Расчет винтовых рабочих механизмов винтовых прессов с учетом погрешностей изготовления Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

явл. 06.01.83, опубл.15.02.85, Бюл. №6. 3 с.

D.E.Bochkova, M.N.Bobkov, GM.Shejnin

WAYS OF PROCESSING OF CYLINDRICAL WHEELS WITH THE MODIFIED TEETHS

Ways формообразования teeths of cylindrical wheels, povy-shajushchie operational characteristics of a tooth gearing are considered. The method of processing of the teeths, providing formation not only longitudinal, but also a profile th of updatings of their lateral surfaces is offered.

Key words: a tooth gearing, a making wheel, зуборезная a head, станочное gearing, a contact stain.

Получено 14.12.11

УДК 621.979.15

Н.Е. Проскуряков, д-р техн. наук, проф., (4872)35-24-93, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

И.В. Лопа, д-р техн. наук, проф., (4872)35-24-93, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

РАСЧЕТ ВИНТОВЫХ РАБОЧИХ МЕХАНИЗМОВ ВИНТОВЫХ ПРЕССОВ С УЧЕТОМ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Рассмотрены вопросы моделирования винтовых рабочих механизмов винтовых прессов и предложен уточненные методы расчета на прочность и устойчивость

Ключевые слова: моделирование, винтовой рабочий механизм, эксцентриситет нагрузки

При создании новых и усовершенствовании существующих конструкций кузнечно-штамповочных машин необходимо разрабатывать и уточнять методы их расчета. При проектировании оборудования, в частности винтовых прессов, требуется согласовывать эксцентриситет приложения нагрузки на элементах оборудования, несущих инструмент, с допустимой силой [1]. Однако экспериментальные или теоретические зависимости для построения таких диаграмм для винтовых прессов отсутствуют. Экспериментальные исследования внецентренного нагружения винтовых прессов проводились за рубежом. В работе [2] рассмотрены вопросы, относящиеся в основном к станинам прессов. В то же время один из наименее долговечных узлов пресса - винтовой рабочий механизм.

Как отмечается в литературе [3], реальные винты всегда обладают известным начальным прогибом оси; приложенные к ним сжимающие силы обычно действуют с некоторым эксцентриситетом. Все эти факторы

играют роль возмущений и влияют на поведение системы. Исследование винтов с начальными несовершенствами важно, прежде всего, с практической стороны, так как позволяет приблизить расчетную схему к реальным конструкциям.

В этих случаях прогибы оси винта определяется соответственно так

[4, 5]:

- при эксцентриситете приложенной нагрузки

уе(1) = е

( Г С08

1

Р (I

—Я

кр

г

2~У

\

С05

Я

Л

2 А Р

кр у

(1)

при наличии стрелы первоначального прогиба оси винта

у'(2) =

/о

■Бт

71 • 2

1-

/

(2)

кр

9 9

где Р - осевая сила сжатия; Ркр - я ЕЛ1 - критическая нагрузка по Эйлеру; е - эксцентриситет в приложении нагрузки; /0-стрела первоначального прогиба.

Расчеты по формулам (1) - (2) показывают, что рост силы Р, например, в 1,5 раза с до 0,75Р^, вызывает увеличение прогибов

стержня в 3 раза, что позволяет сделать вывод о необходимости учета док-ритического изгиба винта, причем при одной и той же величине несовершенства (эксцентриситет и стрела прогиба), прогибы винта с первоначальной кривизной в 2-4 раза больше.

Из-за наличия резьбы, как правило, упорной или прямоугольной, момент инерции поперечного сечения винта изменяется по его длине. На рис. 1 представлены различные поперечные сечения винта.

Из рис. 1 видно, что сечение винта имеет сложную конфигурацию, которую сложно описать элементарными функциями, и тем более, определить его геометрические характеристики.

Предлагается использовать в качестве функции, описывающей изменение момента инерции по длине винта уравнение вида

3{т) - + а 8ш(со • 2 + ф), (3)

где а, ф, со и - аппроксимирующие коэффициенты.

а б в

Рис. 1. Различные поперечные сечения винта: а - перпендикулярное; б - наклонное по витку; в - произвольное

Для проверки предлагаемой математической модели проведены сравнительные вычисления на примере поперечного изгиба винта с учетом и без учета поддерживающего влияния резьбы.

Интегрирование уравнения изогнутой линии винта с учетом (3) дало следующие результаты [ 5 ]:

У( г) =

2 Р

ЕЮ

3

Ю • г

Ю- ф- г

36 3 0 6arctg

+ г

2 3 0

( Г г Т , Л \Л

Ю-1 • 3 + 2а

tg

V V

2 3(

/у

Ю-1

72arctg

3630

^ С 1 т , ^ \\ Ю -1 • 3 + 2а

V V

23

ф + Ю2 -12 -18 ф-Ю-1

(4)

3630

Для проверки адекватности разработанных моделей были использованы экспериментальные исследования, проведенные на ООО «Ливгидро-маш» под руководством д-ра техн. наук В.М. Рязанцева [ 6 ]. Схема нагру-жения однозаходных винтов приведена на рис. 2. Рассматривался винт роторно-вращательного насоса с трапецеидальной резьбой диаметром 200 мм, шагом резьбы 62 мм и длиной 1080 мм.

+

Рис. 2. Схема нагружения винта

251

Сопоставление расчетного и экспериментального прогиба представлено на рис. 3. Результаты расчета по формуле (4) представлены кривой 1. Максимальный замеренный прогиб такого винта под действием сил F=11460 Н составил 0,085 мм. С учетом этого построена парабола 2. Видно удовлетворительное совпадение результатов (расхождение не более 10 %).

Превышение экспериментального прогиба над расчетным связано с недоучетом при теоретических исследованиях жесткости опор - подшипников качения, используемых в экспериментальной установке.

Рис. 3. Прогиб винта с резьбой ТЯ200х62: 1 - по расчетной зависимости; 2 - по эксперименту В.М. Рязанцева

Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы

1. Учет поддерживающего влияния витков резьбы необходим, так как в рассмотренных случаях реальный прогиб в 1,5 раза меньше.

2. Предложенная модель позволяет учесть не только влияние диаметра винта, но и типа, и шага резьбы.

Список литературы

1. Нормирование показателей надежности кузнечно-прессового оборудования: методические указания. Воронеж: ЭНИКмаш, 1983. - 31 с.

2. Bockel G. Statische und dynamische Untersuchungen von Auffederung, Kippung und Versatz an Spindelpressen: Dr.-Ing. Dissertation. Hannover Universität, 1980. 169 s.

3. Проскуряков Н.Е. Расчет основных деталей винтовых прессов // Машиностроение: Энциклопедия. Машины и оборудование кузнечно-штамповочного и литейного производства. OV. М.: Машиностроение, 2005.

4. Изгиб винта с учетом изменения момента инерции по его длине. / Лопа И.В. [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. 2011. С.241-245.

5. Учет поддерживающего влияния резьбы при определении прогибов винтов роторно-вращательных насосов. / Лопа И.В. [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 1. 2011. C. 221-224.

6. В.М. Рязанцев. Роторно-вращательные насосы с циклоидальными зацеплениями. М.: Машиностроение, 2005, 345с.

N.E. Proskuryakov, I.V. Lopa

CALCULATION OF THE SCREW WORKING MECHANISMS OF SCREW PRESS FOR THE ERROR CONSTRUCTION

Jhe problems of modeling the screw working mechanisms of screw presses and proposed revised methods of calculating the strength and stability are considered.

Key words: modeling, screw working mechanism, the eccentricity of the force.

Получено 14.12.11

УДК 621.941

Нгуен Ван Кыонг, асп. +7 (953) 441-09-89, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ОБЩАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Описаны методы оптимизации режимов резания по параметру производительности процесса при ограничениях по точности обработки, шероховатости обработанной поверхности, мощности станка и прочности его силовых узлов.

Ключевые слова: стойкость, износ, точность, производительность.

Целью оптимизации процесса обработки является определение рациональных режимов резания с помощью математической функции, которая основана на учете связи между себестоимостью и режимом резания. Принимаем следующий порядок оптимизации режимов резания:

- задаемся функцией цели процесса обработки,

- исследуем влияние факторов, чтобы определить математические и технологические ограничения,

- проводим исследование, рассуждение чтобы определить рациональные режимы резания.