LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення точності токарних автоматизованих верстатів шляхом зміни впливу умов стикування базових вузлів на температурні деформації

уточнених граничних умов в площині стику.

Особистий внесок здобувача. Автором вдосконалені аналітичні залежності для визначення теплового опору стику, які враховують вплив характеру і величини макровідхилень контактуючих поверхонь. Розкрито вплив схеми фіксування та затяжки стику шпиндельна бабка – станина на характер та величину температурних зміщень осі шпинделя; розроблена методика визначення оптимального, з точки зору температурних деформацій, положення штифтів.

Запропоновані граничні умови на стику для розрахунку температурних деформацій шпиндельної бабки.

Апробація результатів роботи. Основні положення і результати роботи доповідались на наукових семінарах кафедри "Металорізальні верстати та інструмент" Запорізького державного технічного університету (1986 -1999 р. р.), засіданнях НТР ВАТ "Мелітопольський верстатобудівний завод" (1986 - 1997 р. р.), республіканських науково-технічних конференціях "Типові механізми та технологічне устаткування верстатів-автоматів, верстатів з ЧПК та ГВС" (травень 1991 р., м. Чернігів), "Поліпшення якості роботи промислових підприємств" (жовтень 1991 р., м. Луцьк), міжнародній науково-технічній конференції "Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва" (травень 1998 р. , м. Київ), міжнародна конференція "AMTECH '99" (червень 1999 р., м. Пловдів, Болгарія).

Публікації. Результати роботи опубліковані в 3 збірниках тез доповідей на конференціях та 9 статтях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаної літератури та додатку. Основна частина викладена на 159 сторінках і містить 65 рисунків і 3 таблиці. Список використаної літератури складається із 120 найменувань.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


У вступі обгрунтовано важливість і актуальність дисертації, викладено мету роботи та сформульовано основні наукові положення, які виносяться на захист, їх практичне значення та новизну.

У першому розділі розглянуто сучасний стан досліджень температурної поведінки верстатів і її впливу на точність обробки. Проведено аналіз основних джерел тепловиділення в верстатах. Особлива увага приділена тепловиділенню в шпиндельному вузлі, робота опор якого супроводжується інтенсивним тепловиділенням і температурні деформації якого безпосередньо впливають на точність оброблюваної деталі.

Проаналізовано граничні умови, за яких виконуються розрахунки температурного поля шпиндельних вузлів.

На підставі проведеного аналізу сформульовані основні напрямки роботи.

У другому розділі проведені експериментальні дослідження теплової поведінки токарно-револьверних автоматів. Досліджувався вплив тепловиділення в різних механізмах на температурне поле і температурні деформації автомата.

Одним з основних джерел тепловиділення в автоматі, яке в найбільшій мірі впливає на температурні зміщення в зоні різання є шпиндельні опори. На тепловиділення в опорі впливають частота обертання, спосіб мащення опори, властивості мастила та якість складання вузла. Зміна частоти обертання шпинделя з n=400 хв-1 до 5000 хв-1, в разі використання крапельної системи мащення мінеральним маслом "Турбінне Т-22" призводить до зростання надмірної температури зовнішнього кільця підшипника майже в 8 разів – для підшипника 3182110 і близько 4,5 рази - для підшипників 46209. Кількість мастила, що подається в опору, повинна бути такою, щоб забезпечити утворення масляної плівки, що розділяє поверхні елементів підшипника. Все зайве мастило спричиняє додаткове тертя, викликане перемішуванням мастила, а отже і ріст теплоутворення, що особливо помітно на підшипнику 3182110, в якому збільшення подачі мастила в опору з 0,1 мл/хв-1 до 1,5 мл/хв-1 призводить до зростання температури опори на 100 (рис.1).

Застосування пластичних мастильних матеріалів, які закладаються в опору на тривалий термін, може забезпечити утворення мастильної плівки і зниження температури опори. Найбільший ефект від застосування пластичних мастильних матеріалів спостерігається на високих частотах обертання шпинделя (на частотах 5000 хв-1 – 6000 хв-1 спостерігається зниження надмірної температури до 4 разів), на середніх і низьких частотах цей ефект дещо нижчий.








Рис.1. Вплив подачі мастила на тепловиділення в підшипнику 3182110.

Температурні деформації елементів несучої системи верстата викликають температурні зміщення в зоні різання, які призводять до похибок обробки. В верстатах, для мащення опор яких використовується рідке мастило, температурні зміщення сягають значних величин: в вертикальній площині – 34 мкм, в горизонтальній – 18 мкм, що не дозволяє використовувати ці верстати для одержання точних деталей. В автоматах з пластичним мащенням опор шпинделя температурні зміщення знижуються в 2 – 3 рази і в обох площинах складають 8 – 9 мкм, що за визначених умов може забезпечити одержання на автоматі деталей 8 квалітету точності.

Температурні зміщення шпиндельної бабки в горизонтальній площині значною мірою залежать від схеми розміщення штифтів, які фіксують шпиндельну бабку на станині. Результати експериментальних досліджень показують, що величина та напрямок зміщення осі шпинделя залежить від прийнятої схеми фіксації шпиндельної бабки. В залежності від прийнятої схеми фіксації температурні зміщення осі шпинделя відносно станини для автоматів, які працюють на пластичному мастилі, можуть змінюватись від +17 мкм – +18мкм до –12 мкм (знак "+" – зміщення від оператора, знак "-" - на оператора). Затяжка стику шпиндельної бабки і станини болтами зменшує величину зміщень не змінюючи напрямку (рис. 2).









Рис. 2. Залежність температурних зміщень від фіксації та закріплення на станині.

1- затяжка і штифти симетрично осі; 2 – затяжка без штифтів; 3 – штифти симетрично осі без затяжки; 4 – затяжка і штифти по один бік осі; 5 – штифти по один бік осі без затяжки.


Тепловиділення в коробці швидкостей, станціях мащення та охолодження, розміщених в основі верстата, впливають на зміщення в зоні різання опосередковано, через нагрівання основи і автомата зі значною затримкою в часі, що пов'язане з тепловою інерцією.

В третьому розділі представлені теоретичні і експериментальні дослідження теплопровідності зони контакту. Величина теплового опору стиків визначає інтенсивність теплообміну між елементами конструкції верстата і, як наслідок, характер теплового поля елементів конструкції і температурних деформацій цих елементів. Тепловий опір стиків виникає внаслідок недосконалості поверхонь, профіль яких відрізняється від ідеального внаслідок наявності на реальних поверхнях макро- і мікронерівностей. Такі поверхні контактуватимуть виступами мікронерівностей і реальна площа контакту складатиме дуже малу частку від номінальної.

Тепло через стик передається за рахунок теплопровідності середовища сер, що заповнює зону контакту, та через місця фактичного металевого контакту