СОЗДАНИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА РЕМОНТА МАШИН Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИЯ

зования периодических погрешностей обработки определяются параметрами эллипса перемещений инструмента относительно заготовки (рис. 4), полученного совмещением эллипсов перемещений инструмента и заготовки.

Величины максимальных смещений по оси У в точках /сиу определяют значение ±у"тах, используемое для расчета динамической жесткости упругой системы станка, как элемента технологической системы (6), и величины высотных параметров периодических погрешностей обработки (7).

(6)

¿V

АРУ этсоГ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

г

Рис. 4. Эллипс перемещений инструмента относительно заготовки

/?, и/ = 2Утах

¡У

(7)

Утах;Л(лроз,По^)

Список литературы

1. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.

2. Агафонов В.В. Расчет динамической жесткости упругой системы станка на основе теории координатной связи // СТИН. - 2004. - № 9. - С. 3 - 6.

3. Агафонов В.В. Теоретическое определение центра жесткости и положения главных осей многокоординатной упругой системы станка // СТИН. - 2005. - №8. - С. 12-16.

Создание научных основ технологического обеспечения

качества ремонта машин

Б. И. КОГАН, академик РАЕН, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ, г. Кемерово

Условиями эксплуатации объективно определяются виды взаимодействия поверхностей трибосопряжений (в т. ч. рабочих и неподвижных), а каждому виду взаимодействия поверхностей соответствуют наиболее характерные виды их разрушения, приводящие к отказу конкретного элемента или узла машины.

Характером контакта и нагрузки в сопряжениях определяется вид и скорость отказов, предопределяются необходимые конструктивные и технологические мероприятия по обеспечению надёжности сопряжений. В табл. 1 приведены типичные виды контактов и предпосылки отказов.

Таблица 1

Виды контактов и предпосылки отказов

Вид контакта Зид перемещения или его отсутствие Типовые примеры Предпосылки этказов

По поверхности (плоской или кривой) Без перемещения (неподвижное сопряжение) Шлицевые, шпоночные сопряжения Смятие, фреттинг- процесс

Скольжение Цилиндрические, геликоидные, резьбовые, плоские, колодочные тормоза Износ (истирание)

По линии Без перемещения Контактные Смятие, фреттинг-процесс

Скольжение Выглаживание Износ (истирание)

Обкатка, качение без скольжения Подшипники качения Поломка

Качение со скольжением Зубчатые зацепления, <улачко-вые пары, подшипники качения Износ, усталость, отслаивание, поломка

(Продолжение на 23 стр.) №2(31)2006 19

Рис. 3. Эллипсы

перемещений: а) конечного звена ветви заготовки; б) конечного звена ветви инструмента

ХЧсоэл

I

ВОЛГОГРАДСКАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ НЕДЕЛЯ

НЕФТЕГАЗХ1Л1У1МЯ

6 Всероссийская специализированная выставка

Технологии и оборудование для добычи, переработки и транспортировки нефти и газа. Приборы учета и контроля. Продукция химических и нефтехимических производств.

ЭНЕРГОПРОМЭКСПО

6 Всероссийская специализированная выставка

Энергетическое, энергосберегающее, котельное, отопительное, компрессорное, насосное, электромонтажное оборудование.

Приборы учета тепла, электроэнергии, воды, газа, АСУ

WV J

и

МАШИНОСТРОЕНИЕ МЕТАЛЛООБРАБОТКА

4 Всероссийская специализированная выставка

Черная и цветная металлургия.

Литейное производство.

Стан<и. Оборудование. Инструменты.

ОРГАНИЗАТОРЫ:

Волгоград

% ЭКСПО

Выставочный центр "ВолгоградЭКСПО" Т/ф: 96-50-59,96-52-72 ira@volgpg radexpo. ru www.volgogradexpo.ri,

Союз промышленнико! и предпринимателей Волгоградской области

10-12

ОКТЯБРЯ 2006

ВОЛГОГРАД

6-я МЕЖДУНАРОДНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА

МАШИНОСТРОЕНИЕ. МЕТАЛЛООБРАБОТКА

ШЗПЗД

КАЗАНЬ I 2006

ОРГАНИЗАТОР: ОАО "КАЗАНСКАЯ ЯРМАРКА" при поддержке

Министерства экономики и промышленности Республики Татарстан.

Министерства торговли и внешнеэкономического сотрудничества Республики Татарстан, Ассоциации предприятий и предпринимателей Республики Татарстан, Исполнительный комитет муниципального образования "город Казань"

13-15

ШИШ*

Я ДЕКАБРЯ

У*ШШ

Россия, 420059, Казань, Оренбургский тракт, 8 телефон/факс +7 (343) 570-51-14, 570-51-11 e-mail: expokazan@rambler.ru, vico@tbit.ru

Г^эйт DkirraDVM о Ыи-апиата - ипанл/ avrtrtmo/-h m

О новосибирская ___

научно- производственная /п

■ МЛШСЕРВГСПРМБОР <&=> °°° "СТАН™ Р™"

Модернизация электро привода«Размер 2М-5-21» токарного станка мод. 16К20ФЗ

Предлагаем модернизировать электропривод «Размер 2М-5-21» Заменить 13 силовых ключей КС12 и КР9 на 4 модуля IG ВТ. Время простоя станка 2-3 смены. Гарантия.

630087, г. Новосибирск, пр. тел.: (383) 346-37-79; т./ф.: 212-03-13; факс: 346-39-81. e-mail:msp@chpu.ru, www.chpu.ru

Комплект: ИТО

- полезный инструмент для машиностроителей

о современном [Vi1 —I Г» iii

й инструментальном

влечении

истемах

автоматизированном

■^Цоекти^овании и о многом другом...

Щ Подписка через

«Издательство «ши»

ннрм

по тел./факс:

(095) 366-9?-ЗД

e-mail: expo@ito-baza.ru

через агентства

«РОСПЕЧАТЬ»

81249

новости

« П ресса России»

42049

www.ito-news.ru

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Бийский технологический институт Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Федеральный научно-производственный центр «Алтай» Ассоциация инженерного образования России ОАО НП Г и ЭИ "Оргстанкинпром" Научно-технический и производственный журнал "Обработка металлов"

• Общие тенденции развития ресурсосберегающих технологий, экономические и экологические проблемы

• Фундаментальные и прикладные исследования перспективных ресурсосберегающих технологий:

* механической обработки и сборки машин; "к импульсных методов обработки материалов;

-к восстановления и упрочнения узлов и деталей машин;

* обработки композиционных материалов

• Конверсия и утилизация отходов производства

• Управление качеством и автоматизация проектирования и производства в ресурсосберегающих технологиях

Для своевременной подготовки программы конференции и издания сборника статей необходимо в срок до 1 августа 2006 г. представить в адрес оргкомитета тексты статей и сообщений объемом до 5 страниц через одинарный интервал и электронную версию на дискете 3,5" или электронной почтой. Имя файла текстов представляет собой фамилию автора или первого соавтора и название города. Формат текста: документ Word. Формат страницы А4, альбомная ориентация. Поля: верхнее, нижнее, правое - 2 см, левое - 1,68 см. Шрифт: размер (кегль) - 10; тип - Times New Roman. Рисунки и таблицы - не более 3, вставленные в текст и перемещаемые вместе с текстом. Рисунки Word не допускаются. НАЗВАНИЕ (прописные буквы). Фамилия И.О. автора(ов). Полное название организаиии, город. После пропуска строки следует аннотация (250 знаков курсивом), далее текст.

Наиболее интересные работы участников будут опубликованы в научно-техническом и производственном журнале "Обработка металлов"

Председатель оргкомитета - Овчаренко Александр Григорьевич Ответственный секретарь оргкомитета - Ромашев Александр Николаевич 659305, Россия, Алтайский край, г. Бийск, ул. Трофимова, д.27, Бийский технологический институт (филиал) АлтГТУ им. И.И. Ползунова Телефоны. (3854) 25-24-94, 25-29-03 Факс: (3854) 25-24-86 (с пометкой для РТМ-2006) E-mail: mrsi@bti.secna.ru Сайт: http://www.bti.secna.ru

ггмгооб Информационное сообщение - Приглашение

20-22 сентября 2006 г.

у Пятая Всероссийская научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении»

Тематика конференции

технология

обработка металлов

(Продолжение, начало на 19 стр.)

В табл. 2 приведены сопутствующие свойства сопряга- ности рабочей зреды, определяющей надёжность сопря-емых поверхностей (подвижных и неподвижных) и особен- жений.

Таблица 2

Показатели качества поверхностного слоя элемента сопряжения

Геометрические Шероховатость, волнистость, макрогеометрия (неточность формы), повреждения формы

Физико-химические Наклёп, остаточные напряжения, микроструктура, наличие плёнки, окислов, теплопроводность, отражательная способность, магнитная проницаемость, электропроводность и др.

Износостойкость сопряжения при работе со смазкой и без смазки и прочное!ь Антифрикционность (коэффициент трения, способность к приработке и др.). Прочность (статическая, ударная, усталостная), жёсткость стыка (нормальная, тангенциальная и демпфирующая)

Антикоррозионность Коррозионная, эрозионная, кавитационная устойчивость

Надёжность машины можно выразить через ресурс Гр лимитирующего сопряжения:

Тр --у-' (1)

где 5Ф - функциональный зазор, мкм; 5К - конструкционный зазор при сборке, мкм; У - скорость изнашивания, мкм/ч.

В работах профессора А.Г. Суслова показано определяющее влияние на показатели надёжности параметров поверхностного слоя сопряжённых элементов, даны качественные и количественные зависимости. Показано, что существует возможность технологического управления формированием выбранной системой параметров поверхностного слоя деталей при их. изготовлении. Эта возможность реализуется выбором рациональных методов и режимов обработки с учётом технологической наспедствен-ности.

Ремонт отказавших элементов сопряжений заключается в восстановлении их форм и размеров, геометрических и физико-механических свойств (контактных поверхностей и сопряжений неподвижных соединений и трибохарктери-стик для подвижных), оптимальных свойств рабочей среды.

С учётом зависимостей между условиями эксплуатации, характеристик сопряжённых элементов, видов и интенсивности их отказов, возможностей технологических методов реноваций и упрочнения необходимо построить алгоритм и логику автоматизированногс формирования или выбора техногогических ремонтных блоков (ТРБ), способных решать конкретные задачи ремонта конкретных деталей, сборочных единиц, кинематических пар, обеспечивая оптимальные экономические показатели для конкретных условий работы и обслуживания машины.

На базе работ профессоров Э. В. Рыжова и А. Г. Суслова [4] доцент Е. А. Польский (БГТУ, г. Брянск) предложил анали'ическое выражение ксмплексного параметра С«, характеризующего зависимость интенсивности изнашивания позерхности Л от параметров качества поверхностного слоя Си [5].

Выполнено большое количество работ по исследованию эффективности различных методов восстановления и упрочнения деталей машин, работающих в различных условиях эксплуатации. Однако не установлены объективные связи между условиями эксплуатации, трибохарактеристиками сопрягаемых поверхностей и тех-

нологическими методами их обеспечивающими, что позволило бы выбрать объективно обоснованные методы реновации и формиэовать соответствующие технологические блоки (см. рисунок)

Схема взаимосвязей условий эксплуатации машины (механизма, кинематической пары, трибосопряжения), параметров качества поверхностного слоя трибосопряжений, методов восстановления

В связи с изложенным представляется актуальным решение задачи создания системы технологического обеспечения качества ремонта машин и логики формирования технологических, ремонтных блоков (ТРБ) [6] в зависимости от условий эксплуатации контактирующих поверхностей кинематических пар, в т. ч. пар "работая поверхность -среда", характера отказов и закономерностей их износа. Эта работа содержит следующие этапы:

- систематизацию и идентификацию функциональных поверхностей по закономерностям износа и трибохаракте-ристикам определяемых условиями эксплуатации (шероховатость, твёрдость, остаточные напряжения) с учётом характера и величин нагрузок;

- систематизацию, идентификацию методов реновации и упрочнения функциональных поверхностей (адресной модификации - AMT - технологии, механическим и термическим упрочнением, увеличением размеров и износостойкости наплавкой гальваническими методами, СВС - технологией и др.);

- установление объективных зависимостей между

№2(31)2006 23

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ

методами реноваций и трибохарактеристиками в виде таблиц с идентифицированными ячейками;

- разработку и реализацию алгоритма автоматизированного синтеза (логики формирования) ТРБ в зависимости от индекса элементов трибосопряжений;

- разработку классификатора виртуальных ТРБ (по подобию таблицы Д.И. Менделеева);

- апробацию системы ТСКРМ на механизмах горных и сельскохозяйственных машин.

Правомерна и актуальна постановка профессором Б.М. Базровым задачи создания банка средств технологического обеспечения качества поверхностного слоя деталей на базе модульной технологии [1, 2].

Для выражения взаимосвязей (см. рисунок) и алгоритмизации процесса формирования структуры технологических блоков могут быть использованы характеристические таблицы (табп 3).

Таблица 3

Параметры Решения

(логические (арифметические

операторы*) операторы)

Pi Р2 Рз а1 А2 А3

0 0 0 Аз а5 (Ar, Аа)

0 0 1 Аз а5 аэ

0 1 0 Аз (Ai,A4)

1 1 1 А2 Аб Аю

* Если каждый логический оператор принимает два значения (0 и 1), то всего различных комбинаций значений параметров будет 2т

Характеристические таблицы могут служить средством формального описания логических связей при автоматизированном синтезе алгоритмов выбора структуры технологических ремонтных блоков. В табл. 3: А= {А\Аг,... А"} -множество арифметических операторов или их последо-

вательности, которые должны быть реализованы при соответствующих значениях операторов Р = {Р1( Р2,... Рт}.

Например, если Р,=0, то выпслняется арифметический оператор А3 независимо от значения остальных логических операторов. Если Р,= 0 и Р2= 1, то независимо от значения Р3 выполняется набор арифметических операторов Иь АА).

Для автоматизации процесса формирования или выЬо-ра структуры и компоновки ТРБ представляется эффективным использование принципов теории нейронных сетей (НС) [3]. В контексте НС решаются задачи классификации и кластеризации образов, аппроксимации функций, прогнозирования, оптимизации, моделирования и управления динамической системой. В данном случае нейрон - это логический модуль ТРБ, основанный на функциональней закономерности, служащий для технологического обеспечения качества ремонта.

Решение поставленных задач позволит создать научные основы технологического обеспечения качества ремонта машин.

Список литературы

1. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении /Б.М. Базров. -М: Машиностроение, 2001.

2. Базров Б.М. К созданию банка средств технологического обеспечения качества поверхностного слоя сталей /Б.М. Базров. - Материалы 5-й международной научно-тех-нической конференции "Обеспечение и повышение качества мацмн на этапах их жизненного цикла. - Брянск, 2005. - С. 72-73.

3. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. - Новосибирск: Наука, 1996.

4. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Фёдоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. - М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

5. Польский Е.А. Математическая модель отказа подвижного соединения пары трения- скольжения. /Обработка металлов.- 2002 - 3(16).- С. 15-17.

6. Патент на полезную модель № 50461, В 25 Н 1/2 от 19.01.2005 г. /Технологический ремонтный блок/ Б.И. Коган, С.А. Бочарников, A.M. Сорган.- Бюл. №02, 20.01.2006.

'Повышение износостойкости деталей комбинированной магнитно-импульсной обработкой

Повышение износостойкости быстроизнашизаемых режущих инструментов и деталей машин имеет существенное значение для увеличения их срока службы. Основная величина, характеризующая износостойкость, а также часто используемая в расчетах на износ, - это интенсивность линейного изнашивания [1]:

I

где Ь - величина линейного износа, Э - путь трения.

Длительное время основным критерием абразивного или механического изнашивания, согласно работе [2], считали твердость. В настоящее время известно, что на изменение износостойкости материала с разной степенью воздействуют множество его характеристик. Работы

А.Г. ОВЧАРЕНКО, профессор, доктор техн. наук, А.Ю. КОЗЛЮК аспирант, БТИ Алт ГТУ, г. Бийск

последних лет, в частности исследования [3], показывают, что с ростом твердости, предела прочности и предела текучести износостойкость растет; с ростом относительного удлинения, относительного сужения, ударной вязкости - падает. Но все же в основе сопротивления стали трибо-логическому нагружению абразивом лежит прочность поверхностного слоя металла. Определяющим фактором при этом является локальная характеристика прочности - твердость материала [4]:

/ еМ0Г

где X - постоянная изнашивания; £ - относительное удлинение; М - молярная масса: О - нагрузка: коэффи-

24 № 2 (31)2006