CC BY
6Шрубченко И.В., д-р техн. наук, проф., Богданов В.С., д-р техн. наук, проф., Мурыгина Л.В., канд. техн. наук, Щетинин Н.А., аспирант, ГончаровМ.С., студент
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ПРОГРАММА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАКРЫЛКА БАНДАЖА ПРИ ЕГО РЕКОНСТРУКЦИИ
ВО ВВАРНОЙ ТИП
shrubens@yandex.ru
На кафедре технологии машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова разработана технология, предполагающая реконструкцию бандажей типа «П» - в тип «В» непосредственно на месте их эксплуатации. Проведение таких работ позволит существенно снизить затраты по замене бандажей.
Суть метода - выполнение на торцевых поверхностях бандажей специальных фасонных кольцевых проточек для последующего соединения с корпусом ТБ. Ранее были проведены исследования по определению оптимальной их формы.
Для возможности моделирования процесса изготовления фасонных кольцевых проточек заданной формы была разработана программа для ЭВМ.
Эта программа позволяет сформировать диаграмму зависимости погрешности закрылка от углового положения резца при обработке резанием.
Ключевые слова: бандаж, фасонные кольцевые проточки, закрылок, бесцентровая схема, моделирование обработки.
работе, требуют меньше затрат на обслуживание и ремонт, поэтому многие из предприятий постепенно заменяют бандажи типа «П» на тип «В» .
б)
В настоящее время на опорах технологических барабанов (ТБ) применяют два вида бандажей: тип «П» - плавающие и тип «В» - ввар-ные (рис. 1). Вварные бандажи более надежны в
а)
Рис. 1. Конструкции бандажей, применяемых на опорах вращающейся ТБ: а) бандаж типа «П»; б) бандаж типа «В»
Однако вварные бандажи, которые выпускает промышленность не достаточно технологичны в изготовлении, так как имеют сложную конструкцию, поэтому оказываются на порядок дороже по сравнению с бандажами типа «П» [ 1 -5]. На кафедре технологии машиностроения БГТУ им. В.Г.Шухова разработана технология, предполагающая не замену, а реконструкцию бандажей типа «П» - в тип «В» непосредственно на месте их эксплуатации. Проведение таких работ позволит существенно снизить затраты по замене бандажей, повысит надежность и ресурс
их работы. Предложено на торцевых поверхностях бандажей выполнять специальные фасонные кольцевые проточки и формировать закрылок для последующего соединения с корпусом ТБ. Проведенные ранее исследования [6-8] показывают, что оптимальной формой таких проточек является удлиненная форма в виде полукруга с наклонными нижней и верхней гранями. Форма, размеры и относительное положение формируемой кольцевой проточки представлены на рис. 2.
Рис. 2. Конфигурация кольцевых фасонных проточек, которые требуется сформировать на торцевых поверхностях бандажа при его реконструкции
Обработку торцевых поверхностей бандажей предполагается выполнять с использованием мобильных технологий и мобильного оборудования. Так как обработка предполагает бесцентровую схему, то при неправильно вводимых режимах, возможно получение значительной погрешности. Для возможности моделирования процесса обработки разработана программа для ЭВМ [9, 10]. Процедуру расчета основных параметров обработки предложено осуществлять в системе МЛТЬЛБ, так как это позволяет представить результаты расчета в удобной форме. Алгоритм расчета погрешности закрылка при моделировании обработки включает:
• Задание исходных данных и формирование исходных поверхностей:
Hex. данные
Число точек на градус: Диаметр бандажа [мм]: Толщина закрылков:
Радиус ролика [мм]:
Расчет формы бандажа:
а := 3050
Given R6 > О
N := 1 Db := 6100 f:= 80
Rpo := 850
R62 = а2 + Л2 - 2 ■ а ■ Д ■ cos(p) ИЬг(м.Д,р) := Frnd(a) Rbr(3050,3.180 deg) = 3.045 х 103
i := 0.. 360 — - I :
, Г»
R := Rbi -,5
1 ! 2 'N
— deg I N )
i. := Rbif —.5,— ■ dee
1 I : N
i := 350 ■ — 360 -N- I 2
R. := — 1 2
Точки для расчета:
Исх. данные
i := 0.. 360 ■ N - 1
Исходные данные включают: Вв - диаметр поверхности качения бандажа; йв - диаметр посадочной поверхности бандажа; N - число точек, характеризующих поверхность, на один градус; / - толщина формируемого закрылка; Яро - радиус опорных роликов. Возможно задание различной исходной формы, как поверхности качения, так и посадочной поверхности (рис. 3).
Рис. 3. Некоторые варианты формы базовых поверхностей бандажей, задаваемых при моделировании: а) со смещением полуколец одинакового диаметра; б) С полукольцами различного диаметра; в) с симметричным расположением полуколец различного диаметра
• Вычисление значений и построение эк-видистанты к поверхности качения бандажа.
M2=moda [f trap (j+1) , 3 60*Ы)
f2=ftn5i(i+l)-360*N*fix{ftmp(i+l)/[360*N)); if f2==0; f2=360*N; end;
if (f_>=2) s {fl-f2>180*NJ; f2=f2+360*N; end;
if (fl<f2) £ (£2-fl<180*N)
delta = (Rtn5)(1+l)-Rtmp(j))/{i(f2-f_) ); = f_; fl=fix(f1+0.9),■ while fl<f2
li^ods [fl, 368*N) ; i=fl-360*N*fix{fl/(3G0*N)); if i==0; i=360*N; end; if out(i)<Rtrnp(j) I delta*(f1-stait); out (i} =Rtrap (j) tdelta* (f 1 -start) ; end; fl=fl+l;
end;
end;
При выполнении расчета формируется матрица значений радиусов эквидистанты осей опорных роликов. Чтобы предварительно оценить результаты расчета на данной стадии моделирования и исключить вероятность появления
ошибок, может осуществляться визуализация процесса формирования эквидистанты осей опорных роликов. На экран выводятся контуры базовых поверхностей, а также контур эквиди-станты (рис.4).
Рис.4. • Вычисление опорного ролика.
Визуализация формирования эквидистанты к поверхности качения бандажа положения оси второго • Вычисление положения вершины резца в
декартовой системе координат.
• Вычисление положения вершины резца в системе координат опоры стенда.
I ix if ir <N- 360 - 1 I ir - (N 360 - 1) otherwise
iop2(R,0,L)
у ys(R,0,x2,y2,L) xr <- jr. + fj cos) — deg
(Ijr + f]. sin[ i. degj -xl
-yi
f cos(-y)
XT 4— XT - xl
>T yr - yl
—sin(-y) у J v. sinl-y) cos(-y)
• Вычисление параметров траектории перемещения вершины резца.
Функция для расчета точек траектории инструмента:
TiiR.L.a) :=
Refer <- Ekv(R) A XYrs(Rek"v,r a,l)
•с- iop2(R£k\ .il.L)
XY 4- XYr(Refcv, il ,x2,y2,A) ir -J>i{XY) ir *— ir — 1
for i e 0360 N - 1 il -i-l
I ^ J iop2(Rekv,il,L) ir ir + 1
ir <- I IT if ir < 360 N - 1
I ir - (360 • N) otherwise XY *- XYi(Rekv,il ,x2,y2,A)
JXY
• Расчет погрешности формируемого при обработке закрылка.
Выполняя вышеприведенную процедуру вычислений при различных угловых положениях резца относительно опорных роликов, формируется диаграмма зависимости погрешности закрылка от углового положения резца (рис.5)
Рис.5. Диаграмма зависимости погрешности размера закрылка от углового положения обрабатывающего инструмента
• Построение диаграммы зависимости погрешности размера закрылка от углового положения обрабатывающего инструмента, а также от угла взаимного расположения опорных роли-
ков.
Расчет величин отклонения для построения номограмм:
Размер матрицы: nl := 45 и2 = 4?
ki:-[l .nl ktt :- 0..п2
ISO
aaatt =
nl
kk
Db
Lttk := 2 " -5 ■ ■ I — - Rj>° for j = D..nl for q e 0.. u2 Ugol ■ aaa
■i
— - RpD f - 2 ■ sjn(22 ■ deg)
It
Düna L
AB. ^ *— OTKfR.r. Dliiin.Ugol)
В результате расчета формируется цветовая диаграмма зависимости точности размера формируемого закрылка от углового положения резца - а и угла между осями опорных роликов - р (рис.6).
р 60
Рис.6. Диаграмма зависимости точности размера формируемого закрылка от углового положения резца и угла между опорными роликами
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Колев К.С. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1977. 256 с.
2. Корсаков В.С. Точность механической обработки. М.: Изд. Машгиз, 1961. 379 с.
3. Кузнецова И.И. Повышение технологичности обработки крупногабаритных составных бандажей за счет минимизации необходимого припуска: дис... канд. техн. наук. Белгород. 2010. С. 50-57.
4. Панов А.А. Обработка металлов резанием. Справочник технолога. М.: Машиностроение, 1988. 736 с.
5. Платонов В.С. Скоростные методы ремонта вращающихся цементных печей М.: Литература по строительству, 1970. 127 с.
6. Шрубченко И.В. Технологические основы обеспечения формы и условий контакта поверхностей качения опор технологических барабанов при обработке мобильным оборудованием: дис... д-ра техн. наук. Белгород. 2007. С. 85128.
7. Погонин А.А. Технологические основы восстановления точности крупногабаритных деталей машин без демонтажа в процессе эксплуатации: дис... докт. техн. наук. М. 2001. С. 27-49.
8. Калашников А.Т., Лебедев Л.В., Пели-пенко Н.А., Зозулева Л.А. Проведение комплекса научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, связанных с изготовле-
нием опытно-промышленной серии станков для обработки бандажей и опорных роликов цементных печей без их демонтажа: Отчет о НИР заключительный. БТИСМ; №ГР 02840008429. Белгород, 1983 129 с.
9. Хартман К., Лецки Э., Шефер В., Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977 522 с.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012661230. Шрубченко И.В., Мурыгина Л.В., Рыбалко В.Ю., Черняев А.С. Программа для моделирования обработки бандажа универсальным встраиваемым станком модели УВС-01 с установленным на нем динамическим самоустанавливающимся суппортом с плоскими опорами//Реестр программ для ЭВМ России №20126191592012. 2012.
