авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Повышение эффективности изготовления упорных подшипников на основе разработки малоотходной технологии изготовления колец из металлической ленты

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АНИЧКИН Александр Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ эффективности ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ на основе разработки МАЛООТХОДНОЙ

технологии ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ иЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ

Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю. А.»

Научный руководитель: доктор технически наук, профессор, заслуженный деятель наук РФ, лауреат премии Президента РФ Королев Альберт Викторович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Аникин Анатолий Афанасьевич кандидат технических наук, доцент Мелентьев Владимир Александрович

Ведущая организация: НПП «Алмаз» (г. Саратов)

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.» по адресу: 410054, г. Саратов, Политехническая, 77, корп. 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.».

Автореферат разослан __ ноября 2011 г.

Автореферат размещен на сайте ФГБОУ ВПО: http://www.sstu.ru __ ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Игнатьев А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В существующих условиях конкуренции на рынке подшипников качения становится важным обеспечение производства изделий высокого качества с новыми потребительскими свойствами и пониженными производственными затратами. Это возможно на основе эффективного использования накопленного в России мощного научного потенциала, внедрения в производство новых эффективных наукоемких технологий, создания разработок в области совершенствования конструкций машин и механизмов.

Среди большого разнообразия на рынке конструкций подшипников качения большую долю составляют упорные подшипники, упорные подшипники в большом количестве используются в различных узлах автомобилей - передняя стойка, коробка передач, узел сцепления и др., в тракторах, комбайнах, самолетах, разнообразной бытовой технике. К числу проблемных подшипников, например, относится упорно-радиальный подшипник верхней опоры передней стойки легковых отечественных автомобилей «Калина», «Приора», «Гранта», а также автомобилей зарубежных моделей: «Renault», «Nissan», Ford, Volkswagen и многих других. Отечественные упорные подшипники не обеспечивают требуемый ресурс работы, очень велика стоимость этих подшипников.



В области изготовления этих и других подшипников в последнее время достигнуты большие успехи. Для изготовления деталей подшипников используются высококачественные стали, широко применяются станки с программным управлением, используется эффективный режущий инструмент и т.д. Однако основным недостатком современного подшипникового производства остается низкий коэффициент использования материалов, так как значительная часть металла (более 50%) при обработке заготовок удаляется в стружку. В связи с этим существующая технология и известные способы производства деталей подшипников все еще малоэффективны, их изготовление сопровождается высокими материальными и трудовыми затратами, что приводит к высокой стоимости этих подшипников. Поэтому тема работы по совершенствованию технологии изготовления деталей подшипников, созданию малоотходных и безотходных методов производства является актуальной.

Целью данной работы является повышение эффективности производства упорных подшипников качения на основе разработки малоотходной технологии изготовления их колец из металлической ленты.

Методы и средства исследований. Построение математической модели процесса формирования опорных колец подшипников из металлической ленты осуществлялось с применением методов технологии машиностроения и сопротивления материалов. Для моделирования динамических свойств деталей использовался программный продукт Solid Works Simulation Xpress 3D. Экспериментальные исследования проводились на основе методов математической статистики и теории планирования экспериментов. В качестве средств исследования использовались современное оборудование и приборы ОАО «Алмаз».

Научная новизна работы:

1. Выполнен системный анализ безотходных и малоотходных методов изготовления деталей машин и приборов, обоснован способ изготовления колец упорных подшипников из металлической ленты путем навивки ленты в рулон, обеспечивающий существенную экономию материала и других производственных ресурсов при его использовании. Описаны критерии, определяющие прочностные показатели колец упорных подшипников в процессе их изготовления из металлической ленты методом навивки.

2. Разработана математическая модель формирования деформационно-напряженного состояния и прочностных свойств деталей, изготовляемых из металлической ленты, установлен механизм влияния основных технологических факторов: диаметра предварительного изгиба ленты, длины ленты, силы статического натяжения ленты, частоты вращения оправки, на прочностные параметры деталей типа колец.

3. Разработана и построена в программе Solid Works Simulation Xpress 3D имитационная модель процесса формирования прочностных свойств деталей типа колец упорных подшипников, получены результаты, подтверждающие теоретические исследования и показывающие наиболее опасные для разрушения участки деталей.

4. Получены регрессионные зависимости прочностных параметров колец подшипников от основных технологических факторов: диаметра предварительного изгиба ленты, длины ленты, силы статического натяжения ленты, частоты вращения оправки, выполнен анализ этих зависимостей, обоснованы рациональные условия формирования колец, подтверждена адекватность аналитических зависимостей.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработанной перспективной малоотходной технологии формирования рабочих колец подшипников из металлической ленты, позволяющей существенно снизить материалоемкость и трудоемкость, значительно упростить технологию производства колец упорных подшипников;

- в предложенном ресурсосберегающем оборудовании для формирования колец из металлической ленты; данное оборудование является простым в изготовлении, настройке и ремонте, для работы на нем не требуется специального обучения и навыков;

- в предложенных рациональных условиях осуществления процесса формирования колец, полученных методом расчетов и доказанных лабораторными испытаниями.

Методика, алгоритм и технология производства опорных колец подшипников из металлической ленты приняты к внедрению в ООО «НПП НИМ» СГТУ. Предложена методика расчета экономического эффекта от внедрения разработанных технологий и оборудования в условиях реального производства.

Положения, выносимые на защиту:

1. Системный анализ безотходных и малоотходных методов изготовления деталей машин и приборов; предложен инновационный способ изготовления колец упорных подшипников из металлической ленты путем навивки ленты в рулон, обеспечивающий возможность существенной экономии материала и других производственных ресурсов при его использовании.

2. Математическая модель формирования деформационно-напряженного состояния и прочностных свойств деталей, изготовляемых из металлической ленты; установлен механизм влияния основных технологических факторов: диаметра предварительного изгиба ленты, длины ленты, силы статического натяжения ленты, частоты вращения оправки на прочностные параметры деталей типа колец.

3. Имитационная модель процесса формирования прочностных свойств деталей типа колец упорных подшипников; получены результаты, подтверждающие теоретические исследования и показывающие наиболее опасные для разрушения участки деталей; разработана и построена в программе Solid Works Simulation Xpress 3D.

4. Регрессионные зависимости прочностных параметров колец подшипников от основных технологических факторов: диаметра предварительного изгиба ленты, длины ленты, силы статического натяжения ленты, частоты вращения оправки; выполнен анализ указанных зависимостей, обоснованы рациональные условия формирования колец, подтверждена адекватность аналитических зависимостей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается лабораторными исследованиями, выполненными с применением научно обоснованных средств измерений и обработки экспериментальных данных, показателями опытно-производственного внедрения, а также соответствием результатов исследований современному уровню.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы по мере их разработки докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях различного уровня:

- научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» СГТУ 2009 - 2011г.,

- международной молодежной научной конференции, Республика Марий Эл, 2010, Марийский государственный технический университет;

- Общероссийском конкурсе проектов Фонда содействия развитию МП НТС в рамках программы «СТАРТ 10», 2010;

- Общероссийском конкурсе проектов Фонда содействия развитию МП НТС в рамках программы «СТАРТ 11», 2011;

По тематике данной работы были получены грамоты и награды в конкурсах:

- почетная грамота за 2-е место в региональном конкурсе «Лучшее бизнес-предложение инновационного проекта» и 3-е место в общекомандном результате 2009;

- золотая медаль и диплом первой степени за первое место в конкурсе «5-й Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций» 2010;

- присужден статус победителя и получено денежное финансирование 1 000 000 руб. в конкурсе проектов по программе «СТАРТ 10» 2010.

Публикации. По результатам исследований получено одно положительное решение о выдаче патента, опубликованы 10 работ, среди которых 4 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 117 наименований, 10 приложений. Основная часть работы изложена на 171 странице машинописного текста, содержит 24 таблицы, 96 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель, сформулирована научная новизна и практическая ценность, приведены сведения об апробации результатов работы.

В первой главе произведен анализ современных способов и технических средств, применяемых при изготовлении деталей из металлической ленты, дан анализ эффективности изготовления таких деталей, проанализированы основные плюсы и минусы существующих методов.

Актуальной задачей современного машиностроения являются экономия материалов, труда и энергии, широкое внедрение ресурсосберегающих технологий. Приведенный обзор исследований в области повышения коэффициента использования материалов изделий (Ю. М. Ермакова, Б. М. Бржозовский, А. Н. Васин, О. Ю. Давиденко, А. А. Игнатьев, Н. Ю. Шилова, Б. Г. Мурашева, Е. А. Акида, С. М. Заседателева, В. А. Калинина, Т. В. Аюшева и др.) показал, что одним из эффективных методов снижения материалоемкости деталей и уменьшения является их изготовление из многослойных материалов. Наиболее пригодными к изготовлению по ленточным и пластинчато-листовым технологиям являются тонкостенные тела вращения, подшипники, корпусные детали и профильно-оболочковые детали (рис.1). Детали, изготовленные из многослойных материалов, имеют высокие жесткость, прочность и повышенные рабочие свойства. Преимуществом многослойных деталей также является то, что они эффективно демпфируют динамические силы и поглощают вибрации, шумы. Кроме того, данный метод обеспечивает снижение расхода основных материалов.

Эти положительные свойства в сочетании с облегчённой и материалоэкономной конструкцией представляют интерес для дальнейшего рассмотрения и внедрения в производство. Наиболее эффективным на данный момент методом замены стандартной технологии изготовления деталей колец подшипников является метод малоотходной технологии изготовления из многослойных материалов деталей подшипников качения. Известно (А. И. Спришевский, А. В. Королев, А. М. Дольской, Т. Е. Лазутин и др.), что традиционные методы изготовления деталей подшипников весьма трудоемки и связаны с большим расходом материалов. Кроме того, детали подшипников качения обладают малой жесткостью и поэтому даже при наличии небольших остаточных напряжений теряют при эксплуатации свои форму и размеры. Указанные недостатки можно было бы устранить, если изготавливать детали подшипников из многослойных материалов. Но, к сожалению, технология изготовления деталей подшипников из многослойных материалов в настоящее время отсутствует.
Рис. 1. Схема наиболее пригодных к изготовлению по ленточным и пластинчато-листовым технологиям деталей




На основе вышеизложенной цели работы сформулированы задачи исследований:

1. Предложить малоотходную технологию формирования опорных колец упорных подшипников из металлической ленты.

2. Разработать математическую модель формирования потребных прочностных свойств деталей, изготовляемых из металлической ленты.

3. Выполнить компьютерное моделирование процесса формирования прочностных свойств деталей типа колец упорных подшипников.

4. Исследовать закономерности процесса формирования колец из металлической ленты, отражающие влияние на показатели качества и производительность изготовления колец основных технологических факторов: геометрических параметров металлической ленты, силы натяжения ленты, скорости намотки ленты в рулон.

5. Разработать практические рекомендации по промышленному применению полученных результатов исследований.

Во второй главе рассмотрена технология изготовления колец подшипников из металлической ленты, выполнено построение математической модели формирования потребных прочностных свойств деталей, изготовляемых из металлической ленты, выполнено компьютерное моделирование процесса формирования прочностных свойств деталей типа колец упорных подшипников, разработаны алгоритм и программа расчета механических свойств деталей, изготовленных из металлической ленты, выполнен анализ влияния на эти свойства основных технологических факторов.

Схема технологического процесса изготовления кольцевых деталей из металлической ленты приведена на рис. 2. В оправке 1 неподвижно фиксируют конец металлической ленты 2. После этого оправка поджимается неподвижным упором (не показан) и включают вращение оправки 1. Лента 2 сматывается с бухты (не показана) и проходит при намотке на оправку 1 через механизм натяжения 3. В процессе вращения оправки 1 лента

2 наматывается на малый диаметр d кольцевой выточки оправки 1 до тех пор, пока рулон не достигнет диаметра D, равного большему диаметру кольцевой выточки оправки 1. В этот момент ленту 2 вблизи оправки 1 отрезают от бухты и при дальнейшем вращении оправки 1 свободный конец ленты 2 за счет натяга плотно укладывается в кольцевую канавку оправки 1. Вращение оправки 1 выключают, упор отводят в исходное положение (не показано), а из оправки 1 выпрессовывают полученный рулон в специально подго-
Рис. 2. Схема процесса изготовления деталей из металлической ленты

товленный кожух (не показан). После этого цикл повторяют.

При построении математической модели формирования напряженно-деформированного состояния (НДС) кольцевых деталей в процессе намотки из металлической ленты приняты некоторые допущения:

1. Сила натяжения ленты в процессе формирования детали создает напряжения растяжения, не вызывающие пластическую деформацию материала ленты.

  1. Толщина ленты при натяжении не изменяется.
  2. В процессе намотки лента находится в плоско-напряженном состоянии.

4. Каждый виток ленты рассмотрен как цилиндрическая оболочка, находящаяся в состоянии растяжения.

За аналог расчета при определении напряжений в витках деталей, изготовленных из многослойных материалов, и расчета радиального напряжения, действующего на деталь, использован метод расчета напряжений в составных трубах (В. И. Феодосьев, В. А. Сухарев, И. И. Матющев):

, (1)

где: – внутреннее давление на деталь; – внешнее давление на деталь; – радиус отверстия детали; b – радиус наружной поверхности детали; r – текущий радиус детали.

В результате преобразований получена формула для определения значений напряжений в витках деталей:

, (2)

где: – радиальное напряжение; – тангенциальное напряжение.

Для определения прочностных свойств многослойных кольцевых деталей рассмотрим схему, приведенную на рис.3. Деталь состоит из нескольких слоев, число которых равно n, все слои имеют равную толщину и ширину h. Деталь изготовлена следующим образом. На цилиндрическую оправку с радиусом с определенным натягом напрессовывается кольцо, составляющее первый внутренний слой детали.
Рис. 3. Схема формирования многослойной детали вращения


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.