Повышение виброустойчивости встраиваемого станка для обработки бандажей и опорных роликов цементной печи Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

«НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-2001» СЕМИНАР № 20

© А.А. Еремин, А.А. Погонин М.С. Островский, 2002

УДК 621.941.217

А.А. Еремин, А.А. Погонин, М.С. Островский

ПОВЫШЕНИЕ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ ВСТРАИВАЕМОГО СТАНКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ БАНДАЖЕЙ И ОПОРНЫХ РОЛИКОВ ЦЕМЕНТНОЙ ПЕЧИ

На кафедре ТМ и РК БелГТАСМ разработан встраиваемый станок для восстановления работоспособности опорных роликов и бандажей цементных печей путем механической обработки точением. Этот станок применяется в течение нескольких лет на АО «Оскол цемент» (г. Старый Оскол) и на ЗАО «Белгород цемент» (г. Белгород).

В процессе резания возникают вибрации станка, которые снижают производительность, стойкость инструмента, значительно влияют на качество обрабатываемой поверхности и на точность обработки опорных роликов и бандажей, сокращают межремонтный период. Все это приводит к увеличению затрат при ремонте цементных печей. Поэтому повышение жесткости и виброустойчивости рассматриваемого станка является весьма актуальной задачей.

Для повышения виброустойчивости встраиваемого станка предлагается демпфирующее устройство, предназначенное для гашения колебаний в процессе резания при обработке поверхностей катания бандажей и опорных роликов цементной печи.

Демпфирующее устройство предназначено для гашения вибраций в процессе резания. Его основными частями являются упругое звено (спиральная пружина), механизм регулирования натяжения пружины и регистрирующее устройство. Состояние упругого элемента демпфирующего устройства (т.е. натяжение пружины) оказывает непосредственное влияние на процесс резания и на качество обрабатываемой детали. Эффективность работы устройства может быть оценена, например, некругло-стью 5 обработанной детали и шероховатостью ее поверхности ^г). В случае токарной обработки реальные значения 5 = 4^8 мкм и Rz = 5^10 мкм, что соответствует 2-3-му классу точности и 6-7-му классу чистоты поверхности. На рис. 3 [1, №11] приведены графики зависимости 5 и Rz, а также перемещения у вершины резца (по нормали к обрабатываемой поверхности) в процессе резания от усилия F пружины при различных режимах обработки. Эти зависимости получены при обточке детали диаметром 50 и длиной 250 мм на станке мод. 1К62 с использованием патрона, заднего вращающегося центра и демпфирующе-

го устройства. Графики, подобные приведенным, позволяют управлять процессом резания, т.е. получать желаемое качество детали в зависимости от предварительно установленного натяжения пружины демпфирующего устройства.

Для данного устройства необходимо рассчитать максимальное усилие натяжения пружины. В качестве исходных данных для расчета имеем: а) Максимальная глубина резания t =

2 мм.

б) Частота вращения бандажа п = 1,5 об/мин.

в) Максимальная подача S = 2 мм/об.

г) Диаметр бандажа d = 8 м = 8000 мм.

Силу резания рассчитаем по обработке бандажа, т.к. очевидно, что условия обработки при точении ролика являются более щадящими, чем при обработке бандажа. Наибольшее влияние на пружину в процессе обработки будет оказывать радиальная составляющая силы резания:

P у = C

• S у • V m • K

p К Г С

Коэффициент Ср и показатели степеней определяются из таблиц [2, т. 2]:

Ср = 243; х = 0,9; у = 0,6; т = -0,3

Поправочный коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала [2, т.2.]: Кр = 1

Скорость резания рассчитаем по формуле: у _ PDn 3,14 • 8000 • 1,5

■ = 37,68 мм/м: 1000 1000

Радиальная составляющая силы резания:

Py = 243

2°’9 • 2°’6

1 = 231,38 кгс

37,68

Максимальное усилие натяжение пружины с учетом коэффициента запаса К3 = 1,6:

Fн = Кз-Ру = 1,6 • 231,38 = 370,2 кгс

По [3, т. 3] из таблицы выбираем пружину сжатия класса II, разряда 3 (№176 по ГОСТ 13 772 - 68) с силой при максимальной деформации Рз = 375 кгс и наружном диаметре пружины D = 48 мм. Рассматриваемое демпфирующее устройство предложено в качестве виброзащиты станка. Оно позволяет с помощью предварительной настройки на необходимые режимы обработки опорных роликов (бандажей) снизить влияние колебаний на станок, повысить тем самым, его жесткость и виброустойчивость и, следовательно, повысить качество обрабатываемой поверхности и срок службы роликов и бандажей.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. "Станки и инструмент", 1968, №8, №11.

2. Справочник технолога - машино-

строителя в 2-х томах/Под общей редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1972.

3. Анурьев В.И.. Справочник конструктора машиностроителя в трех томах. - М.: Машиностроение, 1980.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------------

Еремин А.А. — аспирант Белгородской технологической академии строительных материалов (БелГТАСМ).

Погонин Анатолий Алексеевич — кандидат технических наук, профессор (БелГТАСМ).

Островский Михаил Сергеевич — доктор технических наук, профессор Московского государственного горного университета.