CC BY
21
CTmax = 189,952 МПа.
[a] - допускаемое напряжение по трещинообра-зованию:
[а] * = 200,233 МПа для стали 30ХГСА [3]. 189,952 < 200,233.
Следовательно, данная конструкция удовлетворяет условию сопротивляемости к образованию трещин [5].
ВЫВОДЫ
1 Для увеличения прочности фланцевого соединения в устьевом оборудовании следует применять соединения по патенту RU2416751C1, где применено разгрузочное круговое кольцо и тяги, именуемые захватами, в результате которого происходит уменьшение плеча изгибающего момента, действующего на фланец.
2 Происходит уменьшение трудоемкости сборки за счет отсутствия резьбовых шпилек.
3 Рекомендуется применять фланцевые соединения по патенту RU2416751C1 в устройствах устьевого оборудования для добычи нефти и газа.
Список литературы
1 Фланцевые соединения устьевого оборудования. ГОСТ 28919-91.
2 Марфицын В. П., Марфицын А. В., Марфицын С. В. Изобретение к
патенту RU2416751d от 14.08.2009. Затвор повышенной герметичности и вибрационной стойкости с усиленным стопорением и разгрузочным круговым кольцом для сосудов и аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением.
3 Марфицын С. В., Марфицын В. П. Модернизация стенда для
испытания устьевого оборудования //Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». 2014. Вып.9. №2(33). С. 8-9.
4 Тимошенко С. П. Сопротивление материалов. Т. 2. ОГИЗ. М. :
Гостехиздат, 1955. С.167.
5 Марфицын С. В., Марфицын В. П. О мерах, препятствующих
появлению трещин в фонтанной арматуре // Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». 2013. Вып. 8. №2(29). С. 101-102.
УДК 658.512.012
А.С. Пухов, М.М. Федотова
Курганский государственный университет
ПРОГРАММНОЕ БАЗИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК ПРИ ДВУХ- И МНОГОСТОРОННЕЙ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ
Аннотация. В статье рассмотрен способ базирования гладких заготовок с использованием программно подводимого упора, выполняющего функцию упорной базы при установке предварительно измеренной заготовки (входного контроля).
Ключевые слова: токарные станки с ЧПУ, программное базирование заготовок, многосторонняя обработка.
A.S. Puhov, M.M. Fedotova Kurgan State University
PROGRAM BASING OF WORKPIECES IN TWO-SIDED AND MULTIFACE LATHE MACHINING
Abstract. The paper dwells upon the way of smooth
workpieces basing with the use of program conveyed thrust performing a function of a thrust base when installing a preliminary checked workpiece (initial check).
Keywords: lathes with ChPU, program basing of workpieces, multiface machining.
ВВЕДЕНИЕ
Базирование гладких цилиндрических заготовок, например из проката (прутков, труб и др.), при двух- и многосторонней токарной обработке с применением поворотных (индексных) патронов имеет существенную особенность, обусловленную необходимостью выбора или создания упорной базы для установки заготовок в данные патроны. В отличие от заготовок деталей типа крестовин, тройников, угольников и т.п., базируемых при установке в индексные патроны по явным реальным поверхностям, цилиндрические гладкие заготовки нуждаются в промежуточных исходных базах, в частности, в виде неявных элементов типа линий, осей и др.
В рассматриваемом случае такой исходной условной базой может служить линия, являющаяся осью поворота детали в индексном патроне. Эта линия является также и осью поверхностей, расположенных в детали под соответствующим углом (чаще 900) к продольной оси заготовки. Являясь неявной, данная промежуточная база должна быть параметрически связана с реальной поверхностью, которая может использоваться для базирования заготовки при установке на станок. В качестве такой поверхности (упорной базы) можно принять один из торцов заготовки, которая при установке в патрон фиксируется этим торцом, досылаясь до программно подведенного упора, установленного в инструментальной револьверной головке (РГ) или другом инструментальном накопителе (магазине).
Аналога решения данной задачи - программного базирования заготовок, в том числе и подобного предлагаемому варианту, - не выявлено.
Постановка задачи
Исходя из изложенного, в основу формирования способа программного базирования заготовок и его реализации предлагаются следующие основные действия (этапы):
1) измерение основного параметра (длины) заготовки, являющееся также входным её контролем;
2) ввод результатов измерения (годной заготовки) в управляющую программу (УП) обработки детали;
3) формирование управляющей программой значений координат положения подводимого упора согласно реальным размерам заготовки и припуску при разделении последнего по торцам, например пополам;
4) подвод упора в заданное УП положение;
5) подача заготовки (автоматически или вручную), устанавливаемой в патрон с досыланием до программно подведенного упора и ее закрепление в этом положении в патроне;
6) отвод упора;
7) обработка детали с двух или нескольких сторон согласно программе;
8) подвод упора в прежнее положение базирования и раскрепление заготовки в патроне;
9) удаление заготовки из кулачков патрона перемещением упора в направлении, противоположном её загрузке.
Реализация способа
На рисунке 1 отражена взаимосвязь рассмотренных этапов базирования. Функции, связанные непосредственно с базированием заготовок, выполняются приводами (Пр.ЧПУ) и другими механизмами, управляемыми УЧПУ. Измерительные устройства (Изм.У) по принципу действия
и месту размещения инвариантны и зависят от особенностей загрузочных устройств, в частности наличия промежуточной загрузочно-разгрузочной позиции, в которую доставляется заготовка, а после обработки из нее же удаляется обработанная деталь.
ПрЯПУ
Рисунок 1 - Схема программного базирования гладких заготовок
Кроме того, согласно данной схеме (рисунок 1) предлагаемый способ базирования в различных условиях, например при различной степени автоматизации технологического процесса, может быть реализован множеством структурных вариантов. Вариант реализации структуры искомого способа позволяет получить анализ двухуровневой декомпозиции рассматриваемой задачи, приведенной в таблице 1. В ней на 1-м уровне декомпозиции содержится ряд признаков (условий) базирования Х^, каждый из которых на 2-м уровне декомпозиции реализуется несколькими альтернативными характеристиками Х^. При формировании (синтезе) структуры способа базирования в зависимости от конкретных условий для каждого признака Х^ выбирается одна (альтернативная) характеристика Х^3 ^ Х^. В совокупности эти характеристики формируют структуру искомого варианта способа базирования заготовки Х*, например,
У* — ;у 2 V 4 уз уз уз уз V 21
А - { А1 , Л2 , Лз , Л4 , Л5 , А6 , Л7 }
где А12 - установка и снятие детали осуществляется автоматическим устройством при станке; А24 - входной контроль параметров заготовки производится автоматическим устройством с последующим вводом их в управляющую программу (УП) станка; Азз - связь элемента базирования заготовки с осью ее поворота осуществляется программным путем по результатам измерения; А4з - ориентация заготовки при установке в патрон производится УП координацией размера от поверхности базирования (торца) до оси поворота; А5з - разделение припуска на обработку противоположных сторон (торцов) осуществляется управляющей программой; А6з - элементом, базирующим заготовку, является упор, подводимый по программе; А72 - базирующий элемент (упор) размещен в инструментальной (револьверной) головке.
Таблица 1 - Двухуровневая декомпозиция задачи формирования структуры программного базирования заготовки в поворотном патроне токарного станка с ЧПУ
Х5 Первый уровень декомпозиции Х/ Второй уровень декомпозиции
Х1 Установка и снятие детали Х11 Х12 Х1з Оператором (вручную) Автоматическим устройством при станке Промышленным роботом
Х2 Входной контроль параметров заготовки Х21 Х222 Х2з Х24 Не контролируется Контроль оператором Автоматическим устройством измерения основного параметра (для оператора) Автоматическим устройством измерения с вводом параметра в управляющую программу (УП) станка
Хз Связь элемента базирования детали с осью ее поворота Хз1 Хз2 Хзз Отсутствует Осуществляется оператором Осуществляется программным путем по результатам замера параметров заготовки
Х4 Ориентация заготовки при установке в патрон Х41 Х42 Х4з По шаблону Измерением расстояния от поверхности базирования до торца патрона Координацией посредством УП размера от поверхности базирования торца до оси поворота детали
Х5 Разделение припуска на противоположных поверхностях (торцах) заготовки Х51 Х52 Х5з Не разделяется Разделяется оператором Осуществляется управляющей программой
Хб Элемент, базирующий заготовку (по длине) Хб1 Хб2 Хбз Отсутствует Шаблон Подводимый по программе упор
Х7 Размещение базирующего элемента (упора) Х71 Х72 Х7з Элемент отсутствует Размещен в инструментальной (револьверной) головке Размещен в магазине инструментов в специальной державке
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 10
2з
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Эффект применения предлагаемого способа проявляется в исключении проблемы базирования гладких заготовок, уменьшении припусков на обработку и повышении производительности процесса обработки на 20-25%. Способ предлагается к использованию в машиностроении, а также в производстве изделий нефтегазового комплекса и трубопроводной арматуры.
УДК 631.3.004.67:620.179.18
С.Г. Тютрин, Л.Н. Сабуркин
Курганский государственный университет
МОДЕРНИЗАЦИЯ ГОЛОВКИ НОЖА КОСИЛКИ КС-2,1 ПО РЕЗУЛЬТАТАМ КОНТРОЛЯ УСТАЛОСТНЫМИ ДАТЧИКАМИ
Аннотация. Описана технология повышения прочности и долговечности головки ножа косилки КС-2,1. Приведены результаты экспериментального определения опасных участков детали. Применены усталостные датчики из оловянной фольги в условиях циклического нагружения. Предложены схемы испытаний для построения калибровочных зависимостей датчиков и определения амплитуд циклических напряжений детали с использованием универсального оборудования. Работа нацелена на повышение надёжности косилок КС-2,1 при эксплуатации.
Ключевые слова: ремонт, надёжность, долговечность, усталостный датчик, косилка.
S.G. Tyutrin, L.N. Saburkin Kurgan State University
MODERNIZATION OF THE MOWER KC-2,1 HEAD ACCORDING TO THE RESULTS OF FATIGUE GAGES CONTROL
Abstract. This paper describes the durability-increasing technology of head of the «КС-2,1» mower. The results of experimental search of dangerous zones are offered. The tin foil fatigue gag-es under cyclic loading are used. Testing schemes for gauge dependence and stress amplitude estimating with the help of universal equipment are proposed. The work is aimed at reliability growth of mowing-machine «КС-2,1» in operation.
Keywords: repair, reliability, durability, fatigue gage, mowing-machine.
ВВЕДЕНИЕ
В конструкции косилки КС-2,1 в качестве предохранительного устройства, защищающего детали косилки от кратковременных перегрузок, используется ременная передача, в которой «натяжение ремней не должно быть сильным»^]. Но слабое натяжение ремней приводит к заметному снижению производительности косилки, что не устраивает механизаторов. Желание повысить производительность косилки за счёт повышения частоты работы режущего аппарата и снижения скольжения в ременной передачи путём усиления натяжения ремня приводит к поломкам головки ножа косилки. В процессе эксплуатации излом головки ножа происходил в течение 2...10 часов работы косилки, что при частоте 1200 об/мин составляет
144...720 тысяч циклов нагружения (рисунок 1).
Целью исследования было предложить способ повышения прочности и долговечности головки ножа косилки КС-2,1. Данная работа является продолжением научно-технической поддержки отечественных производителей в агропромышленном комплексе РФ [2] .
Рисунок 1 - Головка ножа с датчиками после разрушения
1 Схема и технология модернизации головки ножа
Исследование нагруженности головки ножа косилки КС-2,1 в реальных условиях эксплуатации было проведено осенью 2014 г с помощью усталостных датчиков [3-9]. Детали были обклеены усталостными датчиками из оловянной фольги промышленного производства толщиной 20 мкм с дополнительным отжигом при температуре 203 °С и полированной наружной поверхностью. Использовались клеи «Момент-1» и «Супер Момент». Осмотр усталостных датчиков после разрушения головки ножа показал наличие следов дислокаций на всех установленных датчиках, что свидетельствует о высокой циклической нагруженности детали в процессе работы (а не об однократных перегрузках). Наибольшая повреждённость датчиков (в виде макротрещин) наблюдалась в галтели между вертикальной стенкой и боковым выступом под крепёжный болт (по линии разрушения), а также в галтели между вертикальной стенкой и подошвой (под тем же боковым выступом), что указывает на высокую концентрацию напряжений в этих местах.
Для повышения долговечности головки ножа косилки КС-2,1 предложено увеличить толщину вертикальной стенки, в том числе её толщину и высоту над боковым выступом, увеличить радиусы галтелей между вертикальной стенкой и подошвой, вертикальной стенкой и боковым выступом (рисунок 2). Указанные изменения конструкции головки ножа (материал - сталь 30Л) были выполнены в лаборатории кафедры «Технология и автоматизация сварочного производства» путём наплавки ручной электродуговой сваркой предварительно подогретой до 300°С детали с помощью электрода марки LB-52U при обратной полярности постоянного тока. После этого была проведена зачистка сварных швов и отжиг
Рисунок 2 - Расчётная схема (а) и размеры головки ножа в базовом (б) и модернизированном (в) вариантах
2 Оценка напряжений в головке ножа с помощью усталостных датчиков
Известные формулы сопротивления материалов для
