Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
9
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
Абрамова Любов Миколаївна
УДК 621.73.06: 62 -762.8 (043.3)
УДОСКОНАЛЕННЯ ВУЗЛІВ УЩІЛЬНЕНЬ І НАПРАВЛЯЮЧИХ КОВАЛЬСЬКО-ПРЕСОВОГО ОБЛАДНАННЯ НА ОСНОВІ РОЗРОБЛЕНИХ ГІДРАВЛІЧНО РЕГУЛЬОВАНИХ ПОСАДОЧНИХ З'ЄДНАНЬ
Спеціальність 05.03.05 "Процеси і машини обробки тиском"
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Луганськ - 2007
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній академії (ДДМА,
м. Краматорськ) Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Роганов Лев Леонідович, Донбаська державна машинобудівна академія, завідувач кафедри "Машини і технологія обробки металів тиском".
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, профессор Тараненко Михайло Євгенович, Національний аерокосмічний університет імені М.Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", професор кафедри "Технологія виробництва літальних апаратів";
кандидат технічних наук, доцент Діамантопуло Костянтин Костянтинович, Приазовський державний технічний університет, доцент кафедри "Ковальсько - штампувального виробництва".
Провідна установа: Державне підприємство "Завод імені В.О. Малишева", центральна лабораторія, Міністерство промислової політики України (м. Харків).
Захист відбудеться "23" березня 2007 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 29.051.02 у Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою: Україна, 91034, м. Луганськ,
кв. Молодіжний, 20 а.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля за адресою: Україна, 91034,
м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20 а.
Автореферат розісланий "__22__" лютого 2007 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої
ради Д 29.051.02, доктор технічних наук, професор Ю.І. Гутько
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Гідравлічні циліндри і направляючі є основними виконавчими і такими, що забезпечують точність роботи, механізмами в гідравлічних пресах, молотах, штампах, насосах та іншій техніці з гідроприводом. Важливим елементом гідроциліндрів є ущільнювальний пристрій, від ефективності роботи якого залежить якість, надійність і довговічність роботи гідроциліндра і всієї машини з гідроприводом. Підвищення рівня якості, надійності і довговічності роботи ущільнювальних вузлів і направляючих ковальсько-пресового обладнання (КПО) вирішує цілий ряд проблем виробничого, економічного й екологічного характеру. Існуючі направляючі й ущільнювальні пристрої гідроциліндрів КПО й інших машин з гідроприводом ще недостатньо досконалі тому, що щілина ущільнювальна в ущільненнях і зазор у направляючих у процесі їхньої експлуатації звичайно тільки збільшуються (за рахунок зносу), що погіршує характеристики машин. Дана робота спрямована на розробку і дослідження способів і пристроїв, що усувають цей недолік і забезпечують регулювання, підтримку на потрібному рівні зазору (щілини) у направляючих і ущільненнях КПО, аж до створення в них натягу. Враховуючи, що підвищення якості, надійності і довговічності ущільнень і направляючих КПО з гідроприводом має велике значення для роботи цього обладнання, можна зробити висновок про актуальність даної роботи.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до напрямку наукової школи Донбаської державної машинобудівної академії „Розробка ресурсозберегаючих технологій і машин обробки тиском на основі гідропружного і кліношарнірного механізмів” і викладена в звітах за темами: Г-11- 97 (№ держ. реєстрації 0197U016719), ДК-02-01 (№ держ. реєстрації 0102U001662), Д-02-04 (№ держ. реєстрації 0104U004040), ДК-06-04 (№ держ. реєстрації 0105U002443).
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності роботи ковальсько-пресового обладнання на основі удосконалення ущільнювальних, направляючих і утримуючих пристроїв, шляхом зміни зазору в залежності від величини витоків, зносу, тертя і підвищення довговічності.
Для досягнення поставленої мети сформульовані і вирішені наступні задачі:
- створення регульованих по діаметру щілинних втулок-ущільнень для гідроциліндрів пресів з компенсацією зносу, керованих від величини витоків, і розробка патентоспроможного технічного рішення;
- розробка фізичної і математичної моделі регульованих по діаметру щілинних втулок-ущільнень гідроциліндрів пресів, методики їхнього розрахунку і проектування, а також розробка і дослідження на основі втулок - ущільнень регульованих направляючих і утримуючих пристроїв;
- експериментальні дослідження регульованих по діаметру щілинних втулок-ущільнень гідроциліндрів пресів, установлення адекватності математичного опису дослідним даним, визначення меж похибок при заданій довірчій імовірності;
- впровадження результатів роботи в навчальний і виробничий процеси.
Об'єкт дослідження - гідравлічні преси і молоти з гідроциліндрами з щілинними регульованими втулками-ущільненнями, направляючими і утримуючими пристроями.
Предмет дослідження - основні закономірності роботи щілинних втулок-ущільнень, направляючих і утримуючих пристроїв ковальсько-пресового обладнання.
Методи дослідження. Теоретичні дослідження виконані за допомогою загальних методів теорії пружних систем, рішення й аналізу диференціальних рівнянь, математичного модулювання з використанням інженерних і чисельних методів.
Експериментальні дослідження проведені методами прямих вимірів з використанням серійної реєструючої і вимірювальної апаратури, які включали фізічне модулювання об’єктів і процесів на спеціально розроблених експериментальних установках. Застосовувалось проектно – конструкторське пророблення запропонованих і розроблених технічних рішень. Обробка експериментальних даних виконувалась з використанням методів математичної статистики.
Наукова новизна отриманих результатів:
- уперше розроблені фізична і математична моделі щілинних втулок-ущільнень для гідравлічних циліндрів ковальських пресів зі зміною розмірів ущільнювальної щілини у залежності від величини витоку через зазор, матеріалів ущільнень та їхніх розмірів;
- запропоновані математичні залежності для розрахунку величин керуючого тиску у функції від необхідного зазору в щілині, витоків рідини через щілину, матеріалів втулок-ущільнень, сил тертя;
- розроблені поняття "ідеальне" ущільнення і методика експертного визначення параметрів будь-якого ущільнення відносно " ідеального";
- на основі теоретичних моделей втулок-ущільнень розроблені математичні моделі регульованих направляючих й утримуючих пристроїв для КПО.
Практичне значення отриманих результатів:
- уперше для гідроциліндрів запропонована система регульованих щілинних втулок-ущільнень, що дозволяє змінювати товщину ущільнювальної щілини у залежності від витоків рідини через щілину, зміни керуючого тиску на протилежну щілині поверхню втулки;
- на основі втулок-ущільнень розроблені конструктивні схеми регульованих направляючих і утримуючих пристроїв;
- розроблені нові конструкції регуляторів тиску, індивідуальних джерел тиску, підтверджені патентами, нові схеми насосів для ковальсько-пресового обладнання;
- розроблені методики розрахунку нових вузлів і механізмів з регульованими сполученнями.
Результати дослідження передані для реалізації на ЗАТ НКМЗ, ВАТ СКМЗ, ВАТ "ТІСО", АТ „Енергомашспецсталь” (м. Краматорськ) і прийняті до впровадження, а також упроваджені в навчальний процес кафедр МТО, ОКММ ДДМА (м. Краматорськ).
Особистий внесок здобувача. При особистій участі і керівництві автора розроблені фізична і математична моделі регульованих щілинних втулок-ущільнень для гідроциліндрів пресів і молотів, методика розрахунку параметрів і проектування комплексів регульованих втулок-ущільнень гідроциліндрів, а також регульованих направляючих і утримуючих пристроїв. Зроблено розрахунок параметрів втулок-ущільнень для гідроциліндрів різних діаметрів і втулок-ущільнень з різними співвідношеннями розмірів і матеріалів. На основі аналізу й узагальнення теоретичних результатів проведені експериментальні дослідження на розроблених і і реалізованих автором оригінальних експериментальних установках.
Апробація результатів дисертації. Наукові і практичні результати роботи автора повідомлені й обговорені на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького колективу Донбаської державної машинобудівної академії (м. Краматорськ, 2000 - 2006 р.); міжнародних науково-технічних конференціях "Перспективні технології та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні"(м. Краматорськ, 2000, 2002 р.); міжнародних науково-технічних конференціях „Нові досягнення і перспективи розвитку процесів і машин обробки тиском” (м. Краматорськ, 2003, 2004, 2005 р.); VII міжнародній науково-практичній конференції "Наука й освіта 2004" (м. Дніпропетровськ, 2004 р.); IV міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених і фахівців "Інтелект молодих - виробництву 2005" (м. Краматорськ, 2005 р.); міжнародній конференції "Перспективи розвитку гірничо-металургійного комплексу" (м. Краматорськ,
2004 р.); IV міжнародній науково-технічній конференції „Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку” (м. Краматорськ, 2006 р.).
Публікації. Матеріали й основні положення дисертації опубліковані в 21 друкованій праці, з яких: 18 наукових статей - у 15 спеціалізованих науково-технічних виданнях згідно з рекомендаціями ВАК України, 3 статті - у збірниках, виданих за матеріалами науково - технічних конференцій, 1 стаття - в науково- технічному журналі; отримані 6 патентів України на винахід.
Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Загальний обсяг роботи - 268 сторінок, у тому числі сторінок основного тексту - 123, 96 рисунків і 36 таблиць, список використаних джерел з 105 найменувань та додатків, що у сукупності займають 145 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтована актуальність теми і показаний зв'язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами, темами. Сформульовані поставлена мета і розв'язувані задачі, дана характеристика об'єктові, предметові і методам дослідження. Показані наукова новизна і практична цінність отриманих результатів, а також їхня апробація і промислове використання, відзначений особистий внесок здобувача.
У першому розділі розглянуто гідравлічне ковальсько-пресове обладнання (КПО), молоти і преси, а також штампи, ковальсько-штампувальні автомати та інші. Усі вони характеризуються наявністю важливих вузлів - гідроциліндрів з ущільнювальними пристроями, циліндричними направляючими й утримуючими пристроями для порівняно нового виду ковальського обладнання - високошвидкісних молотів з гідропружним приводом (ГПП). Від якісної, надійної роботи ущільнювальних, направляючих і утримуючих пристроїв залежить ефективність роботи усього КПО.
Великий внесок у розвиток молотів і пресів зробили О.Г. Власов,
Б.О. Гавриленко, Ю.І. Гутько, Л.І. Живов, А.Ф. Ністратов, Р.І. Рей, В.Ф. Щеглов,
Ю.О. Бочаров, Б.В. Васильєв, Б.В. Розанов, Н.В. Сторожев та інші.
Удосконаленню обладнання для процесів обробки металів тиском (ОМТ) із використанням імпульсної і гідравлічної техніки присвячені роботи О.Ю. Боташева, В.Г. Кононенко, О.Ф. Тарасова, М.Є. Тараненко, В.Н. Чачина та інші. Питанням надійності ущільнювальних пристроїв присвячені роботи Т.М. Башти,
П.В. Бриджмена, О.І. Голубєва, Л.О. Кондакова, В.М. Прокоф'єва, В. Ернста та інші.
Точність роботи КПО, направляючих у ковальсько-штампових автоматах, штампах досліджувалася в роботах Г.О. Навроцького, Б.В. Розанова, В.П. Романовського та інших.
Систематизація робіт цих вчених показала велике значення підвищення якості ущільнень, підвищення точності направляючих і утримуючих пристроїв у підвищенні надійності, коефіцієнта корисної дії (ККД) і точності КПО. Розглянута класифікація гідравлічних циліндрів, показані найбільш використовувані види ущільнень і на підставі їхнього аналізу встановлені як найбільш перспективні - щілинні ущільнення. Показано, що зміна розміру щілини є найбільш ефективним методом підвищення герметичності ущільнень. Запропоновано розробляти ущільнення з регульованим зазором у щілині в залежності від величини витоків і зносу. Регулювання зазору між втулкою і циліндричним стержнем шляхом подачі рідини під тиском на зовнішню поверхню втулки може забезпечити регулювання направляючих КПО, підвищення їхньої точності, надійності і довговічності. При доведенні зазору до нуля і натягу можливе застосування втулок як утримуючих силами тертя плунжерів ковальських машин з ГПП, що спрощує їхню конструкцію, підвищує надійність і ККД.
d0.1. , ed
re2
re7
d0e2