CC BY
115
УДК 621.81.004.67
Испытание универсального фланцевого центросместителя на жесткость
Берденников Евгений Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры энергетических средств и технического сервиса
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина»
Ключевые слова: испытание, универсальный фланцевый центросместитель, жесткость, точность, упругая деформация, шлифование, коленчатый вал, шейка.
Аннотация
Разработка и внедрение прогрессивных технологий восстановления деталей в АПК позволит повысить качество ремонтов и продлить срок службы сельскохозяйственной техники. Универсальный фланцевый центросместитель (УФЦ) - это устройство, предназначенное для смещения детали относительно ее оси вращения перед механической обработкой, например, перед шлифованием шеек коленчатых валов. Представляет интерес сравнение экспериментальных значений жесткости технологической системы СПИД специализированного круглошлифовального станка 3А423 с использованием стандартного патрона - центросместителя и универсального фланцевого центросместителя. По результатам испытаний жесткость УФЦ сопоставима с жесткостью стандартного патрона - центросместителя. Таким образом, можно утверждать, что жесткость УФЦ вполне достаточна для обеспечения требуемой точности шлифования шеек коленчатых валов, а преимущества УФЦ позволяют использовать центросместитель в ремонтном производстве.
Неотъемлемой частью технической службы сельскохозяйственного предприятия является ремонтно-механическая мастерская, где осуществляется текуший ремонт техники. Для восстановления базовых деталей машин существуют специализированные ремонтные предприятия. Разработка и внедрение прогрессивных технологий восстановления деталей позволит повысить качество ремонтов и продлить срок службы сельскохозяйственной техники.
Универсальный фланцевый центросместитель - это устройство [4], предназначенное для смещения детали относительно ее оси вращения перед механической обработкой, например, перед шлифованием шеек коленчатых валов. В отличие от стандартного центросместителя круглошлифовального станка 3А423 универсальный фланцевый центросместитель (УФЦ) обладает меньшей массой, что позволяет снизить момент инерции при пуске станка и, соответственно, уменьшить деформации кручения коленчатого вала. Кроме этого, УФЦ позволяет смещать заготовку при базировании в двух плоскостях. Совокупность этих преимуществ позволяет повысить точность шлифования шеек коленчатого вала.
<->
А Гг Гг
У У
У
Рисунок 1. Универсальный фланцевый центросместитель:
1 - корпус; 2 - поворотный стол;
3 - мостик; 4 - регулировочный болт
УФЦ (рис. 1) состоит из корпуса, который крепится с помощью болтов к фланцу коленчатого вала в продольных отверстиях корпуса. Размеры конструктивных элементов таковы, что обеспечивается возможность крепления корпуса к фланцам коленчатых валов различной конструкции. По окружности на наружной поверхности корпуса изготовлен Т-образный паз, в котором с помощью болтового соединения к корпусу крепится поворотный стол. В торцевой части поворотного стола изготовлены два Т-образных паза, в которых к столу с помощью болтового соединения крепятся два мостика с центровыми отверстиями, в которых коленчатый вал поджимается центром задней бабки шлифовального станка. Путем поворота стола вокруг своей оси и перемещения мостиков в радиальном направлении центровые отверстия мостиков перемещаются в положение, требуемое для предварительного
базирования коленчатого вала. При последующей затяжке болтовых соединений и поджатии центром задней бабки в центровом отверстии мостика обеспечивается закрепление коленчатого вала перед шлифованием шеек. Окончательное базирование в соответствии с требуемыми допусками осуществляется регулировочными болтами.
Одним из факторов, влияющих на точность механической обработки резанием, является жесткость технологической системы «станок - приспособление - инструмент - деталь» (СПИД). Под жесткостью технологической системы понимается способность оказывать сопротивление действию деформационных сил [3]:
У~ у
Р
__У_
У, (1)
где Y - жесткость технологической системы, Н/мкм,
Ру - радиальная составляющая силы резания, Н,
у - смещение заготовки относительно шлифовального круга, отсчитываемое по нормали к обработанной поверхности, мкм.
При шлифовании чугуна Ру = 2Pz, (2)
где Pz - касательная составляющая силы резания при шлифовании [1].
р = 1000Со яРАд ^д7 ОД к2 кг1 ук (3)
где Со - коэффициент, учитывающий способ шлифования (для врезного шлифо-
вания с радиальной подачей Со = 0,0184), sрад - радиальная подача, мм/мин, vд - окружная скорость детали, мм/мин.
Dд - диаметр заготовки, мм,
п - показатель степени (для наружного шлифования п = 0,2), к1 - поправочный коэффициент на твердость круга (для твердости С к1 =
1,16),
к2 - поправочный коэффициент на ширину круга (при ширине круга В = 24 мм к2 = 0,8),
к3 - поправочный коэффициент на материал заготовки (для стали к3 = 1), vк - окружная скорость шлифовального круга, м/с.
Нормативное значение жесткости для круглошлифовальных станков [2] находится в пределах Y = 20 ... 33. Также возможно определение жесткости отдельных элементов системы СПИД. Например, жесткость технологической пары «приспособление - заготовка» можно выразить следующим образом:
Р
У н = —
Уз
(4)
где Yпз - жесткость технологической пары «приспособление - заготовка»; уз - смещение заготовки относительно станины станка, мкм.
Следует указать на возможность создания таких условий обработки, при которых жесткостью заготовки можно пренебречь, например, минимизировав изгибающий момент от действия на заготовку силы Ру. Тогда жесткость приспособления Yп = Yпз.
В нашем случае представляет интерес сравнение экспериментальных значений жесткости технологической системы СПИД специализированного круглошлифовального станка 3А423 с использованием стандартного патрона - центросме-стителя и универсального фланцевого центросместителя. В связи с этим возникла необходимость проведения испытаний, основные этапы которых следующие:
1. Закрепление коленчатого вала слева с помощью стандартного патрона -центросместителя, а справа - с помощью УФЦ.
2. Создание измерительных баз шлифованием крайних шатунных шеек коленчатого вала с целью обеспечения отсутствия радиального биения поверхностей в местах контакта мерительного штифта индикатора часового типа.
3. Измерение смещения левой шатунной шейки коленвала у1 относительно станины станка при врезном шлифовании (рис. 2, а).
4. Измерение смещения правой шатунной шейки коленвала у2 (рис. 2, б).
5. Вычисление радиальной составляющей силы Ру по формулам 2 и 3.
6. Определение и сравнение значений жесткости соответственно стандартного патрона - центросместителя и УФЦ.
Испытания проводились при следующих условиях:
- коленчатый вал двигателя УМЗ 406;
- индикатор часового типа с ценой деления 0,001 мм;
- режим шлифования: sрад = 12 мм/мин; vк = 28 м/с, уд = 4 м/мин.
Рисунок 2. Измерение смещения шатунных шеек коленвала при испытании на жесткость
патронов - центросместителей:
а и б - измерение смещения соответственно левой и правой шатунных шеек;
1 - стандартный патрон - центросместитель; 2 - шлифовальный круг;
3 - коленчатый вал; 4 - универсальный фланцевый центросместитель;
5 - индикатор часового типа.
Расчетное значение радиальной составляющей силы резания (формулы 2 и 3) Ру = 87 Н.
В результате испытаний были получены экспериментальные значения смещений крайних шатунных шеек коленчатого вала при врезном шлифовании под действием радиальной составляющей силы резания Ру:
левой шейки у1 = 2 мкм; правой шейки у2 = 2,5 мкм.
Таким образом, жесткость стандартного патрона - центросместителя:
жесткость универсального фланцевого центросместителя:
р <рп
^2 ^ . (6)
По результатам испытаний жесткость УФЦ на 20% меньше, чем жесткость стандартного патрона - центросместителя. Но, тем не менее, значение дуфц > 33, то есть несколько больше нормативного. Кроме этого, значение упругой деформации у2 может достигать 20 ... 80 % от суммарной погрешности обработки [2], которая не должна превышать допуск на сторону шлифуемой шатунной шейки Td/2 = 0,01 мм. В нашем случае значение деформации у2 составляет 25 % от этого значения.
Таким образом, можно утверждать, что жесткость универсального фланцевого центросместителя вполне достаточна для обеспечения требуемой точности шлифования шеек коленчатых валов, а преимущества УФЦ, описанные выше, позволяют использовать центросместитель в ремонтном производстве.
Список литературных источников:
1. Грановский, Г. И. Резание металлов / Г. И Грановский, В. Г. Грановский. - М. : Высшая школа, 1985. - 304 с.
2. Зуев, А. А. Технология машиностроения/ А. А. Зуев. - СПб. : Издательство «Лань», 2003. - 496 с.
3. Некрасов, С. С. Обработка материалов резанием / С. С. Некрасов. - М. : Колос, 1997. - 320 с.
4. Пат. РФ №2481940 Российская федерация, МПК В 24 В 5/42. Универсальный фланцевый центросместитель / Берденников Е. А. - N 2011134100/02 (050502); заявл. 12.08.2011. - 3 с.
The racking test of the multy-purpose flange centromedian
Berdennikov E.A. Can. of Sciences (Technics), Associate Professor, Chair of Power Tools and Technical Service,
e-mail: [email protected]
FSBEI HPE the N.V. Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract. The development and implementation of advanced technologies by restorating parts in agricultural machinery let increase quality repair and prolong their service life. The multy-purpose flange centromedian is a device that deposes a part relative to the axis of its rotation before tooling, for example, before grinding of crancshaft journals. The comparison of racking test values of the round-grinding lathe 3A423 with a standart cartridge- centromedian and a multy-purpose flange centromedian is of interest. It has been established that the multy-purpose flange centromedian rigidity is similar to the standart cartridge- centromedian one. It has been stated that the multy-purpose flange centromedian has the adequate rigidity for accurate crancshaft journal grinding. The advantages of the the multy-purpose flange centromedian let use it in repairing.
Keywords: testing, multy-purpose flange centromedian, rack, exactness, resilience, grinding, crankshaft, crankshaft journal.
