Пилипець Михайло Ількович. Науково-технологічні основи виробництва навивних заготовок деталей машин: Дис... д-ра техн. наук: 05.02.08 / Тернопільський держ. технічний ун-т ім. Івана Пулюя. - Т., 2001. - 445 арк. , табл. - Бібліогр.: арк. 315-345.
Анотація до роботи:
Пилипець М. І. Науково-технологічні основи виробництва навивних заготовок деталей машин. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний університет “Львівська політехніка”. -Львів, 2002.
В дисертації, на основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень зроблені узагальнення та запропоновано нове вирішення науково-технічної проблеми розроблення ресурсоощадних технологій виготовлення якісних навивних заготовок циліндричної та профільної форми для деталей класу “тіла обертання” шляхом формоутворення з прямих і профільних стрічок навиванням на оправу використовуючи створене технологічне обладнання та спорядження.
Запропонована математична модель описує процес формоутворення заготовок з ребристих профілів, забезпечує стійкість процесу навивання з мінімальними енерговитратами за умови, що граничні відношення висоти до товщини ребер обмежуються не втратою стійкості, а пластичністю матеріалу.
На основі теоретичних розробок, лабораторних і дослідно-промислових випробувань розроблено технологічне устаткування для навивання різнопрофільних заготовок деталей машин. З урахуванням теоретичних положень рівноваги пластичних твердих тіл запропоновано методи забезпечення стійкості стрічки в процесі формоутворення.
Аналіз сучасного стану застосування методів формоутворення гвинтових циліндричних і профільних заготовок та їх конструктивно-технологічних параметрів показав, що вони не забезпечують належного рівня технологічності та не відповідають техніко-економічним вимогам за питомими витратами матеріально-енергетичних ресурсів і якістю їх виготовлення. В дисертації, на основі теоретично-експериментальних досліджень, виконано узагальнення та показано нове рішення науково-технічної проблеми розроблення ресурсоощадних технологічних процесів виготовлення НЗ циліндричної і профільної форм для деталей класу “тіла обертання” способом їх формоутворення з прямих і профільних стрічок навиванням на оправу із створенням відповідних технологічного устаткування та спорядження. Комплекс науково-експериментальних досліджень послужив передумовою для виробництва конкурентноздатного обладнання з гвинтовими робочими органами.
Розроблено теоретичні засади технологічних процесів формоутворення щільним навиванням заготовок з прямих і профільних стрічок з відповідними технологічними та конструктивними параметрами, моделі напружено-деформівного стану, який виникає внаслідок холодного пластичного деформування, що створюють реальну науково-технологічну основу для проектування принципово нових технологічних процесів виготовлення НЗ із зведеною висотою bзв= 12-15.
Обґрунтовані технологічні схеми формоутворення профільних гвинтових заготовок і розроблені математичні моделі технологічного процесу їх виготовлення, стійкості та усадки стрічки в процесі навивання дали змогу встановити взаємовплив конструктивних і технологічних параметрів на кінематику процесу, визначити критичні навантаження на спіралі під час їх виготовлення та експлуатації, забезпечити дискретне і неперервне навивання циліндричних та профільних заготовок шириною до 50 мм для всіх випадків навантаження згинним моментом, рекомендованими силою згину в межах 800…1200Н та зусиллям осьового підтискування в межах 900…1000Н.
Дослідженням на основі розробленої математичної моделі технологічного процесу проточування спіралей шнеків заданого кроку встановлено основні закономірності, характер перебігу перехідних процесів ударної взаємодії різця із спіраллю, вплив режимів різання та інших параметрів обточування на зміну сили різання, що уможливило використання розробленої моделі для вибору оптимальних параметрів та режимів різання: глибина різання 1 - 2мм, подача 0,1 - 0,2мм/об, швидкість різання 250 - 300м/хв. При цьому забезпечуються точність за 9 квалітетом і шорсткість обробленої поверхні Ra=1,6 - 2,5мкм з урахуванням особливостей перехідних процесів з ударними навантаженнями.
Розроблено теоретичні та технологічні основи забезпечення дискретного й неперервного формоутворення циліндричних і профільних заготовок з прямих та профільних стрічок холодним щільним навиванням на оправу; технологічні схеми формоутворення циліндричних і профільних гвинтових заготовок з граничними та номінальними конструктивними параметрами методами навивання з кутовою швидкістю до 4 сек-1 та технологічне устаткування й формувальні ролики, що дозволило одержати різнопрофільні гвинтові заготовки широкої номенклатури.
Вперше розроблені оптимізаційні моделі технологічності конструктивних параметрів заготовок та робочих органів з урахуванням заданих обмежень на конструктивні, технологічні та експлуатаційні параметри, які ґрунтуються на аналізі можливих розв’язків задачі нелінійного програмування, дали змогу визначити конструктивно-технологічні параметри заготовок та деталей залежно від навантажень та умов роботи з одночасним зниженням собівартості виготовлення на 22 - 35%.
Експериментальні дослідження підтвердили можливість стабільного навивання на оправу початкових заготовок з прямих і профільних стрічок товщиною Н= 2 – 6 мм і зведеною висотою bзв = 12 - 15 з максимальним осьовим зусиллям притискання до 2000Н, що пояснюється раціональною схемою згинання, яке здійснюється поперечною згинальною силою в межах P=1200 - 2300Н з плечем прикладання в зоні деформації lr, але не більше (2 - 6)Н та покращенням умов деформування матеріалу НЗ. Це сприяє підвищенню поперечної й поздовжньої стійкості, збільшенню ступеня видовження зовнішнього ребра через значні радіальні напруження, які виникають у зоні пластичного деформування.
На основі теоретичних та експериментальних досліджень процесів формоутворення навивних заготовок вперше розроблено методику розрахунку та проектування технологічних процесів дискретного й неперервного формоутворення циліндричних і профільних заготовок, конструкцій конкурентноздатного устаткування й спорядження з урахуванням технологічних умов формоутворення та забезпечення експлуатаційних вимог, які забезпечують економію матеріально-енергетичних ресурсів на 20–30%.
Отримані наукові результати підтверджені експериментальними даними (максимальне розходження між результатами теоретичного аналізу і експериментів не перевищує 20%). Розроблені ресурсоощадні технологічні процеси формоутворення циліндричних і профільних навивних заготовок. створені конкурентноздатні гвинтові механізми машин різного службового призначення, деталі машин, робочі органи транспортно-технологічних систем, спіральні затискні пристрої металорізальних верстатів, інструменти багатопараметричного вимірювання геометричних розмірів спіралей шнеків для різних типів виробництв з базуванням за зовнішнім і внутрішнім діаметрами пройшли дослідно-промислову апробацію (підтверджено 13 актами та довідками) та впроваджені у виробництво на багатьох підприємствах України з сумарним річним економічним ефектом 171,5 тис.грн.
Основні положення теоретичних і експериментальних досліджень дисертації використовуються у лекційних курсах “Технологічні методи виробництва заготовок деталей машин” та “Технологія машинобудування” у навчальному процесі Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя.
Основні результати роботи опубліковані в таких працях:
Механізми з гвинтовими пристроями / Б.М.Гевко, М.Г.Данильченко, Р.М.Рогатинський, М.І.Пилипець, А.В. Матвійчук / Під ред. Б.М.Гевко – Львів: Світ, 1993. – 208 с.
Пилипець М.І. Дослідження процесу навивання ребристих профілів // Машинознавство. - 1998. - №9,10. - С. 36-39.
Пилипець М.І. Дослідження процесу обточування спіралей шнеків // Сучасне машинобудування. - 2000. - №3/4. - С. 132-138.
Пилипець М.І. Підвищення точності конічних шнеків // Вісник ТДТУ. - 2000. - Том 5, №1. - С. 80-84.
Пилипець М.І. Технологія виготовлення і відновлення деталей сільськогосподарських машин з використанням навивних заготовок // Вісник ДУ “Львівська політехніка” № 412: Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні і приладобудуванні. – Львів: Вид-во ДУЛП. - 2000. - С.44-51.
Пилипець М.І. Технологія виготовлення поршневих кілець з навивних заготовок // Машинознавство. - 2000. - №1. - С. 52-55.
Пилипець М.І. Теоретичні передумови процесу неперервного навивання спіралей шнеків // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 3. – Луцьк: Ред. - вид. відділ ЛДТУ. - 1997. - С.120-127.
Пилипець М.І. Технологія виготовлення гвинтових стрічок // Сучасні проблеми сільгоспмашинобудування. Зб. наук. пр. Національного аграрного університету, том 1. – Київ: Вид.-во НАУ. – 1997. - С.15-18.
Пилипець М.І. Технологія виготовлення і відновлення кільцевих виробів сільськогосподарських машин // Сільськогосподар. машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 3. – Луцьк: Ред. -вид. Відділ ЛДТУ. - 1997. - С.116-119.
Пилипець М.І. Дослідження стійкості гвинтових заготовок при формоутворенні // Вісник ТДТУ. - 2002 - Том 7, №1. - С. 36-43.
Пилипець М.І.. Використання навитих заготовок в технології виготовлення деталей машин // Машинознавство. - 2001. - №1. - С. 44-49.
Пилипець М.І. Обгрунтування режимів формоутворення спіралей шнеків // Наукові нотатки. Міжвуз. Зб. вип. 9 - Луцьк: ЛДТУ. – 2001. - С. 236-243.
Пилипець М.І., Рогатинський Р.М. Дослідження точності процесу холодного навивання рифів шнекового очисника // Наукові нотатки. Міжвуз. Зб. Вип. 10. - Луцьк: ЛДТУ. – 1996. - С. 109-113.
Пилипець М.І., Радик Д.Л. , Данильченко Л.М. . Технологічні основи проектування широкосмугових робочих органів гвинтових механізмів // Вісник ТДТУ. - 1998. - Том 3, №3. - С. 52-55.
Пилипець М.І., Паньків М.Р. Технологія виготовлення дискових шеверів // Зб. наук. пр. НАУ, том 1, Київ: Вид-во НАУ. – 1997. - С.34-36.
Пилипець М.І., Гевко Б.М., Данильченко Л.М. Технологія виготовлення спіралей шнеків // Зб. наук. пр. Національного аграрного університету т.1V. – Київ: Вид-во НАУ. – 1998. - С.237-239.
Пилипець М.І., Вітровий А.О. Розрахунок параметрів спіралей шнеків ГГК // Зб. наук. пр. Національного аграрного університету т.1V.–Київ: Вид.-во НАУ.–1998.-С.245-248.
Пилипець М.І., Капаціла Ю.Б. Дослідження напружено-деформівного стану гвинтових робочих органів машин для кормовиробництва // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 4. – Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ. - 1998. - 61-65.
Пилипець М.І., Гевко І.Б., Вітровий А.О. Оптимізація робочого органу з секційних елементів для гнучких гвинтових конвеєрів // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 5. – Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ. - 1999. - С.207-217.
Пилипець М.І., Данильченко Л.М.. Прогресивні технології виготовлення кільцевих і гвинтових елементів машин // Машинознавство. – 2000. - №6/7. - С.33-36.
Пилипець М.І., Гевко І.Б., Геник І.С., Комар Р.В. Технологія виготовлення гвинтових деталей різних типорозмірів // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 7. – Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ. -2000. - С.120-127.
Пилипець М.І., Васильків В.В. Технологічне забезпечення процесу зміцнення спіралей шнеків // Наукові нотатки. Міжвуз. зб. Вип. 7. - Луцьк: ЛДТУ. – 2000. - С.179-189.
Пилипець М.І., Гевко І.Б., Пік А.І., Дмитрів Д.В. Оптимізація робочого органу з пружним валом для гнучких гвинтових конвеєрів // Вісник ДУ “Львівська політехніка” №1. Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні і приладобудуванні. – Львів: Вид-во ДУЛП. - 2001. – С. 84-91.
Пилипець М.І., Геник І.С. Обгрунтування конструктивно-технологічних параметрів шнекових затискних пристроїв // Зб. наук. праць Кіровоградського державного технічного університету, вип. 9. –Кіровоград. – 2001 - С.193-197.
Пилипець М.І., Гевко І.Б., Паньків М.Р., Гурик О.Я. Обгрунтування параметрів гвинтових механізмів на основі НЗ // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 8. – Луцьк: Ред. -вид. Відділ ЛДТУ. -2001. - С. 190-197.
Пилипець М.І., Васильків В.В., Радик Д.Л. Багатоваріантні структури класифікації функціонально конструктивних та технологічних особливостей виконання різнопрофільних гвинтових заготовок // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. статей ЛДТУ, Вип. 8. – Луцьк: Ред. -вид. Відділ ЛДТУ. -2001. - С. 204-213.
Пилипець М.І., Васильків В.В. Теоретична модель усадки стрічки при формоутворенні навиванням гвинтових заготовок // Наукові нотатки. Міжвуз. Зб. Вип. 10. - Луцьк: ЛДТУ. –2001. - С.85-91.
Пат. 38108 А, Україна, МКИ В 21 D 11/06. Пристрій для виготовлення спіралей шнеків. М.І. Пилипець, І.Б. Гевко, І.С. Геник, Р.В. Комар (Україна). – №2000053068; Заяв. 30.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4, ч.ІІ. – С.1.88
Номер заявки 2001064229 на пат. Зубчасте колесо. М.І. Пилипець, І.М. Шевчук, Б.В. Гупка– Дата прийняття рішення 13.12.2001.
Пилипец М.И. Витые заготовки зубчатых колес сельскохозяйственных машин // Материалы всероссийской научно-практ. конф. “Пути повышения эффективности свеклосахарного производства России в условиях рыночной экономики”. – Рамонь. - 1996. – С. 16.
Пилипець М.І. Технологія виготовлення витих заготовок зубчастих коліс // Материалы международной научно-практ. конф. “Проблемы и перспективы создания новой свеклоуборочной техники”. - Винница. - 1996. - С. 150 – 153.
Пилипець М.І. Оптимізація технологічного процесу виготовлення гвинтових заготовок // Матеріали п’ятої наук. конф. Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - 2001. – С.69.
Пилипець М.І. Дослідження процесу проточування спіралей шнеків // Материалы 15-й Ежегодной Международной научно-технической конф. “Прогресивные технологии в машиностроении” (Технология 2000). – Одеса. – Киев: АТМ Украины. - 2000. – С. 195.
М.І. Пилипець. Використання навитих заготовок у технології виготовлення деталей машин // 5-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові: Тези доповідей. – Львів: КІНПАТРІ ЛТД. - 2001. – С. 93.
Пилипець М.І., Данильченко Л.М. Результати досліджень технології виготовлення спіралей шнеків очисних пристроїв коренезбиральних машин // Материалы 15-й Ежегодной Международной научно-технической конф. ”Прогресивные технологии в машиностроении” (Технология 2000). – Одеса. – Киев: АТМ Украины. - 2000. – С. 196.
М.І. Пилипець, І.С. Геник. Математична модель процесу розточування шнекових спіралей // Матеріали п’ятої наук. конф. Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - 2001. – С.70.
