CC BY
52
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 658.2 (091): 621.9.06-133.2-52.001.2
ТУЛЬСКАЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА АВТОМАТИЗАЦИИ ПАТРОННО-
ГИЛЬЗОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Н.А. Усенко
Освещаются вопросы становления и развития тульской научной школы автоматизации производственных процессов, зародившейся на базе патронно-гильзового производства.
Ключевые слова: автоматизация, патронно-гильзовое производство, бункерное загрузочное устройство, автоматическая роторная линия.
Тульская научная школа автоматизации производственных процессов зародилась и развилась на базе патронно-гильзового производства, поскольку это производство, охватывая диапазон от мелкокалиберных патронов до артиллерийских гильз, имеет массовый характер, который требует применения высокой степени автоматизации производственных процессов.
В 30-е годы прошлого века в отрасли патронно-гильзового производства СССР уже работали Ульяновский, Ворошиловоградский, Новосибирский и Орский заводы. В 1937 году выделился в самостоятельное предприятие и Тульский патронный завод.
В 1934 году в Ленинградском военно-механическом институте открылась специальность патронно-гильзового производства, а в 1939 году -в Тульском механическом институте (ТМИ). Подготовку профильных специалистов в ТМИ начали осуществлять на кафедре «Патронно-гильзовые производства» (ПГП) под руководством С.П. Крылова [1].
В октябре 1941 года кафедра «Патронно-гильзовые производства» в составе ТМИ была эвакуирована в г. Ижевск, где ТМИ был объединен с эвакуированным Московским механико-машиностроительным институтом (МММИ) им. Н.Э. Баумана (ныне МГТУ им. Н.Э. Баумана). В начале 1942
271
года в структуре МММИ в г. Ижевске была создана новая кафедра «Оборудование патронно-гильзового производства» (ОПГП). Временно исполняющим обязанности заведующего кафедрой был назначен В.Ф. Прейс [2].
В 1943 году кафедры ПГП и ОПГП в составе ТМИ были реэвакуированы в г. Тулу.
Начало публикаций в СССР по проблемам автоматизации патронно-гильзового производства можно отнести к 1937 году, когда А.Н. Маловым - в то время главным инженером Ульяновского машиностроительного завода, были опубликованы первые статьи, в которых был изложен практический опыт применения механических бункерных загрузочных устройств в производстве патронов стрелкового оружия.
В 1943 году Государственным специальным проектно-конструкторским институтом (ГСПКИ-40) Наркомата вооружений (НКВ) СССР был выпущен «Типаж автоматов питания полуфабрикатами основного производства», в котором было собрано более двух десятков конструкций механических бункерных загрузочных устройств для элементов патронов стрелкового оружия с подробными техническими параметрами.
В 1947 году в издательстве «Машгиз» (г. Москва) вышла монография А.Н. Малова (в это время - и.о. заведующий кафедрой ПГП ТМИ по совместительству) «Автоматическая загрузка металлорежущих станков», посвященная описанию загрузочных устройств, применяемых в отечественной и зарубежной промышленности. В этой работе впервые были даны рекомендации по выбору типа, числа и размеров захватывающих органов, производительности и области применения загрузочных устройств, основанные на практическом опыте их применения, прежде всего в патронной промышленности.
В первые послевоенные годы по заданию НКВ СССР В.Ф. Прейсом совместно с сотрудниками кафедры ОПГП были развернуты масштабные научно-исследовательские работы по изучению механических бункерных загрузочных устройств для автоматической загрузки элементов патронов стрелкового оружия в прессы-автоматы и автоматические линии.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований механических бункерных загрузочных устройств для элементов патронов стрелкового оружия легли в основу кандидатской диссертации В.Ф. Прей-са на тему «Основы методики проектирования крючковых и карманчико-вых автоматов питания и их экспериментальное исследование» (1948 г.). В этой работе впервые были введены понятия о вероятности захвата штучных заготовок захватывающими органами и коэффициенте выдачи; разработаны начала теории захвата заготовок захватывающими органами и теории выдачи заготовок из захватывающих органов; разработана методика экспериментального исследования бункерных загрузочных устройств и даны основные формулы для расчета их теоретической и фактической производительности.
Следует подчеркнуть, что кандидатская диссертация В.Ф. Прейса была на тот момент первой и единственной в мировой практике комплексной научно-исследовательской работой, в которой были созданы теоретические основы и разработана научная методика расчета и проектирования механических бункерных загрузочных устройств, базировавшиеся на положениях классической механики.
В 1948 году на преподавательскую работу в ТМИ по инициативе В.В. Прейса был приглашен начальник Конструкторского бюро автоматических линий (КБАЛ) НКВ СССР Л.Н. Кошкин (в настоящее время ОАО «Конструкторское бюро автоматических линий им. Л.Н. Кошкина», г. Климовск, Московской обл.). Основной задачей КБАЛ было создание автоматических роторных линий (АРЛ) для производства патронов стрелкового оружия [3]. Кафедра ОПГП приступила к выполнению совместных с КБАЛ научно-исследовательских работ по широкому кругу проблем комплексной автоматизации патронно-гильзового производства.
В 1955 году в издательстве «Машгиз» (г. Москва) вышла в свет совместная монография А.Н. Малова и В.Ф. Прейса «Механизация и автоматизация штамповочных работ», в которой были опубликованы основные теоретические положения В.Ф. Прейса по расчету и проектированию механических бункерных загрузочных устройств для элементов патронов стрелкового оружия. В том же году А.Н. Маловым была переиздана монография «Автоматическая загрузка металлорежущих станков», в которую им были включены расчетные зависимости для проектирования механических бункерных загрузочных устройств, полученные В.Ф. Прейсом.
Первые итоги работы Тульской научной школы автоматизации производственных процессов были обсуждены в 1961 году на Межобластной научно-производственной конференции по исследованию, расчету, проектированию и применению в производстве автоматических роторных линий, организованной ТМИ совместно с ЦБТИ Приокского Совнархоза и с Тульским областным отделением НТО Машпром. В работе конференции приняли участие более 490 делегатов из 90 городов СССР. В их числе были представители 48 вузов и средних технических учебных заведений страны, 212 ведущих научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторских бюро и заводов, научно-технических инженерных обществ и управлений совнархозов.
К началу конференции ЦБТИ (г. Тула) была издана коллективная монография «Автоматические линии роторного типа» (авторы: Л.Н. Кошкин, И.А. Клусов, В.Ф. Прейс, Е.Н. Фролович). В монографии были изложены основы устройства, проектирования, конструирования и расчета роторных машин и автоматических линий на их базе. Особое внимание уделялось вопросам компоновки АРЛ, автоматической загрузки и межоперационного транспортирования штучных заготовок, установлению областей применения АРЛ, их экономической эффективности.
273
Конец 50-х начало 60-х годов ХХ века ознаменовались становлением и интенсивным развитием общетеоретических принципов комплексной автоматизации патронно-гильзового производства, теории проектирования и эксплуатации автоматических роторных машин и линий.
Весной 1962 года ЦБТИ (г. Тула) под редакцией В.Ф. Прейса был издан сборник «Автоматические роторные линии (исследование, расчет, проектирование)», в который вошли статьи сотрудников и аспирантов кафедры, обобщавшие результаты многолетних теоретических и экспериментальных исследований в области расчета и проектирования автоматических роторных линий и средств их автоматической загрузки штучными заготовками.
В октябре 1962 года в г. Туле по инициативе В.Ф. Прейса прошла Межобластная научно-производственная конференция по промышленному применению средств автоматической загрузки и межоперационного транспорта, организованная ТМИ совместно с ЦБТИ Приокского Совнархоза и с Тульским областным отделением НТО Машпром. По результатам работы конференции Тульским ЦБТИ был издан сборник «Средства автоматической загрузки и межоперационного транспорта машин-автоматов и автоматических линий» под редакцией В.Ф. Прейса и И. А. Клусова, в котором были опубликованы статьи ученых и производственников Тулы, Москвы, Ленинграда, Львова, Харькова, Севастополя, Киева, Одессы, Риги, Новосибирска, Климовска.
В 1962 году в ученом совете Московского станкоинструментально-го института В.Ф. Прейс защитил докторскую диссертацию на тему «Основы теории бункерных загрузочных устройств для захвата и ориентации заготовок в автоматах и автоматических линиях штамповочного производства». Впервые в мировой практике В.Ф. Прейсом были разработаны научные основы теории, расчета и проектирования механических бункерных загрузочных устройств, включавшие ряд фундаментальных теоретических положений: теорию подготовки заготовок к захвату, теорию захвата заготовок захватывающими органами, теорию ориентации и переориентации заготовок, теорию выдачи заготовок в приемники.
В конце 50-х годов в зарубежной печати появилась информация о вибрационных загрузочных устройствах. В.Ф. Прейс, обладая широким научным кругозором, проявил особый интерес к автоматическим загрузочным устройствам нового типа и поручил развивать это перспективное научное направление молодому ученику Н.А. Усенко, который в 1967 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Исследование вибрационных загрузочных устройств с электромагнитным приводом».
В эти годы кафедра, руководимая В.Ф. Прейсом, стала подлинным научным центром по проблемам комплексной автоматизации патронно-гильзового производства на основе АРЛ и вопросам автоматической загрузки элементов патронов стрелкового оружия.
274
Это нашло отражение в кандидатских диссертациях сотрудников КБАЛ: Е.Н. Фроловича (1965 г.), К.С. Рудакова (1967 г.), И.Ф. Корнюхина (1968 г.), В .В. Хмелевского (1970 г.), Н.В. Волкова (1970 г.), В.Я. Владимирова (1970 г.), Г.А. Тинякова (1971 г.), В.С. Сыроватского (1973 г.), А.С. Егорова (1974 г.), Г.В. Комарова (1974 г.), Ф.М. Сахарова (1975 г.), защищенных в стенах ТулПИ.
В эти же годы кандидатские диссертации по данному научному направлению были защищены сотрудниками и аспирантами кафедры: А.Р. Сафарянцем (1965 г.), Н.А. Усенко (1967 г.), И.С. Бляхеровым (1968 г.), А.Н. Лукашом (1968 г.), А.Н. Беляковой (1969 г.), Л.Ф. Анчишкиной (1969 г.), Ю.Л. Маткиным (1970 г.), Л.П. Воропаевым (1972 г.), И.В. Лисициным (1975 г.). В 1971 году впервые в Тульском политехническом институте состоялась защита И. А. Клусовым докторской диссертации на тему «Синтез систем роторных машин» [4, 5].
В этом же году по инициативе академика И.И. Артоболевского, директора Научно-исследовательского института машиноведения АН СССР (г. Москва), был организован Тульский филиал семинара АН СССР по основным проблемам теории механизмов и машин, работу которого возглавил В.Ф. Прейс.
Это было действительным признанием ведущей роли Тульской научной школы автоматизации производственных процессов, сложившейся под руководством В.Ф. Прейса, на базе патронно-гильзового производства.
В 1975 году уже после смерти В.Ф. Прейса его учениками и соавторами была закончена и выпущена монография «Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками» [6], в которой наиболее полно была изложена научная концепция В.Ф. Прейса и обобщены результаты работ по автоматизации загрузки элементов патронов стрелкового оружия на основе механических и вибрационных бункерных загрузочных устройств.
В течение последующих 20 лет по научному направлению комплексной автоматизации патронно-гильзового производства и аналогичных ему массовых производств докторские диссертации защитили [7]: Н.А. Усенко «Основы проектирования высокопроизводительных автоматических загрузочных устройств штучных заготовок» (1984 г.), И.Ф. Корнюхин «Основы теории построения механической системы роторных технологических машин и автоматических линий» (1984 г.), Е.Н. Фролович «Основы проектирования комплексно-автоматизированных производств массовых изделий на базе автоматических роторных и ротор-но-конвейерных линий» (1986 г.), В.И. Золотухин «Синтез технологиче-скихз систем роторных машин штамповочного производства и эффективность их функционирования» (1990 г.), Ю.Л. Маткин «Автоматические транспортно-загрузочные системы на основе многофункциональных вибрационных устройств модульного исполнения» (1991 г.), В.Н. Тилипалов «Технологические и конструкторские методы повышения эффективности
275
автоматических роторных линий механической обработки» (1993 г.), И.С. Бляхеров «Вибрационные технологические устройства: теория и основы проектирования» (1997 г.), В.В. Прейс «Теория и проектирование роторных систем автоматической загрузки» (1997 г.), В. А. Крюков «Теория, моделирование, и синтез систем приводов автоматических роторных линий для обработки давлением» (2000 г.), Е.А. Ядыкин «Теоретические основы технической диагностики автоматических роторных линий» (2004 г.).
В 1984 году Н.А. Усенко и И.С. Бляхеров выпустили монографию «Автоматические загрузочно-ориентирующие устройства» [8], в которой впервые были представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований нового перспективного класса автоматических загрузочных устройств - вибрационно-роторных.
В 1990 году коллективом авторов (И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш,
A.А. Иванов, И.А. Клусов, Г.В. Комаров, Ю.Л. Маткин, А.Ю. Махлин,
B. А. Поляков, В.В. Прейс, Н.А. Усенко, Б.И. Черпаков, В.С. Шаршов) был издан справочник «Автоматическая загрузка технологических машин» [9], в котором научные результаты работ последователей В.Ф. Прейса были обобщены до практических рекомендаций и инженерных методик проектирования средств автоматической загрузки станков, прессов и роторных машин непрерывными материалами (прутками, проволокой, лентой и т.п.) и штучными заготовками на основе механических бункерных загрузочных устройств и вибрационных загрузочных устройств, а также роторных систем автоматической загрузки.
В последнее десятилетие научные положения, разработанные в рамках Тульской научной школы автоматизации производственных процессов, зародившейся много десятилетий назад на базе патронно-гильзового производства, получают дальнейшее развитие.
В работах В.В. Прейса и его учеников рассматриваются вопросы теории и проектирования механических бункерных загрузочных устройств для предметов обработки формы тел вращения с неярко выраженной асимметрией формы и положения центра масс [10, 11], а также роторных систем автоматической загрузки [12], имеющих в своей структуре бункерные загрузочные устройства с вращающимися воронками [13, 14] и ориентирующие устройства с гравитационными ориентаторами [15, 16].
В работах Н.А. Усенко и его учеников развиваются вопросы теории функционирования вибрационных приводов с раздельным возбуждением колебаний для стационарных вибрационных загрузочных устройств и виб-рационно-роторных загрузочных устройств.
Результаты научных исследований коллективов под руководством Н.А. Усенко и В.В. Прейса были положены в основу комплекса оригинальных учебных пособий [17-20], рекомендованных УМО вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного посо-
276
бия для студентов вузов, обучающихся по направлениям «Технологические машины и оборудование», «Машиностроение» и специальности «Боеприпасы».
Разработанный комплекс монографий и учебных пособий обеспечивает подготовку высококвалифицированных кадров, востребованных ведущими предприятиями Тульского региона, входящими в структуру оборонно-промышленного комплекса России.
Список литературы
1. Энциклопедия Тульского государственного университета (с фотоприложением) (1930-2010). Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. 601 с.
2. Прейс Виктор Федорович (1906-1973 гг.) - основатель Тульской научной школы автоматизации производственных процессов / Составители: Л. Д. Алтунина, И.С. Бляхеров, В.В. Прейс / Под общ. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. 96 с.
3. Прейс В.В. Академик Л.Н. Кошкин - эпоха роторных технологий. Тула: Гриф и Ко, 2002. 50 с.
4. Прейс В.В., Усенко Н.А. Эволюция Тульской научной школы автоматизации патроно-гильзового производства // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 3. С. 186-193.
5. Прейс В.В., Фролович Е.Н. Эпоха роторных технологий (к 100 -летию со дня рождения академика Льва Николаевича Кошкина) // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 10. С. 3-8.
6. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками / В.Ф. Прейс, И.С. Бляхеров, В.В. Прейс, Н.А. Усенко. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.
7. Тульский государственный университет. Научные школы. 19802000 / Под науч. ред. Э.М. Соколова, С.А. Васина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 368 с.
8. Усенко Н.А., Бляхеров И.С. Автоматическое загрузочно-ориентирующие устройства. М.: Машиностроение, 1984. 112 с.
9. Автоматическая загрузка технологических машин: справочник / И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш, А.А. Иванов и др. Под общ. ред. И.А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.
10. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Автоматическая загрузка стрежневых предметов обработки с неявно выраженной асимметрией по торцам; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. 112 с.
11. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Механические бункерные загрузочные устройства в пищевой промышленности; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 168 с.
12. Прейс В.В. Надежность роторных систем автоматической загрузки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 110 с.
277
13. Прейс В.В., Галонска М.К. Бункерные загрузочные устройства с вращающимися воронками криволинейного профиля; под ред. В .В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 128 с.
14. Ионов А. О, Прейс В.В.. Роторные бункерные загрузочные устройства с вращающимися воронками для тонких стержневых предметов обработки; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 100 с.
15. Роторные ориентирующие устройства с гравитационными ори-ентаторами / А.Г. Астраханцев, Е.В. Давыдова, В. А. Крюков, В.В. Прейс; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 124 с.
16. Гравитационные ориентаторы с маятниковым L-образным захватом в роторных ориентирующих устройствах / И.Н. Пахомов, В.В. Прейс, Е.Н. Давыдова, В. А. Крюков; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 100 с.
17. Прейс В.В., Усенко Н.А., Давыдова Е.В. Автоматические загру-зочно-ориентирующие устройства. Ч. 1. Механические бункерные загрузочные устройства: учеб. пособие; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во Тул-ГУ, 2006. 125 с.
18. Усенко Н.А., Зайцев А.Б., Фалдин А.В. Автоматические загру-зочно-ориентирующие устройства. Ч. 2. Вибрационные загрузочные устройства: учеб. пособие; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 143 с.
19. Усенко Н.А., Поляков В.А., Петнюнас И.А. Автоматические за-грузочно-ориентирующие устройства. Ч. 3. Ориентирование предметов обработки в вибрационных загрузочных устройствах: учебное пособие для вузов; под. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 124 с.
20. Системы автоматической загрузки штучных предметов обработки в технологические машины-автоматы: Учебное пособие / Н.А. Усенко, В.В. Прейс, Е.В. Давыдова, Е.С. Бочарова; под ред. проф. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 310 с.
Усенко Николай Антонович, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ТШЛ SCIENTIFIC SCHOOL OF AUTOMATION OF CARTRIDGE-SLEEVE MANUFACTURES
N.A. Usenko
The problems of the Tula Scientific School of formation and development of automation of production processes, originated based on the cartridge-sleeve production.
Key words: automation, cartridge-sleeve manufacture, hopper feeding device, an automatic rotor line.
Usenko, Nikolai Antonovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state university
