Учебное пособие 800428

РАЗДЕЛ 2. ПРОГРЕССИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. КОНСТРУКЦИИ, ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

УДК 621.7/9.602:519.24.

О ПЕРСПЕКТИВАХ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Ткаченко Ю.С.

Современный опыт применения материалов позволяет пересмотреть действующий принцип: уровень характеристик материалов определяет эффективность конструкции и сформулировать новый: системное проектирование от функции конструктивного узла до создания требуемых исходных компонентов конструкционных материалов. Переход от подгонки индивидуально разработанного материала в элементах конструкции к целенаправленному процессу его проектирования под конкретные характеристики узла требует разработки современных контролируемых методов переработки, создания новых типов заготовок с заданными свойствами, прогрессивного оборудования и инструментов, контроля качества и т.п.

Научной базой для этого должны стать методы проектирования материала и оценки его работоспособности в конструкции, основанные на изучение закономерностей взаимодействия материалов с условиями окружающей среды при уровнях нагрузок, характерных для условий эксплуатации.

К построению закономерностей, описывающих поведение материалов в элементах конструкции можно подойти с разных позиций. Можно систематизировать обширный экспериментальный материал по физико-механическим, теплофизическим и другим характеристикам и представить его в виде графических или эмпирических корреляционных зависимостей, моделирующие экспериментальные данные. Вопрос о переносе полученных результатов на условия применения в конструктивных узлах остается открытым. Наблюдается определенный разрыв в исследовании характеристик материалов на образцах и на трактовке в конструкциях. Кроме того исследования массивов различных

53

плавок сталей одних марок показали, что колебания химического состава металла даже в пределах ГОСТов или ТУ могут заметно сказаться на различных технологических и эксплуатационных свойствах. Установлено, что незначительные изменения содержания отдельных элементов, не входящих в индекс марки стали (фоновый химический состав) может существенно влиять на величины специфических критериев работоспособности металла.

Возможность изменения внутреннего состава материалов по усмотрению разработчика методами непрерывного изменения параметров дают возможность обеспечивать требуемые характеристики и дифференцированно распределять их в соответствии с функциональными особенностями детали или узла.

Использование этого преимущества связано с необходимостью установления функциональных связей между определяющими характеристиками и параметрами сплава (состав, структура и т.п.). Необходимо разработать и экспериментально подтвердить разнообразные модели, приводящие к подходящим соотношениям компонентов сплавов, которые могут служить инструментами для теории и практики инженерного проектирования.

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГИДРОАГРЕГАТОВ.

Юров А.Н., Чижов М.И.

Ряд направлений, которые позволяют наносить хром методом ГМХ на внутреннюю поверхность деталей и узлов, связан с продольно-однонаправленной, продольно-двунаправленной, комбинированной и другими способами гальваномеханической обработки.

Для того, чтобы обеспечить осаждение хрома на внутреннюю поверхность деталей гидроагрегатов, необходимо рассмотреть следующие элементы и условия, при которых возможно

54

изготовление изделия с необходимыми коррозионно-стойкими и эксплуатационными характеристиками:

-необходимость поддержки температуры в заданном интервале и однородности среды электролита. Для этого в предлагаемую конструкцию должны быть внесены специальные ТЭНы и устройство по обеспечению протока электролита в установке. Можно воспользоваться саморегулирующими электролитами, рассчитав при этом рабочий цикл.

-необходимость в герметичности конструкции и однородности движений инструмента.

-равномерность и постоянство контакта инструмента и поверхности обрабатываемой детали. Здесь особенно важен момент осаждения хрома на деталь и учет прироста слоя материала.

-универсальность и переоснащение под новый обрабатываемый размер.

Для реализации приведенных выше основных положений предлагается следующий вариант модели приспособления для внутреннего хромирования изделий (Рис.1).

Покрытия при использовании данного приспособления будут характеризоваться по всей длине беспористой структурой материала и сжимающими остаточными напряжениями. Внутренняя поверхность будет гладкой, без пор и трещин, а прирост слоя хрома на обрабатываемой поверхности значительно выше по сравнению с традиционной гальванической обработкой за счет сцепляемости и наслойки хрома по данному методу.

55

Рис.1 Приспособление для гальваномеханического хромирования внутренних поверхностей деталей машин

Данная технология по использованию приспособления позволит повысить износостойкость изделия путем многократного упругопластического деформирования ячеек хромовых осадков и обеспечит более эффективные возможности восстановления внутренних поверхностей деталей машин и гидроагрегатов.

Литература:

1.А.С. 1691429А1, кл. C 25 D 7/04. Устройство для нанесения покрытий на внутренние поверхности изделий. В.П.Хвостов, А.Н.Клепацкий, Ю.Д.Юнда и Ф.Ф.Мирошников. (СССР). №4718964/02; Заявлено 14.07.89; Опубл. 15.11.91. Бюл. №42

2.А.С. 1323611, кл. C 25 D 7/04. Устройство для нанесения электрохимических покрытий на внутреннюю поверхность трубы. / В. Н., Малышев (СССР). №4018197/02; Заявлено 27.01.86; Опубл. 15.07.87; Бюл. №26.

УДК 621.7/9.602:519.24.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

56

Тышнюк Д.С., Чижов М.И.

Встатье описывается конструкция лабораторной установки для гальвано-механической обработки деталей цилиндрической формы. Приведены технические характеристики. Описаны перспективы конструкции данной компоновки, возможность внедрения.

Врамках подготовки проведения эксперимента по гальваномеханической обработке (ГМО) на кафедре «Автоматизированное оборудование» была спроектирована экспериментальная гальваническая установка ЭГУ-01.

Установку отличают компактность, простота конструкции, технологичность изготовления. Транспортировка, монтаж и пусконаладка не вызывают трудностей и возможны в кратчайшие сроки, благодаря небольшим габаритным размерам установки и агрегатной компоновке.

Конструктивная схема. Схема установки ЭГУ-01 приведена на рис.1. Установка состоит из рабочей емкости для электролита, привода вращения детали, привода инструмента, токоподвода, гидросистемы, куда входят расходная емкость для электролита с ТЭНом, насос, фильтр и запорно-регулировочная арматура, трубопроводы.

Компоновочные особенности. Установка ЭГУ-01 выполнена в моноблочном исполнении. Обрабатываемая деталь устанавливается горизонтально. Все компоненты расположены на общей раме. Компоновка выполнялась по агрегатному принципу, т.е. Возможна замена отдельных узлов без полной разборки всего агрегата.

57

расходная емкость для электролита

инструмент

рабочая емкость

для электролита

насос

Рис. 1. Схема установки ЭГУ-01

Устройство и принцип работы.

Впространственной раме 1 (рис.2) смонтирована рабочая емкость 2, представляющая собой сварную конструкцию из титановых листов и корпусов манжет, расположенных по торцам емкости.

Вверхней части емкости на изоляторах установлен анод 3 и датчик уровня рабочей жидкости 4. К рабочей емкости пристыкованы опора вращающегося центра 5 и опора вала 6 привода вращения детали. Опоры схожи по конструкции: обе выполнены на радиальных шарикоподшипниках.

На валу привода вращения детали закреплен токоподвод 7. На конце вала – шкив привода вращения детали 8.

Крышка 9 рабочей емкости несет на себе кривошипноползунный механизм перемещения инструмента 10. На крышке, вне рабочей зоны расположен датчик температуры 11. Справа от кривошипно-ползунного механизма перемещения инструмента имеется окно для присоединения системы вытяжной вентиляции.

Подача электролита осуществляется через штуцер на правой стенке емкости, слив - через штуцер в днище емкости.

Расходная емкость для электролита 12 смонтирована в раме диагонально рабочей емкости и снабжена ТЭНом 13, поплавком уровня 14, датчиком температуры 11, расположенными в несъемной части крышки. В днище емкости имеется штуцер для подачи

58

электролита в рабочую емкость. В крышке имеется штуцер для заполнения емкости электролитом.

Под расходной емкостью для электролита расположены насос 15, вентили 16, фильтр17.

Привод вращения детали 18 расположен под расходной емкостью, рядом с рабочей емкостью и соединяется с рабочим валом посредством клиноременной передачи.

Привод инструмента с кронштейном 19 располагается на изоляционно-демпфирующих опорах в несъемной части крышки рабочей емкости.

Деталь устанавливается на вал привода вращения либо в конус Морзе, либо в патрон на валу (в зависимости от габаритов и формы) и поджимается вращающимся центром. Рабочая емкость закрывается крышкой, выставляется инструмент, усилие на нем, планка с инструментом подстыковывается к приводу инструмента. Рабочая емкость заполняется прогретым электролитом. Проверяются датчики уровня, температуры, электрические соединения. Запускается привод вращения детали. Запускается привод инструмента. Подается ток на катод и анод. Начинается процесс осаждения. В ходе процесса контролируются уровень и температура электролита.

Технические характеристики.

Количество и характеристики электроприводов

59

Насос

Тип Производительность, л/мин

Потребляемая мощность, Вт

Масса, кг

Перспективы разработки. С точки зрения применения технологии ГМО на малых и средних предприятиях, установки, выполненные в горизонтальной компоновке более предпочтительны из-за отсутствия на подобных предприятиях помещений с высокими потолками. Конечно, данное утверждение справедливо для длинномерных деталей. Однако, когда речь идет еще и о большой массе или несимметричности деталей (таких как валки прокатных станов, большие коленчатые валы, кривошипы прессов), преимущество данной компоновки становится очевидным. Для обработки крупногабаритных деталей возможно применение роликов в качестве опор, а также замену погружения детали в электролит, орошением (с обязательным соблюдением норм безопасности). Это позволяет рекомендовать ГМО для металлургических комбинатов, тепловозоремонтных заводов, предприятий по выпуску кузнечно-прессового оборудования.

.

60

УДК 621.9.075.8

СОВРЕМЕННЫЕ ПРИВОДЫ ПОДАЧИ С ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫМИ ПЕРЕДАЧАМИ

ВИНТ-ГАЙКА КАЧЕНИЯ

Трофимов В.Т., Трофимов Ю.В., Трофимов В.В.

Конкурентоспособное, специализированное машиностроительное предприятие, в настоящий момент, должно иметь в своей номенклатуре изделия различных диаметров и длиной до 15 метров. Причем ординарные требования Заказчика по точности, как правило, находятся в области микронных допусков и их выполнение по критерию соответствия теоретической геометрии детали требует внедрения высоконагруженных тяговых устройств типа винт-гайка качения.

Нами проанализированы подобные устройства разных производителей и определено, что наиболее перспективными являются разработки фирмы A.MANNESMANN MASCHINENFABRIK GmbH&Co.KG. Основная специализация фирмы – приводы подачи, функционирующие при экстремальной динамике нагружения и имеющие наибольшую частоту вращения в мире.

Фирма производит свою продукцию в соответствии с DIN 69051 и при реализации использует широкие возможности Интернета.

Предприятие A.MANNESMANN выпускает шариковые винтовые передачи с диаметром винта от 25 до 200 мм, различной нагрузочной способности. При проектировании новых конструкций передач, решались общепринятые для данной области основные задачи:

-трансформация всех осевых усилий;

-осуществление оптимального перемещения.

Основным критерием качества передач были выбраны параметры максимальной жесткости и наибольшего крутящего момента. Особое внимание при реализации конструкций было уделено долговременному сохранению жесткости передачи. Необходимые величины были получены путем прецизионной обработки винта и системы шариковой гайки. Конструирование и

61

технология обработки были объединены в следующие детализируемые блоки:

-винт,

-система шариковой гайки и устройство предварительного

натяга,

-шарики,

-канал подачи шариков,

-канал возврата шариков,

-система охлаждения,

-система уплотнения и смазки.

Необходимость такой сложной работы была вызвана полученными результатами анализа влияния параметров изготовления винта и системы гайки на износ и общую долговечность. Так для винта были выделены точность подъема винтовой линии, точность профиля на один оборот и по все длине резьбы, точность угла нагружения, качество поверхности, шероховатость, твердость поверхности в абсолютных величинах и равномерность ее распределения по длине винта, одно- и многозаходность, методы изготовления (накатка роликами, вихревое нарезание, шлифование).

Для цельных и двойных шариковых гаек, соответственно с четырьмя и двумя точками соприкосновения были выделены общие параметры: точность подъема винтовой линии, точность профиля, погрешности биения, точность угла нагружения, контактная площадь шариков, качество поверхности, шероховатость профиля резьбы, твердость поверхности, вид канала подачи шариков, точность монтажа.

В результате проведенных исследований винтовых передач было выявлено доминирующее влияние на долговечность твердости поверхности винта и гайки(гаек). Также установлено, что существенное значение для увеличения срока службы передачи имеет стабильность перемещения гайки на всей длине винта и поддержание равной нормализованной температуры.

Фирмой были разработаны специальные испытательные стенды для изучения воздействия на долговечность тел качения. Для них, а также для систем подачи и возврата шариков были определены основные технологические приоритеты. Для шариков: качество, точность, диаметр и расстояние между шариками, материал тел качения (сталь, керамика, пластмасса), шариковая

62