СЕКЦИЯ 3. МЕХАНИКА, ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ,

ТРАНСПОРТ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

АБРАЗИВНЫХ ЗЕРЕН

Александров А.А. (ВМ-436)

Научный руководитель – Носенко В. А.

Каждое зерно имеет определенную форму и размеры, характеризуется значениями радиусов округления и углов заострения вершин, их количеством и прочими геометрическими параметрами. Размеры и форма зерна в совокупности с физическими, химическими и механическими свойствами определяют его режущую способность, износостойкость, силу резания, температуру в зоне контакта и качество обработанной поверхности. Именно поэтому, без знания размеров и формы зерен невозможно провести глубокое исследование механизма стружкообразования и всего процесса абразивной обработки.

Обычно исследование формы, линейных и геометрических размеров зерен производят методами фотографирования или непосредственным измерением под микроскопом. Для определения геометрических размеров зерен в настоящее время широко используется специальное программное обеспечение, которое позволяет получать и обрабатывать электронные фотографии объектов. В частности, программа «Зерно НМ», разработанная в ВПИ, позволяет в автоматизированном режиме с электронных фотографий зерна получать следующие данные: длина l, ширина b, периметр р, площадь S, приведённый диаметр d, отношение l/d.

После загрузки электронных фотографий в программу, она производит анализ исходного изображения и выделяет контур абразивного зерна. Линейные размеры определяют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За длину lз принимают наибольшее расстояние между крайними точками профиля зерна в горизонтальной плоскости. Ширина прямоугольника, условно описанного вокруг горизонтальной проекции зерна таким образом, чтобы большая сторона прямоугольника соответствовала наибольшей длине проекции зерна, принимается за ширину зерна bз.

Рисунок 1 – Фотография абразивного зерна, обработанного в программе «Зерно НМ»

С использованием данной программы определены размеры зёрен порошков карбида кремния черного зернистостей F46 и F60 производства ОАО «Волжский абразивный завод». Каждая зернистость порошка была рассеяна на фракции в соответствии с ГОСТ Р 52781–2005. В качестве примера на рис. 1 показано распределение некоторых параметров зёрен во фракциях зернистости F46. Аналогичным образом проведены исследования остальных фракций зернистости F60. Количество зёрен, измеренных в каждой фракции, составляло 700 штук.

Проверка распределений на нормальный закон производилась по критерию согласия Пирсона на уровне значимости 0,05. Принадлежность нормальному закону распределения подтвердилась для ширины зерен всех фракций, за исключением мелкой.

Кроме отношения длины к ширине, можно говорить о приближении распределения параметров к нормальному закону распределения.

Исследовалась корреляционная зависимость между шириной абразивного зерна и остальными его геометрическими параметрами. Данные о коэффициентах корреляции приведены в табл. Таблица Коэффициенты корреляции ширины зерна с остальными геометрическими параметрами Зернистость l P S d l/b F46 0,25 0,51 0,69 0,71 -0, F60 0,35 0,59 0,78 0,81 -0, F46-F60 0,59 0,75 0,86 0,88 -0, Из табл.1 видно, что коэффициент корреляции между b и l, P, S, d положительный, что свидетельствует о наличии прямой пропорциональной связи между параметрами.

Наименьшая сила связи наблюдается между b и l. С увеличением зернистости прослеживается тенденция повышения силы связи. Между b и отношением l/b сила связи невелика, коэффициент корреляции для рассмотренных зернистостей отрицательный и составляет около 0,5.

Когда данные по зернистостям были объединены в одну выборку, коэффициенты корреляции для всех исследуемых параметров, кроме коэффициента формы l/b, возросли и находится в диапазоне от 0,59 до 0,88 (см. табл.1). Это означает, что силу связи между b и l, P, S и d можно считать высокой. В то же время, между b и отношением l/b сила связи с увеличением объёма выборки снизилась.

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ

ИЗМЕРЕНИЯ БИЕНИЯ СООСНЫХ ШЕЕК КОЛЕНЧАТЫХ И

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ

Алексеева К. (ВМС-438) Научный руководитель – Санинский В.А.

Измерение отклонения от соосности (биения) коренных шеек коленчатых валов и опорных шеек распределительных валов является одной их важнейших и наиболее трудоемких операций технического контроля. Особенностью измерения длинномерных валов является необходимость учета их разножесткости из-за наличия существенных различий осевых моментов инерции поперечных сечений и наличием несимметричных масляных каналов. Если не учитывать эти особенности, измерение биения может выполняться с недопустимыми погрешностями.

При установке измерительных приборов учитывается разножесткость коленчатого вала (на примере дизеля 8ЧВН 15/16). В качестве измерительных приборов в производстве используются микрометрические индикаторные головки типа "Калибр" с ценой деления мкм, закрепленные в магнитных стойках, измерительные наконечники которых установлены диаметрально противоположно на коренных шейках (рис.1).

Подвергаемый микрометражу коленчатый вал перед окончательным контролем имел противовесы, измеряемые коренные шейки 110 m6 устанавливался в призмы контрольной плиты на 1-ую и 5-ую базовые коренные шейки (рисунок 1). Колена вала выполнены под прямым углом содержат в шатунных шейках масляные карманы мм, соединены с радиальными масляными каналами 8 мм коренных шеек наклонным отверстием 10 мм, проходящим через щеки. В такой конструкции осевые моменты инерции шатунных и коренных шеек вала в различных сечения значительно отличаются [1]. На рисунке 1 показаны схемы определения составляющих полного радиального биения коренных шеек коленчатого вала дизеля 8 ЧВН 15/16. С целью выявления расхождений в показаниях индикаторных головок, вызванных различием осевых моментов инерции, они установлены в диаметрально противоположных точках каждой из промежуточных коренных опор в сечениях I – I и II – II. Установлено, что в сечениях А – А, Б – Б и В – В полярные моменты щек Jx, Jy различаются в два раза, что и создает условия для возникновения разножесткости при повороте коленвала вокруг его оси и погшрешности измерений. На это указывают факты расхождения показаний верхней и нижней индикаторных головок. График (рисунок 2), подтверждает неустойчивость показаний по мере поворота коленчатого вала, связанной с этими радиальными деформациями вала в процессе его поворота вокруг оси при измерениях радиального биения.

Он подтверждает предположение о совместном проявлении величин Rд1, Rд2, Rд прогиба коленчатого вала от собственной деформации под воздействием составляющей сил веса Rв и векторы Rф1, Rф5 погрешностей формы ф1, ф5 1-ой и 5-ой шеек. На разножесткость вала указывают и показания приборов, различные не только на разных опорах, но и на одной опоре в каждом из фиксированных положений А – А, Б – Б и В – В. С учетом погрешности Rи каждой индикаторной головки показание Ri каждого прибора можно определить как сумму Рис. 2. Точечная диаграмма биений коренных шеек коленвала № 8ЧВН 15/16 по показаниям индикаторных головок: – верхней А –А; – нижней А – А; – верхней Б – Б; – нижней Б – Б; – верхней В – В; – нижней В – В Вывод. Исследование разножесткости динномерных валов показывает, что максимальная разница показаний верхней и нижней головок составляет величину, превышающую допуск на размер коренных шеек в два раза, что говорит о влиянии деформации вала на показания приборов и указывает на необходимость применения аналогичной методики измерения на распределительных длинномерных распределительных и других разножестких валах.

Библиографический список 1 Санинский, В. А. Отклонения расположения коренных опор длинномерного коленчатого вала / В. А. Санинский, Г. Г. Меньшенин, Ю. М. Быков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2005. – № 3. – С. 36 – 43.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕЙ ГЕОМЕТРИИ

ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОРПУСА РЕДУКТОРА ЗАДНЕГО МОСТА

НА ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

НАРУЖНЫХ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ 6-7807ЕУШЗ И Основной задачей современного машиностроительного производства является повышение качества технологического процесса (в том числе – с использованием данных контроля), одним из важнейших параметров которого является микрогеометрия и качество обработанной поверхности. Качество поверхности является одним из важнейших факторов, обеспечивающих высокие эксплуатационные свойства деталей машин, которые зависят от состояния рабочих поверхностей. Также, на них существенно влияет шероховатость обработанной поверхности, и макрогеометрические отклонения, которые приводят к неравномерному износу отдельных участков.

Исследования проходили на ОАО «Волжский подшипниковый завод». Необходимо было установить причину повышенного шума и вибрации редуктора заднего моста в сборе. Заводом-изготовителем редуктора было установлено, что источником шума и вибрации является блок подшипников. Однако, анализ деталей подшипников, выбранных случайным образом из партии, показал, что их микрогеометрические параметры соответствуют техническим требованиям. В связи с этим было высказано предположение, что искажение микрогеометрии деталей подшипников происходит при их запрессовке в посадочное отверстие редуктора. Исходя из этого была определена цель работы:

исследование влияния параметров внутренней микрогеометрии посадочных поверхностей корпуса редуктора заднего моста на изменение микрогеометрических параметров наружных колец подшипников 6-7807ЕУШ3 и 6-7705АЕШ3 после монтажа. Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1) определить микрогеометрические параметры посадочных поверхностей редуктора и рабочей поверхности наружного кольца подшипника перед запрессовкой; 2) исследовать влияние микрогеометрических параметров посадочных поверхностей редуктора на микрогеометрические параметры рабочей поверхности наружного кольца подшипника после запрессовки.

Перед выпрессовкой колец, запрессованных заводом-изготовителем, с помощью кругломера Talyrond 73 было измерено отклонение формы роликовой дорожки наружных колец 6-7705АЕШ3, 6-7807ЕУШ3 и посадочных поверхностей корпуса редуктора под них же. В результате проведения замеров было выявлено, что отклонения составляют:- 17, мкм (превышает нормы КД ОАО «ВПЗ» почти в 4 раза); -15,48 мкм (превышает нормы почти в 3,5 раза); -17,87 мкм, что превышает нормированное по ГОСТ 3325-85 значение (7,5 мкм) в 2,5 раза.; -28,9 мкм, что превышает нормированное значение в 3,8 раза.

Расположение локальной неровности на дорожках качения колец подшипников и на посадочных поверхностях редуктора совпадают с расположением ребра жесткости корпуса редуктора. В результате проведения замеров отклонения от круглости дорожек качения подшипников, выпрессованных из корпуса редуктора, выявлено, что отклонения формы дорожек качения наружных колец 6-7705АЕШ3 и 6-7807ЕУШ3 составляют 2, мкм и 5,18 мкм соответственно.

Таким образом, можно сделать вывод, что детали соответствовали требованиям КД до запрессовки, но их микрогеометрия была искажена формой посадочных отверстий.

Для подтверждения данного предположения с производственного потока было отобрано наружное кольцо подшипника 6-7705АЕШ3, соответствующее требованиям КД по параметрам микрогеометрии (отклонение от круглости – 0,86 мкм). После запрессовки кольца в посадочное место корпуса (в 3-х положениях с поворотом на 90°) было проведено измерение отклонения от круглости дорожки качения наружного кольца.

Результаты показали, что отклонения формы дорожки качения запрессованного кольца 6ЕУШ3 в 3-х положениях составляют 16,94; 16,61; 17,87 мкм соответственно. После сопоставления круглограмм установлено, что расположение локальной неровности на дорожке качения кольца и подшипника, а так же форма поверхности при каждом положении остаются неизменными. – это как раз свидетельствует о том, что запрессовка не влияет на микрогеометрию, т. к. неровность все время в 1м месте. По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

Величины отклонения от круглости посадочных поверхностей корпуса редуктора в несколько раз превышает нормированные значения по ГОСТ 3325-85. Это приводит к значительным изменениям формы и отклонениям от круглости поверхности роликовых дорожек колец после запрессовки в корпус.

Выявленные в результате исследования отклонения могут являться прямыми причинами повышенного шума и вибрации редуктора заднего моста.

Причинами искажения формы посадочных отверстий могут являться завышенные отклонения от круглости при изготовлении посадочного отверстия или остаточные деформации корпуса редуктора после изготовления в нём посадочного отверстия, Расположение локальной вогнутости на всех круглограммах запрессованных колец совпадает с расположением ребра жесткости.

Список литературы:

Палей М.А. Отклонения формы и расположения поверхностей // производственнопрактическое издание, 1973. - 244 с.

Авдулов. А. Н. Контроль и оценка круглости деталей машин // 1974. - 175 с

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПРОШИВКИ В ОКОННЫХ ПРОФИЛЯХ

Так как после разрезания алюминиевого профиля на части наиболее рациональным способом дальнейшей обработки получившихся деталей оконной конструкции является вырубка, а на существующем производстве для вырубки каждого монтажного элемента применяется различное оборудование (компостеры, копировально-фрезерные станки, прессы с индивидуальными насадками и др.), то целесообразно объединить операции, необходимые для пробивки отверстий в алюминиевом профиле, в одной общей матрице.

В ходе моей дипломной работы был сконструирован универсальный штамп совмещенного действия для вырубки отверстий монтажных элементов в алюминиевых профилях, устанавливаемый на универсальный пресс. Он объединяет в себе 13 операций, производимых ранее на различном оборудовании. Использование данного штампа обеспечит большую производительность изготовления деталей оконных конструкций по сравнению с существующей технологией с применением индивидуальных насадок для вырубки.

При разработке конструкции данного приспособления необходимо рассчитать индивидуальные параметры для каждого элемента вырубки: периметра вырубаемого контура, усилия вырубки в штампах со скошенными и с прямыми режущими кромками, необходимого усилия пресса, усилия снятия и проталкивания отхода, определения центра давления штампа, определяются зазоры между матрицей и пуансоном, буферное устройство с переменным рабочим давлением. После всех необходимых расчётов был сконструирован универсальный штамп.

СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

(СОТС): СОСТАВ. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ. ЭФФЕКТИВОСТЬ

Современные СОТС - это неотъемлемая часть всего комплекса средств, обеспечивающего эффективную эксплуатацию металлорежущего оборудования.

Поскольку в практике металлообработки условия резания различаются значительно, то соответственно применяется и большое число СОТС, искусственно вводимых в зону резания.

Требования к СОТС. Наиболее важными из них являются требования увеличения производительности обработки, увеличение стойкости режущего инструмента и повышение качества обрабатываемой поверхности при соблюдении заданной точности.

Выполнение этих требований приводит в конечном счете к снижению стоимости металлообработки, уменьшению затрат на режущий инструмент, сокращению брака и простоев станков, связанных с заменой затупившегося инструмента.

Жидкие СОТС наиболее распространены при производстве деталей подшипников качения. Их принято называть смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ). Они разделены на классы: масляные и водосмешиваемые (водные).

Масляные СОЖ. Состоят из минерального масла, являющегося базовым, к которому могут быть добавлены антифрикционные, антиизносные и антизадирные присадки, ингибиторы коррозии, антиоксиданты, антипенные и антитуманные присадки.

Минеральное масло в масляных СОЖ занимает 60-95% (в процентах по массе).

Обычно это высокоочищенные нафтеновые или парафиновые масла. Иногда в качестве основы для масляных СОЖ используют смесь из нескольких минеральных масел.

Используют также в качестве базы маловязкие экстракты селективной очистки, очищая их каталитическим гидрированием. При выборе базовых минеральных масел учитывают прежде всего их физико-химические свойства /вязкость, индекс вязкости, групповой углеродный состав/ и обусловленные ими смазочные, антиокислительные и другие характеристики, влияющие на процесс трения и износ инструмента.

Масла без присадок применяют при обработке магния, латуни, бронзы, меди и углеродистых сталей при легких режимах резания. Однако они мало эффективны при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов, особенно при тяжелых режимах резания.

Водосмешиваемые СОЖ. Такие СОЖ могут содержать эмульгаторы, нефтяные масла, воду, спирты, гликоли, ингибиторы коррозии, бактерициды, противоизносные, противозадирные и антипенные присадки, электролиты и другие органические и неорганические продукты. Эти СОЖ применяют в виде эмульсий или истинных водных растворов при абразивной и лезвийной обработке (легкие и средние режимы резания) черных и цветных металлов. Преимуществами водосмешиваемых СОЖ является более высокая, чем у масляных СОЖ охлаждающая способность, относительно низкая стоимость, пожаробезопасность и меньшая токсичность, недостатки- сравнительно невысокие смазывающие свойства, низкая эффективность на отдельных операциях и недостаточно высокая стабильность свойств во времени.

Эмульгирующиеся СОЖ (эмульсолы) при смешивании с водой образуют эмульсии.

В качестве основы эмульсолов используют средневязкие нефтяные масла нафтенового или смешанного типа, содержание которых в эмульсоле может достигать 85%. Применяют эмульсолы в виде 1-5%-ных эмульсий в воде.

Эмульгаторы являются поверхностно-активными веществами (ПАВ) и, кроме уменьшения поверхностного натяжения, они выполняют роль смазочных веществ и ингибиторов коррозии. В качестве эмульгаторов наибольшее распространение в составе эмульсолов получили анионоактивные ПАВ, а также их смеси: калиевые, натриевые мыла жирных, смоляных и сульфокислот.

Полусинтетические СОЖ принципиально не отличаются от эмульсолов по компонентному составу, однако они существенно отличаются от них по концентрации компонентов. Основу полусинтетических СОЖ составляет вода (до 50%) и эмульгаторы (до40%).Обязательным компонентом является маловязкое (3-10 кв.мм/с при 50С) нефтяное масло. Полусинтетические СОЖ, как и эмульсолы, могут содержать биоциды, противоизносные и противозадирные присадки. Их используют в виде 1-10%-ных водных растворов.

Синтетические СОЖ представляют собой смесь водорастворимых полимеров, поверхностно-активных веществ, ингибиторов коррозии, биоцидов, антипенных присадок и воды. В их состав для повышения смазывающих свойств вводят противоизносные и противозадирные присадки. Синтетические СОЖ могут быть приготовлены в виде порошков. Их применяют в виде 1-10% водных растворов. По универсальности, продолжительности сохранения эксплуатационных свойств синтетические СОЖ, как правило, превосходят эмульсолы.

В зависимости от условий обработки СОТС должны обеспечивать смазывающее, охлаждающее, диспергирующее или моющее действие. Однако в большинстве случаев от СОТС требуется обеспечить одновременно несколько действий в различной степени. Так, например, при фрезеровании твердосплавными фрезами требуется высокое смазывающее и обязательно низкое охлаждающее действие; при нарезании резьбы метчиками и при развертывании- высокоэффективные моющее и смазывающее; при токарной обработке титановых сплавов- охлаждающее, а при обработке их фрезерованием - смазывающее действие. В подшипниковом производстве на отделочных операциях точного шлифования СОТС должны обеспечивать снижение температур в зоне резания при одновременном увеличении производительности процесса. В ряде случаев в результате проведения экспериментальных работ удается подобрать или создать СОТС полностью удовлетворяющее поставленным требованиям.

На одном из предприятий были проведены испытания жидких СОЖ на операции шлифования колец подшипников качения. Сравнивались эмульгирующиеся СОЖ (эмульсолы) и синтетические СОЖ на основе концентратов СОТС 21/22. Испытания показали, что использование СОТС 21/22 вместо эмульсолов повысило производительность шлифования в 2-2,5 раза, износ абразивного инструмента уменьшился до 4,5 раз, общие эксплуатационные расходы на шлифование снизились в 3- раз.

Совершенно очевидно, что полученные при испытаниях результаты свидетельствуют о значительном снижении коэффициента трения в паре шлифовальный круг – кольцо подшипника при шлифовании, а это не только улучшает качество колец за счет снижения температуры резания, но и снижает как сами силы резания, так и потребляемую оборудованием мощность и значительно экономит энергопотребление шлифовального оборудования.

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕПАРАТОРА

Необходимость повышения экономической эффективности общественного производства требует совершенствования систем управления и повышения технического уровня предприятий машиностроения, химии, энергетики, металлургии, строительства, транспорта и других отраслей национального хозяйства на основе использования достижений научного и технического прогресса (НТП). Совершенствование и развитие предприятий на основе НТП осуществляется путём разработки, выбора и внедрения новых технических решений в области машин и аппаратов химических производств, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий химии и машиностроения, автотранспортных перевозок и автомобильных хозяйств, производства высокомолекулярных соединений, переработки пластических масс и эластомеров, систем и средств механизации и автоматизации, действующих и вновь разрабатываемых процессов и производств, систем автоматизации обработки информации и управления производством на базе современной электронной и лазерной компьютерной техники.

Использование новой техники и технологии позволяет сократить расходы предприятий на производство и реализацию продукции, повысить качество, конкурентоспособность и цену продукции, осуществить более быстрое её продвижение и реализацию на внутренних и внешних рынках, увеличить, тем самым, объём реализации продукции и получаемой предприятием прибыли.

При прохождении преддипломной практики на ОАО «Волжский подшипниковый завод» была проведена работа по исследованию штамповки сепаратора подшипника 6АКМ.

Для исследований выбрано следующее оборудование: прессы КА-264, КВ-235, АККЕ-2330, КИ-2132 и автомат листоштамповочный многопозиционный АА6136.

Анализ результатов испытаний показывает, что наиболее эффективным является автомат АА3136. При использовании автомата АА3136 время изготовления детали сократилось на 30%, уменьшилось число рабочих. На 10% сократилось потребляемое количество электроэнергии. На заводе прорабатывается вопрос о замене применяемого оборудования при изготовлении сепараторов на исследуемое.

АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ И ГРАНУЛ

ИЗ ТРОСТНИКА

Научные руководители – Соколова Н.А., Костин В.Е.

Обширные заросли тростника в промышленной зоне города Волжского создают значительную угрозу возникновения и распространения неконтролируемых ландшафтных пожаров, которые могут распространиться на хозяйственные постройки, промышленные объекты, линии электропередач, а также возникает опасность здоровью и жизни людей.

Вследствие, того, что тростник южный быстро возобновляет свою биомассу в течение тёплого времени года, рациональным решением проблемы снижения пожароопасности представляется выкос тростника в зимний период и производство из него топливных гранул или брикетов.

Проведённые в 2011 г. исследования показали, что урожайность тростника в промышленной зоне города Волжского достигает 14 тонн/га, а объём возможной ежегодной заготовки составляет около 1800 тонн.

Влажность тростника в зимний период является очень низкой до 8 %, что является кондиционным показателем для прессования и брикетирования без энергоёмкой операции – сушки, что существенно снижает стоимость оборудования, затраты энергии на производство и, следовательно стоимость готовой продукции.

Обобщение материала, посвящённого оценке качества топливных брикетов и гранул, выявило отсутствие каких-либо отечественных нормативных документов, регламентирующих параметры качества. Широкое использование древесных топливных брикетов и гранул получило в странах Западной Европы, где введены в действие различные нормативы для производства гранул. В Германии DIN 51 731 и DINplus, в Австрии О-Norm M 7135, в Швеции SS 1871 20. С 2010 г. действуют единые европейские нормы ENplus. Требования европейских стандартов приведены в таблице 1.