03 марта 2016г.
Параметры качества - точность обработки и шероховатость поверхности, в сочетании с производительностью и экономичностью являются определяющими в науке о резании металлов и технологии машиностроения.
Крупногабаритные детали можно обрабатывать или восстанавливать на тяжелых и уникальных станках, имеющихся на машиностроительных предприятиях. Демонтаж, доставка деталей на такие предприятия, а после этого монтаж оборудования занимает длительное время, что отрицательно сказывается на производительности и себестоимости выпускаемой продукции.
Повышение качества обработки деталей на металлорежущих станках является наиболее эффективным путем сокращения трудоемких пригоночных работ при сборке и монтаже оборудования. Исключение или сокращение пригоночных работ в технологии тяжелого машиностроения значительно улучшает качество сопрягаемых поверхностей в собранном узле или оборудовании. Следовательно, необходимо применять новые технологии, обеспечивающие проведение работ по замене или ремонтном восстановлении узлов и агрегатов крупногабаритного оборудования. Эти технологии заключаются в применении приставных станков [2…6] небольшой массы, но обеспечивающих выполнение технологических операций ремонта или восстановления работоспособности промышленного оборудования.
Привод приставного станка предназначен для осуществления рабочих и установочных перемещений, установленного на суппорте инструмента. Источником движения является электродвигатель, который передает через двухступенчатый редуктор, пару цилиндрических зубчатых колес и винтовую передачу движение суппорту. Главным движением при этом является вращение цапфы.
В качестве исходных данных для расчета привода подач нестационарного станка принимаются геометрический параметр (максимальный диаметр обрабатываемой поверхности цапфы) цапфы наиболее распространенной мельницы - D=1500мм; n = 16мин-1 - частота вращения цапфы мельницы; t=1мм – максимальная глубина резания; S = 2 мм/об- установленная подача.
При этом скорость резания определяется по известным формулам:
Для определения усилия, требуемого для передвижения суппорта, следует знать величины составляющих силы резания. Направление сил следующее: тангенциальная составляющая силы PZ – направлена по касательной к цапфе в точке резания; радиальная PY – направлена по нормали к поверхности цапфы в зоне резания; осевая PX – направлена параллельно подаче S.
При проектировании приставного станка для обработки внутренних цилиндрических поверхностей цапф необходимо производить расчеты по стандартной методике, с учетом максимальной силы, возникающей при обработке.
Согласно [1] силы резания (тангенциальную PZ, радиальную PY и осевую PX) при токарной обработке можно рассчитать по формуле:
Следовательно, согласно [1] принимаем:
Основные зависимости для расчетов приняты для наиболее распространенных типоразмеров мельниц, поэтому исходными данными являются: S = 2 мм /об , v = 75 м /мин , t = 1мм.
Тогда при расчете получено: Pz =2830Н, PY =1049Н, Px = 729Н.
Для определения действующих на деталь составляющих сил резания, осуществлен переход к системе координат с началом в точке контакта инструмента (чашечного резца) с деталью. Переход произведен при помощи уравнений с учетом угла поворота оси инструмента в горизонтальной плоскости α и опускания точки контакта резца с цапфой ниже линии оси ее вращения:
где Px¢, Py¢, Pz¢ - составляющие сил резания в системе координат
обрабатываемой детали с началом
в точке контакта с инструментом; α - угол поворота оси инструмента в горизонтальной плоскости, град; υ – угол установки инструмента в вертикальной плоскости. Тогда,
при максимальных углах имеем:
где ηст - КПД станка; kп - коэффициент допускаемой кратковременной перегрузки. Имеем Nдв = 0,23 кВт.
Принимаем следующие направления осей координат: ось X – вдоль направления движения; Y - в основной плоскости направляющих, перпендикулярно направлению
движения; Z – перпендикулярно к основной плоскости направляющих. Вводим обозначения: PX , PY , PZ - составляющие силы резания,
Н; Мx – момент от
внешних сил, воспринимаемый направляющими, Н·см; G – вес узла, Н; A, B, D – реакции
основных плоскостей направляющих, Н; Q – тяговая сила; s а
,s
b ,s d - среднее давление на плоскостях, Па; a, b, d – ширина рабочих
поверхностей направляющих, см; L – длина контакта направляющих, см; yP , zP ,
zb , ya , yd , yb , yg - координаты, см; α – угол наклона
плоскости направляющей, град.;
f – коэффициент трения направляющих.
Для определения тяговой силы и реакции применим
уравнения статики и дополнительные условия совместности перемещений. Начало координат располагаем в поперечной
плоскости, проходящей через середину длины направляющих, на пересечении их реакций.
Расчет тяговой силы и реактивных сил проводим в стандартной последовательности: момент внешних сил относительно осей координат:
Список литературы
1.
Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения: учебник – М.: Машиностроение, 1989. – 559 с.
2.
Пат. 75339 Российская Федерация, МПК7 В23В5/00. Станок
для обработки цапф помольных мельниц
/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Федоренко// заявитель
и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2008104754/22 (005171);
заявл. 19.05.07; опубл.
10.18.08, Бюл. №22. – 1 с.
3.
Пат. 89830
Российская Федерация, МПК7 В23В5/00. Станок для обработки внутренних поверхностей цапф помольных мельниц / Т.М. Санина, Ю.А. Бондаренко, М.А. Федоренко // заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова.
– № 2009132048/22; заявл. 25.08.09; опубл. 20.12. 09, Бюл. № 35. – 1 с.
4.
Федоренко, М.А. Исследование обеспечения необходимой шероховатости поверхности крупногабаритных вращающихся деталей приставными станочными модулями/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Федоренко// Вестник
БГТУ им. В.Г. Шухова.- 2008.-
№ 2. - С. 35-38.
5.
Федоренко, М.А. Технология обработки торцов барабанов вращающегося оборудования/
М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Санина, В.Г. Афонин, С.И. Антонов// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.
– 2013. - № 4. - С. 65-66.
6.
Федоренко, Т.М. Восстановление работоспособности цапф помольных мельниц
с применением переносного станка/ Т.М. Федоренко, М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко// Технология машиностроения. - 2009. - № 3. С. 20-21.
