTS COMPOSITION UNDER AVIATION PRODUCT ASSEMBLY H.V. Chien, M.V. Lavrentyeva
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article introduces a method using electronic model built in CAD system for the identification of the basing elements composition of the jig used for the assembly of aviation products. The method is based on detecting the differential geometric characteristics of the reference points and structural and technological characteristics of the assembly unit. The obtained data allow to identify the assembly methods and the composition of jig basing elements when assembling products of mechanical engineering and aircraft construction. 4 figures. 2 table. 9 sources.
Key words: assembly units; assembly bases; reference points; jig basing elements; method of assembly.
В ходе проектирования технологического процесса сборки сборочной единицы (СЕ), состоящей из маложестких деталей, выбор схемы базирования СЕ
основывается на последовательном решении ряда задач:
1) выявление минимального состава базовых то-
1Ха Ван Чьен, аспирант, тел.: 89248331186, e-mail.: [email protected] Ha Van Chien, Postgraduate, tel.: 89248331186, e-mail: [email protected] Лаврентьева Мария Вячеславовна, аспирант, тел.: 89021757833, e-mail.: [email protected] Lavrentyeva Maria, Postgraduate, tel.: 89021757833, e-mail: [email protected]
