Чоста Наталія Вікторівна. Удосконалення клиношарнірних механізмів пресів для розділювальних процесів обробки тиском : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2009.
Анотація до роботи:
Чоста Н.В. Удосконалення клиношарнірних механізмів пресів для розділювальних процесів обробки тиском. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – процеси та машини обробки тиском. Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2009.
Дисертація присвячена підвищенню ефективності роботи ковальсько-пресового обладнання на розділювальних операціях, де потрібна максимальна початкова робоча сила, на основі розробки й впровадження клиношарнірного механізму з увігнутим клином. Обґрунтована доцільність застосування в пресах клиношарнірного механізму з увігнутим клином, у якого графік зміни сили навантаження найбільш наближений до технологічного типового графіка зміни сили при відрізуванні. На основі аналізу розроблених математичних моделей клиношарнірного механізму з увігнутим клином запропонована методика розрахунків геометричних, кінематичних і силових параметрів цього механізму, вірогідність яких підтверджена експериментально. Запропоновані перспективні схеми обладнання з клиношарнірним механізмом з увігнутим клином та розроблені програмні засоби з автоматизованого проектування геометричних і силових параметрів пресів з клиношарнірним механізмом для відрізування сортового прокату великих перерізів різної форми.
У дисертації виконані нові науково-технічні розробки щодо вдосконалення, подальшого розвитку методів автоматизованого розрахунку й проектування ковальсько-пресового обладнання із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином стосовно до розділювальних процесів і рішення на цій основі актуальних завдань підвищення ефективності роботи обладнання при забезпеченні якості заготовок і економії матеріальних ресурсів.
1. На підставі виконаного аналізу технологій та обладнання для розділювальних операцій установлено, що традиційні виконавчі механізми ковальсько-пресових машин не можуть створити силовий режим навантаження, характерний для розділювальних процесів, які вимагають забезпечення максимальної технологічної сили на початку робочого ходу. Крім того, вони є багатоланковими і мають порівняно невисоку жорсткість. Доцільними для розділювальних операцій є клиношарнірні механізми, що розроблюються в ДДМА та мають велику опорну поверхню, невелику висоту ланок в напрямку дії робочої сили, змінність співвідношення між приводною й робочою силами, більш високу жорсткість.
2. Обґрунтована доцільність застосування в пресах для реалізації розділювальних процесів обробки тиском клиношарнірного механізму з увігнутим клином, у якого графік зміни сили навантаження найбільш наближений до технологічного типового графіка зміни сили при відрізуванні заготовок. Обґрунтовано використання в пресах із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином додаткового клинового механізму для забезпечення ходу наближення, що дозволяє зменшити витрати енергії на пружну деформацію й знизити динамічні навантаження.
3. Розроблені математичні моделі клиношарнірного механізму з увігнутим клином, представленого у вигляді двоповзунного важільного механізму, що дозволяють виконати його структурний, кінематичний і динамічний аналіз. На основі аналізу запропонованих математичних моделей виявлені залежності й розроблена методика розрахунків геометричних, кінематичних і силових параметрів пресів із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином для різних режимів розділювальних процесів. Порівняння результатів кінематичного й динамічного аналізів, проведених аналітичним і графоаналітичним методами, підтверджує вірогідність розрахунків, оскільки їхня розбіжність становить не більше 2,5%.
4. На основі аналізу теоретичних досліджень реалізації різних умов тертя на контактних поверхнях преса із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином установлено: основним фактором, що впливає на ККД преса, є коефіцієнт тертя (перехід від тертя ковзання до тертя кочення підвищує ККД: на початку ходу – на 60...65%,наприкінці ходу – на 45...50%); раціональний діапазон значень співвідношення радіуса шарніра до радіуса увігнутого клина ( – від 0,1 до 0,3). Розроблено методику розрахунку величини зазору для реалізації режиму рідинного тертя на контактних поверхнях виконавчого механізму преса.
5. Результати виконаних експериментальних досліджень кінематичних і силових параметрів обладнання із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином за різних умов тертя на контактних поверхнях механізму, стосовно до реалізації безвідхідних способів відрізування сортового прокату, свідчать про достатній ступінь вірогідності розроблених чисельних математичних моделей. Під час обробки результатів досліджень методами математичної статистики були підтверджені нормальність розподілу експериментальних даних і відсутність грубих помилок.
6. На основі результатів експериментальних досліджень розділювання прокату триточковим холодним ламанням згинанням при статичному й динамічному навантаженнях установлено: використання клиношарнірного механізму з увігнутим клином забезпечує потрібну якість отриманих заготовок; швидкість навантаження несуттєво впливає на геометричну точність заготовок; величина коефіцієнта динамічності навантаження для різних марок сталей становить: ШХ15 – 0,75...0,80; 45 – 2,30...2,40; 40Х – 1,30...1,35; 20 – 1,90...1,95.
7. На основі аналізу конструкцій клиношарнірних механізмів і проведених теоретичних досліджень установлено, що, змінюючи кути нахилу клина й шарніра, можна реалізувати різні режими роботи преса із клиношарнірним механізмом відповідно до графіків технологічних сил. Цей висновок був покладений в основу розроблених перспективних схем машин для реалізації розділювальних процесів, у тому числі конструкції клиношарнірного механізму, що підлаштовується до сили опору заготовки, яка відрізається.
8. З використанням засобів комбінаторики розроблена конструкція пристрою для відрізування сортового прокату (труб) ексцентричним закручуванням у втулкових ножах, яка містить клиношарнірний механізм у сполученні з рамним повзуном, що дозволяє знизити енергосилові витрати, зменшити величину сили, яка відповідає моменту відрізування прокату, а, отже, зменшити наслідки миттєвого розвантаження обладнання. На основі аналітичного кінематичного розрахунку запропонованої конструкції пристрою дані рекомендації з вибору величини кута нахилу увігнутого клина – 5...10, з метою забезпечення раціональної траєкторії руху втулкових ножів і якості заготовок.
9. Запропоновано рекомендації з вибору раціонального розташування прокату, який розділяється, щодо напрямку сили відрізування залежно від його форми, з метою зниження енергосилових параметрів процесу відрізування. Розроблено програмні засоби з автоматизованого проектування геометричних і силових параметрів клиношарнірного механізму з увігнутим клином для відрізування сортового прокату великих перерізів різної форми.
10. Результати роботи у вигляді технічних рішень і рекомендацій, а також конструкторських пропозицій впроваджені на ТОВ "Завод автогенного обладнання Донмет", ТОВ "Крамстальконструкція". Ефективність конструкцій пресів із клиношарнірним механізмом з увігнутим клином, отриманих з використанням запропонованих методик розрахунків, забезпечується за рахунок зменшення пружної деформації й динамічного розвантаження машини, підвищення коефіцієнта корисної дії та показника використання преса по зусиллю. Окремі положення дисертації використовуються в ДДМА під час викладання дисциплін "Ковальсько-штампувальне обладнання" та "Обладнання з гідроімпульсним і клиношарнірним приводом".
Публікації автора:
Чоста Н. В. Механические системы с переменной клиновидностью / Н. В. Чоста // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении : сб. научн. тр. – Краматорск : ДГМА, 1998. – Вып. 4. – С. 393–395.
Чоста Н. В. Влияние условий трения на силовые параметры клиношарнирного механизма / Н. В. Чоста // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 1999. – С. 266–268.
Роганов Л. Л. Перспективные конструктивные схемы машин для разделения проката с клиношарнирным механизмом / Л. Л. Роганов, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії : зб. наук. пр. – Краматорськ – Слов’янськ : ДДМА, 2000. – С. 437–439.
Владимиров Э. А. Анализ методов силового расчета клиношарнирных механизмов / Э. А. Владимиров, В. Е. Шоленинов, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2000. – С. 424–426.
Чоста Н. В. Повышение КПД клиношарнирных механизмов прессов / Н. В. Чоста // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2000. – С. 474–476.
Роганов Л. Л. Самонастраивающиеся клиновые системы в механических прессах / Л. Л. Роганов, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2001. – С. 23–25.
Роганов Л. Л. Определение КПД клиношарнирных механизмов / Л. Л. Роганов, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2003. – С. 487–489.
Роганов М. Л. Сравнительная оценка кинематических и силовых параметров механизмов привода механических прессов / М. Л. Роганов, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ – Слов'янськ : ДДМА, 2004. – С. 38–41.
Экспериментальные исследования процесса трехточечной ломки проката изгибом при статическом и динамическом нагружении / С. Г. Карнаух, А. А. Бегунов, С. К. Добряк, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні : тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – С. 334–341.
Чоста Н. В. Методы исследования клиношарнирных механизмов для разделительных процессов ОМД / Н. В. Чоста, М. Л. Роганов // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні : тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – С. 111–113.
Карнаух С. Г. Анализ процесса холодной ломки проката изгибом с перераспределением зон растягивающих и сжимающих напряжений по сечению проката / С. Г. Карнаух, Н. В. Чоста // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2005. – № 1. – С. 53–56.
Карнаух С. Г. Разработка новых способов разделения сортового проката и оборудования для их реализации с использованием методики синтеза комбинированных методов обработки / С. Г. Карнаух, Н. В. Чоста // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії : зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2006. – № 1(3). – С. 105–111.
Карнаух С. Г. Расчеты напряжений в зоне развития разрушающей трещины при холодной ломке изгибом / С. Г. Карнаух, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні : тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2006. – С. 327–331.
Карнаух С. Г. Силовые характеристики безотходных процессов разделения сортового проката на мерные заготовки / С. Г. Карнаух, Н. В. Чоста // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні : тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2007. – С. 247–252.
Пат. 54739 А Україна, МКИ В 30 В 1/40. Клиновий прес / Роганов Л. Л., Чоста Н. В. – № 2002031979 ; заявл. 12.03.02 ; опубл. 17.03.03, Бюл. № 3.
Патент на корисну модель № 23759 Україна, МПК (2006) В 23D 31/00, B23D 23/00. Пристрій для поділу сортового прокату на мірні заготовки відрізкою зсувом / Карнаух С. Г., Чоста Н. В. – Заявл. 25.12.06 ; опубл. 11.06.07, Бюл. № 8.
Патент на корисну модель № 24635 Україна, МПК (2006) В 23D 31/00, B23D 23/00. Пристрій для поділу сортового прокату на мірні заготовки відрізанням зсувом / Карнаух С. Г., Чоста Н. В. – Заявл. 12.02.07 ; опубл. 10.07.07, Бюл. № 10.
Роганов Л. Л. Теоретический анализ возможностей клиношарнирного механизма с вогнутым клином / Л. Л. Роганов, Е. А. Корнева, Н. В. Чоста // Сб. научн. статей. – Краматорск : ДГМА, 1996. – Вып. 3. – С. 122–131.
Исследование механизмов с переменной клиновидностью для технологических процессов обработки металлов давлением с максимальным начальным усилием / Л. Л. Роганов, С. Г. Карнаух, Н. В. Чоста, В. Е. Шоленинов // Обработка материалов давлением : сб. научн. тр. – Краматорск : ДГМА, 2008. – № 1(19). – С. 342–347.
Чоста Н. В. Клиношарнирный механизм с вогнутым клином / Н. В. Чоста, С. Г. Карнаух // Проблемы техники, технологии и экономики машиностроительного производства : тез. докл. межвуз. научн. – техн. конф. молодых ученых и специалистов. – Краматорск : ДГМА, 1996. – С. 35–36.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві
[1] – класифікація клиношарнірних механізмів; [2] – проведення й систематизація експериментальних досліджень; [3, 6] – розробка перспективних схем машин із клиношарнірними механізмами; [4] – розробка математичної моделі клиношарнірного механізму з увігнутим клином; [5, 7] – рекомендації з підвищення ККД клиношарнірного механізму з увігнутим клином; [8, 10] – аналіз методів теоретичних й експериментальних досліджень клиношарнірного механізму з увігнутим клином; [9, 11, 14] – участь у проведенні й аналізі експериментальних досліджень способом холодного ламання згинанням; [12, 19] – розробка конструкції та дослідження установки для відрізування сортового прокату ексцентричним закручуванням; [13] – обробка результатів розрахунків з розподілу напружень у зоні розвитку магістральної тріщини; [15 – 17] – розробка принципової схеми комбінованого клиношарнірного механізму; [18, 20] – теоретичні дослідження клиношарнірного механізму з увігнутим клином.
