CC BY
8
УДК 631.3.02
А. С. Клочков, А. А. Городских, И. И. Манило, Н. А. Андрюкова, С. Г. Тютрин
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРАВКИ ДЕТАЛЕЙ КЛАССА ВАЛОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И РЕМОНТЕ СЕЛЬХОЗМАШИН
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
АКАДЕМИЯ ИМ. Т.С.МАЛЬЦЕВА»
A. S. Klochkov, A. A. Gorodskikh, I. I. Manilo, N. A. Andryukova, S. G. Tyutrin INCREASE OF EFFICIENCY OF STROPPING SHAFTS DURING PRODUCTION AND REPAIR AGRICULTURAL CARS FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV»
Показано, что для автоматизации процесса правки валов необходимо совершенствовать технологические процессы обеспечения точностных показателей качества. Представлен принципиально новый подход к обеспечению точности правки, особенностью которого является компенсация упругой отдачи материала без определения ее абсолютного значения в процессе правки каждой детали. Указано, что такой подход позволяет осуществлять адаптивное управление процессом правки деталей класса валов широкой номенклатуры.
Ключевые слова: правка, изгиб, текучесть, вал, управление процессом.
It is shown that for automation of process of stropping shafts it is necessary to improve technological processes of providing precision indicators of quality. Essentially new approach to ensuring precision of stropping is presented. Its feature is compensation of elastic return of a material without determination of its absolute value in the stropping process. It is specified that such approach allows making adaptive control of stropping process of wide nomenclature of shafts.
Keywords: stropping, bend, fluidity, shaft, process management.
Александр Сергеевич Клочков
Alexander Sergeyevich Klochkov аспирант
Андрей Андреевич Городских
Andrey Andreevich Gorodskikh аспирант
Иван Иванович Манило
Ivan Ivanovich Manilo доктор технических наук, профессор, завкафедрой ППБ E-mail: [email protected]
Наталья Александровна Андрюкова
Natalya Aleksandrovna Andryukova аспирант
Е-mail: [email protected]
Сергей Геннадьевич Тютрин
Sergey Gennadevich Tyutrin кандидат технических наук, доцент, завкафедрой Е-mail: [email protected]
Создание новых более производительных и совершенных сельхозмашин, отвечающих современным требованиям, предопределяет усложнение их конструкции при одновременном снижении материалоемкости. Постоянно возрастающие требования к снижению металлоемкости, в том числе, деталей данного класса, (в дальнейшем по тексту, валы) при одновременном уменьшении их жесткости и непрерывно возрастающих удельных нагруженностях, эксплуатация сельхозмашин в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства приводят к износу и деформации валов, возникновению динамических нагрузок, значительно превышающих допустимые значения, что, в конечном итоге, приводит не только к преждевременному износу, но и разрушению машин и механизмов. До 50 % тяжелонагруженных валов сельхозмашин через 3-4 года интенсивной эксплуатации имеют прогибы, которые в 2-3 раза превышают допусти-
мые пределы. Это одна из основных причин преждевременного выхода из строя механических передач и подшипниковых узлов.
Важной задачей, позволяющей обеспечить высокую эффективность изготовления и/или восстановления деталей класса валов при производстве и ремонте сельхозмашин, является совершенствование технологических процессов обеспечения точностных показателей качества, в том числе, по показателям прямолинейности оси. Одним из таких процессов является правка, осуществляемая, чаще всего, по схеме свободного изгиба на двух опорах.
В целом ряде случаев в общий технологический процесс восстановления и изготовления валов включается до 6-8 операций правки. Зачастую они являются финишными в общем процессе изготовления и восстановления валов и в значительной степени определяют точностные и эксплуатационные показатели их качества.
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2013
49
Существующие технические средства и способы правки валов отличаются сложностью, трудоемкостью, высокими энергозатратами и высокой технологической себестоимостью. Они не позволяют получить высокую точность исправления отклонений от прямолинейности оси одно-двухкратным изгибом вала, что приводит к необходимости многократного повторения процесса деформирования (до 6-7 раз и более), а значит - к снижению производительности и эксплуатационных свойств деталей, к неисправимому браку последних из-за возникновения трещин и даже разрушений материала. Появившиеся в последние годы правильные агрегаты, оснащенные устройствами ЧПУ и управляющими ЭВМ, также не обеспечивают высокого качества правки одно-двухкратным нагружением детали. Кроме того, при использовании таких правильных агрегатов в производственных условиях АПК возникают труднорешаемые проблемы надежности при эксплуатации, сложности при обслуживании и ремонте, стоимости.
В силу вышеизложенных причин, при изготовлении и восстановлении валов управление процессом правки, в основном, осуществляется вручную. Параметры режима правки в таком случае выбираются и назначаются рабочим-правильщиком «на глаз», т. е. интуитивно, на основании лишь собственного опыта, что требует от него уникальных навыков. Это определяет низкую производительность и невысокое качество правки, так как они всецело зависят от квалификации правильщика. Кроме того, ручные режимы правки, в значительной мере зависящие от делового настроя работника, создали проблемные ситуации при решении задач управления ритмичностью производства и устранения «узких мест».
Особенно остро данные вопросы стоят при ремонте импортной зерноуборочной техники, когда требуется восстановление или изготовление единичных экземпляров валов.
Повышение эффективности правки валов, как при их изготовлении, так и ремонте предопределяет решение задачи оптимизации пространственной ориентации, базирования и изгиба валов. Технологический процесс правки в составе данных операций представляет собой объект многопараметрической оптимизации.
Оптимизация процесса правки валов достигается при стремлении каждого из выходных параметров к определенному минимуму
р = еост.;п; Тц;ЯС) ^ т™, (1)
где е сст~ допустимая остаточная кривизна вала;
Т' - время обработки детали;
Я - количество неисправимого (окончательного) брака;
С - технологическая себестоимость детале-операции;
п - количество правок вала в контролируемых сечениях.
Основу решения задачи оптимизации правки валов составил принципиально новый подход, особенностью которого является компенсация упругой отдачи материала без определения ее абсолютного значения в процессе правки каждой детали. В частности, так как в процессе правки вала невозможно контролировать все возмущения, влияющие на механические характеристики детали, то за основу регулирования приняли измерение результата воздействия на вал суммы всех возмущений, т. е. осуществляли
геометрическое адаптивное управление. В основу алгоритма управления положена точность компенсации упругой отдачи при правке каждой детали.
Компенсировать упругую отдачу и уменьшить погрешность правки валов при ремонте и производстве ЗУК целесообразнее всего следующим образом:
1 Упругую отдачу вала определять путем выявления нарушения соотношения амплитуд электрических сигналов, например, напряжений, пропорциональных текущим значениям нагрузки Р и деформации е. Момент времени нарушения этого соотношения в сторону увеличения и,, / и.р, > 1,5 принимать за начало текучести материала вала.
2 Управлять процессом правки валов из сталей, которые обладают свойствами провала пластичности (рисунок 1, фрагмент 2), по диаграмме «напряжение-дефор-мация», имеющей «зуб» текучести. Регистрация экстремума в точке минимума обеспечивает точную правку.
Рисунок 1 - Отслеживание с помощью экстрематора момента образования «зуба» текучести материала вала
Принципиально возможно обеспечение достаточно высокой точности правки каждой конкретной детали из высокоуглеродистых сталей путем выявления момента (2) простой, доступной и надежной аппаратурой.
Так как время нагружения вала на участке упругости (0,5-1,0 с) находится в том же порядке измерения, что и время его вращения при измерении прогиба и ориентации (0,3-0,5 об/с), то экстрематор с адаптацией к производной сигнала датчика кривизны используется для обнаружения «зуба» текучести без каких-либо конструктивных изменений. То есть при измерении прогиба и ориентации он подключается к выходу преобразователя датчика кривизны, а при нагружении вала изгибом - к преобразователю датчика давления рабочей жидкости в силовом гидроцилиндре правки (рисунок 2). При нагружении вала изгибом и отслеживании диаграммы «напряжение-деформация» экстрема-тор выделяет моменты экстремумов сигналов №^/^=0 в точках и (рисунок 1). Как и при поиске экстремальной точки прогиба для ориентации вала, в данном случае абсолютное значение производной интереса для нас также не представляет. Важно определение момента начала текучести материала вала, после чего в процессе последующего нарастания пластической деформации отслеживается перегиб вала на величину исходного прогиба.
1 - привод вращения вала; 2 - блок управления приводом; 3 - датчик кривизны детали; 4 - экстрематор; 5 - усилитель; 6 - нормализатор сигналов; 7 - блок определения отношения деформации и усилия изгиба вала Рисунок 2 - Схема системы управления агрегатом правки на операции обнаружения момента начала текучести различных материалов вала
Применение экстрематора с адаптацией к производным сигналов напряжений, получаемых от датчиков измерения изгиба валов и перемещения штока с рабочим инструментом, позволяет осуществлять адаптивное управление процессом правки деталей класса валов широкой номенклатуры.
Список литературы
1 Манило И. И. Параметры и критерии оптимизации процесса правки валов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 1. - С. 48-51.
2 Манило И. И. Управление процессом правки валов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2005. - № 1. - С. 29-31.
3 Манило И. И. Компенсация упругой отдачи материала при автоматическом управлении процессом правки валов на прессах // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 2. - С. 48-50.
4 Манило Ив. Ив. Ориентация валов при их правке на прессе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2005. - № 2. - С. 24.
УДК 621.64
В. И. Козлов, Ф. Х. Тулубаев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИХРЕВЫХ ТРУБ В ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ УЗЛАХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ТЭЦ
КОСТАНАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А. БАЙТУРСЫНОВА
V. I. Kozlov, F. H. Tulubayev USE OF VORTICAL PIPES IN THE DUST-AERIAL UNITS OF STEAM GENERATORS AT COMBINED HEAT AND POWER PLANT А. BAITURSYNOV KOSTANAY STATE UNIVERSITY
Рассмотрено два типа воздухоподогревателей, рекуперативные и регенеративные, проанализированы недостатки обоих типов. Предложен способ нагрева вторичного воздуха, использующий вихревую трубу. Предлагается схема узла пылепровода с вихревой трубой для нагрева вторичного воздуха, в котором при вихревом движении периферийная область потока нагревается и выходит через кольцевой зазор, отделяясь от холодного воздуха.
Ключевые слова: пылепровод, эффект нагрева, сжигание, теплообмен.
Two types of airheaters, recuperative and regenerative are considered, shortcomings of both types are analyzed. The way of heating the secondary air, using a vortical pipe is offered. The scheme of the dust flue unit with a vortical pipe for heating secondary air is offered in which during vortical movement the peripheral area of a stream is heated and gets out through a ring gap, separating from cold air.
Keywords: dust flue, effect of heating, burning, heat exchange.
Владимир Иванович Козлов
Vladimir Ivanovich Kozlov кандидат технических наук, старший преподаватель E-mail: [email protected]
Фарит Харисович Тулубаев
Farit Harisovich Tulubayev старший преподаватель E-mail: [email protected]
В современных парогенераторах ТЭЦ применяют в качестве топлива угольную пыль. Угольная пыль для сжигания подается в топочную камеру котла воздухом.
Воздух, транспортирующий угольную пыль, называется первичным. Остальной воздух, необходимый для горения - вторичным.
