автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Прогнозирование параметрической надежности базирующих элементов скольжения деревообрабатывающих четырехсторонних продольно-фрезерных станков

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ школы и ТЕХНИЧЕСКОП ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛШСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи СЕРГАЧЕВ Владимир Юрьевич

УДК 674.05

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ БАЗИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ЧЕТЫРЕХСТОРОННИХ ПРОДОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫХ

СТАНКОВ

Специальность 05.21.05 — «Технология и оборудование деревообрабатывающих производств; древесиноведение»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степенн кандидата технических наук

Москва—1992

Работа выполнена па кафедре станков и инструментов Московского лесотехнического института.

Научный руководитель — кандидат технических наук,

доцепг В. Г. Бондарь.

Официальные оппоненты — доктор технических паук,

профессор В. Н. Винокуров.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник И. Я. Нуллер.

Ведущая организация — Арендное научно-производственное объединение промышленности стандартного домостроения « Н Л У Ч С Т А Н Д А Р Т Д О М»

Автореферат разослан « {С! » ЛнрхСА.-?). . . 1992 г.

Защита диссертации состоится «<Х-< » . . 1992 г

в 10 часов на заседании специализированного совета Д.053.31.01 в Московском лесотехническом институте в аудитории ЛЬ 313.

Просим Ваши отзывы на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ ОБЯЗАТЕЛЬНО С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯ МИ направлять по адресу: 141001 г. Мытищи-1, Московское области, МЛТИ. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЛТИ

Ученый секретарь специализированного совета профессор доктор технических паук Ю. П. Семенов

Поди, с печ. 02.03.92 г. Объем 1 п. л. Зак. 103 Тир. 101

Типография Московского лесотехнического института

ОЕДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На современном этапа развития дерево-брабатызаицего.оборудования вагшое значение приобрела пробега повышения его надежности. В первую очередь, это откосят-я к технологическому оборудованию деревообрабатывающих про-збодств, которое дсжгно обеспечивать не только высокие нача-ьнко качез7~ск!я;о показатели функционирования, ко к их сохра-ение в течение всего .периода эксплуатации.

Среди папин и оборудования лесного комплекса мояпо гцдо-:ить представительнуз группу станков, харага-зризуздихся подвишни базированием заготовок из древесины я древесных иатериа-103, при котором их технологическая база перемещается по уста-¡овочньы поверхностям базируидкх элементов сколькзшш станка. [одви:;:кое базирование широко распространено в станках продоль-ю-фрезсрпоЯ группа (рейсцусозыз, фуговальные, четнрехсторок-п:е продольно-фрозерниз станки; и другом оборудовании. Однако ¡араметрическая надежность этих игпин сравнительно невысока. )днш из основных йактороз, оказывавших существеннее влияние ¡а точность обработки, является интенсивной неравномерный кэше установочных поверхностей базирующих элементов скольггения яашеа, по которкы перемещается заготовка в процессе обработай В результате неразномерного изнашивания при обработке ис-шнается траектория движения заготовок от расчетных законов, гто приводит непосредственно к изменению формы, размеров и взаимного расположения поверхностей готовых деталей. В процессе эксплуатации, по хоре накопления величины линейного износа, растут и погрешности обработки, что при превняенни допустимых этклонений приводит к возникновению параметрического отказа, {роме того, обусловленною износом изменения условии контактирования заготовок с базирущимя элементами станка приводят к росту влброперекещениЯ, что так."е негативно сказывается на качественных показателях обработки.

Отмеченное определяет необходимость проведения работ в области прогнозирования и побнесння параметрической надежности базирующих элементов скольесння деревообрабатгаакг'их макш.

Цель работы. Создание научно-обоснованного инженерного метода расчета параметрической надежности базирующих элементов

скольаения деревообрабатывающих четырехсторонних продолъно-фре зернкх станкоз по критерию точности обработки ц разработка рекомендаций по повышении наденносги.

Методы исследований. Результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основываются на ебцеы методическом подходе к прогнозированию параметрической надежности станков при износе их основных формообразующих элементов и представляет собой алгоритм инженерного расчета. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории на специальных установках и на дерево-обрабатывавдкх предприятиях з условиях реальной подконтрольной эксплуатации.

Научная новизна. Разработаны математические модели расчета зпюры удельных давлений на установочные поверхности базирующих элементов сколькения, профиля их износа, формирования по-гревностей обработки, установлены закономерности процесса изнашивания в паре трения "древесина-металл". Создана программа г. выполнен расчет параметрической надежности базирующих глеыен тоз сколкзения на примере современных моделей четырехсторонних продольно-фрезерных деревообрабатывающих станков. Разработан метод моделирования процесса изнашивания в паре трения "древесина-металл" на экспериментальной установке с применением эле центов теории подобия и метода анализа размерностей.

Практическая ценность. Разработанный инзенерный метод рас чета параметрической надеиности базирующих элементов сколькепи дает возможность определять показатели надежности различию: конструктивных вариантов механизмов подачи деревообрабатывавщп четырехсторонних продольно-фрезерных станков, выявлять раздель ное влияние факторов и их сочетаний, характеризующих конструкцию станка, реющий инструмент, реяим обработки, оптнмкзкроват значения ряда параметров с целыо повышения параметрической на-Лвгносхи папины. Подобный подход позволяй! рекомендовать к ог.и йоиу, а затеи и к серийному производству .механизмы с более высокий уровней надеаносгл.

Полученные закономерности процесса изнашивания в паре тре ния "древесина-металл" используются при выбора материалов повы ионной износостойкости для изготовления базирующих элементов . сколькения деревообрабатывающих станков.

На этапе эксплуатации результаты распета ресурса по кря-;р:т точности обработки позволяют планировать периодичность 1<5от по ремонту базирующих элементов скольнения для восстановил начальных значении показателей геометрической точности.

Реализация результатов работы. Результаты работы приняты ) "Красный металлист" г.Стазрополь для использования при пробировании и изготовлении деравообрабаткваетзпх продольно-фро-эрных станков повышенно!! надежности.

Апробация работы. Основные положения диссертации долояены, 5сукдени и одобрены па Всесоюзной научно-техническоЯ конферен-\'л "Пути повышения эффективности лесопильно-дерелообрабатмзаю-IX производств" 25-29 сентября 1939 г., г.Архангельск, егегод-« научно-технических конференциях Московского лесотехническо-■> института 1988...1991 г.г. ; Всесоюзной научно-технической знференцин "Износостойкость машин" 25-28 апреля 1991 г., г. зянск; совместно!! заседании кафедр "Станки и инстругюнтц" я Технологии изделий из.древесины" от в ноября 1991 г.; научно-зхннческом совете станкостроительного предприятия АО "Красный зталлист" г.Ставрополь в декабре 1991 г.

Публикация работы. По материалам диссертации опубликовано шь статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, зтырех глаз, общих выводов к рекомендаций, списка литературы 51 наименования и приложений. Основное содержание изложено па ^2 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 20 зблиц.

. СОДЕРдАШЕ РАБОТУ / ____

Во введении обоснована актуальность те?ш диссертации, ¡зормулирозаны цель и задачи исследования, приведены основные зло-ения, когорпа выносятся на зациту.

В пепво!! главе приведены классификация и конструктпзно-зхнологпчсский анализ деревообрабатывающего продольно-фрозер-)го оборудования, аналитический обзор основных работ по зопро-ш, связанным с изучаемо!! проблемой.

Продольно-фрезерное оборудование, предназначенное для ме-шическоЯ обработки заготовок с одной, двух (фуговальные и зйсмусовыо станки) и четырех сторон по сеченио "(чотырсхсторон-

б -

ние продольяо-фрезерные станки) с целью придания еи заданной формы, размеров и требуемой шероховатости поверхности, захша ет ванное иэсто б общей структуре технологического процесса изготовления изделий из древесины. Анализ конструкций этих станков позволяет сделать вивод об общности их конструктивных репоний, выявить тенденция б совсрвгааегвованкн основных механизмов и систем управления с цельэ повышения производительное ти, удобства в эксплуатации к обслу;д:вак;:: при возрастающих требованиях к качесавекики характеристикам обработки. В поел«, днее грена в напей стране и за рубе:-:ои особое внимание уделяется не только функциональней, но и параметрической надежное; оборудования, обуславливающей сохранение качественных показателей и высокой эффективности обработки в процессе эксплуатации. Специфическая особенность доревооСргбаигзавдих продольш фразерних станков проявляется в проходкой схеме обработки с педвпэшш базированием заготовок, при которга техибдогпческа. база .заготовки скользит относительно установочных првзрхност базирующих элементов скольжения станка. Пра зтоа техническое состояние установочных поверхностей оказывает решающее глпян иа параызгрцческув надежность станков в целом.

В качестве объекта исследований ¡а настоящей работе выбр ны базирующие зланенхи сколькения четырехсторонних продольно фрезерных станков, вклЕчащих в себя все основные узлы и цех ш1Е!.ш, присуцие продольно-фрезерному оборудована», шреко ра проотранеаных в промьшлвшюсти и работавших в гипичньк услов ях эксплуатации. Все это позволяет иа их примера отработать основное теоретические положения и методики исследования. Пс лученные результаты в дальнейпеи могут беть распространены л базкрувдке элементы скольжения всех станков продольно-фрезс ной группы.

Киеетея большое количество работ,посвященных различным аспектам исследования параметрической надежности технологи*« кого оборудования.

Исследованиям параметрической надежности деталей кагкн, узлов тре;п;я к кааин в целом яржгнптелвко к цетазлообрабаи "ч>акэдси7 оборудовали посвяцсны работы А.С.Проникова, Д.К.Ро: жева, Я.И.а^ерйЦииа и др. Иа основан;;;; их результатов разра( . га>;и метода, позволяющие выполнять расчет на надежность и прогнозировать техническое состояние капаны.

Известии исследования В.В.Амалицкого, В.Г.Бондаря, A.C. якина и др.', в результате которых разработаны основные поло-!шя теории надежности применительно к деревообрабатывающему орудованию.

Существует ряд работ применительно к продольно-фрезерному орудованию, посвященных исследованию функциональной надезно-а (В.И.Игнатов, В.Э.Мамодов, Н.В.Фонкина), гесткости и дина-ческнх характеристик (А.Ф.Борщев, Г.С.Чуков), точности (Г.А. таров). Однако параметрическая надегпость деревообрабатывазо-¡с продольно-фрезерных станков и их базируидях элементов ско-Еения до настоящего времени практически не исслодовалась.

Вопросы исследования процесса изнашивания детально рас-отрены в работах З.Д.Брауна, Д.Н.Гаркунова, Ю.А.Евдокимова, Л.Купчинова, И.В.Крагельского, А.В.Чичинадзе, Г.В.Шпенькова ' ар. Эти сведения использованы в настоящей работе при разра-гке я реализации режимов испытаний на износостойкость в паре екия "древесина-металл".

Проведенный анализ основных положений и результатов яс-одований по рассматриваемой проблеме показал, что для созда-я мотода прогнозирования параметрической надежности базирую-¡с элементов скольжения в соответствии с поставленной целью обходимо решить следующие задачи:

1. Разработать общий методический подход к проблеме про-озировання параметрической надекности четырехсторонних про-льно-фрезерных станков при износе их базирующих элементов эльхония.

2. Получить в эксплуатации данные о ренимах, условиях, генсивности эксплуатации, износе базирующих элементов скользил и его влиянии на параметрическую надежность четырехсто-иних продольно-фрезерных станков.

3. Разработать модель расчета эпюры удельных давлений на зерхности базирующих элементов скольжения. .

'i. Разработать метод моделирования процесса изнашивания в ре трения "дровесина-металл" и провести экспериментальные ис-здования на износостойкость различию: металлических матери-зв.

5. Разработать модель расчета профиля изношенной поверх-;ти базирующих элементов скользения и установить влияние из-за на формирование погрепностеП обработки.

6. Построить и рассчитать комплексную математическую модель прогнозирования параметрической надежности базирующих элементов скольхения применительно к современному деревообра-батывавдему оборудованию.

7. Выработать рекомендации по повышению надежности.

Вторая глава посведена разработке комплексной математической модели прогнозирования параметрической надежности базирующих элементов скольаения четырехсторонних продольно-фрезерныз станков. Предлагаемый в работе метод исследований включает раз работку ряда взаимосвязанных вопросов: проведение эксплуатационных наблюдений, определите характера эпюры удельных давлений на. поверхности базирующих элементов сколыгения, установление закономерностей процесса изнашивания материалов базирущи элементов скольжения, расчет профиля износа и установление вли яния мзыбеа на качественные показатели обработки, построение i расчет математической модели параметрической надежности.

При разработке метода расчета удельных давлений на устанс зочкые поверхности базирующих элементов скольнения реаека задача по определению закономерности распределения напряжений в упругом однородном полупространстве от действия усилий, прило-генных к ограничивающей плоскости. О характере эпюры давлений с достаточной точность» мокно судить ио закономерностям распределения напряжений на технологической базе заготовки, т.е.:

Ра "сЗ/ " " '(и, ' (О) * ■

X (¿ÓS иг- COJ G -r l/¿EF ■jlnzj- ■ Jen £>) ( I )

где Pd - величина удельного давления в контакте "заготовка -установочная поверхность базирующих элементов скольненик";

величина вертикальных напряжений на технологической базе заготовки; усилие прижима i -го подакцего вальца или

лриышного элемента; Ё> - ширина заготовки; 'С и О - текущие координаты б цилиндрической системе координат; Lh и Ll¿ - кор ни уравнения: uv (2+ Uz + /S'^ = 0;' (1„ , Д?.г ' ~ приведенные коэффициенты деформация; - угол но клона к вертикали равнодействующей силы тяги вальца и усилия его прикима к заготовке: . •

U = а тс¿g V ' " ( 2 )

де cf - коэффициент сцепления подающих вальцов с древесиной;

--¡3„ si/i -sin Ъ-cos cos "a

Усилие прикима -го подающего вальца является функцией араметров резша обработки, остроты инструмента, технического осгояния станка;

^ i£,H.tp,J>.fr,^£.. ) . ■ (3)

де // - толщина заготовки; tP - глубина Фрезерования; _Р -адиус затупления инструмента; - коэффициент трения сколъзе-ия заготовки по установочной поверхности базирующих элементов кольхения; £ - угол наклона рифлей подающих вальцов к напра-лению подачи заготовок.

Исследование закономерностей процесса изнашивания основа- • о на физическом моделировании этого процесса па специальной становко - шпине трения. Использовался комбинированный метод пределения масптао'шк коэффициентов перехода о? параметров атурной пары трения к модельной, основанный на совместной при-енении методов теории подобия и анализа размерностей. В каче-тво базисных параметров в системе/'/ , L , 7", 5, где (Л7-асса, L - длина, Т - время, В - температура) выбраны: t -родолгательность одного цикла работы пары трения, Р - нагру-ка на фрикционную пару, d/.z - коэффициент конвективной теп-сотдачи, комплекс геометрических размеров элементов

ары трения. Используя метод« линейной алгебры, получены обоб-енные переменные для всех параметров физической модели про-ссса изнашивания, составлено и решено уравнение подобия. Па-аметры, воспроизведение которых на модели с учетом коэффици-нтов иасптабного перехода практически невозможно (модуль уп-угости , твердость h'Bf.j , температуропроводность ), араметры микро- и накрогоометрин поверхностей (иероховатость °а,,г Rmn,x4.2 высота hf,> и радиус 2V.«? мшсронеровностей), араметри механохпнического взаимодействия пары трения с окру-акщей средой (скорость нарастания температуры металлам t) , зменение температуры но нормали к поверхности тренияgz^d-d ), такие параметры, характеризующие режим трения (скорость от-осительного скольхения !/$• и путь трения за один цикл нспн-аний Стр )» объединены путем перемножения з комплексный кри-

терий Су; у . Для соблюдения подобия помимо применения одпна ковше материалов на модели и натуре требуется получение один, ковой скорости относительного сколькения, пути трения, пара?.!' тров микро- и иакрогеометрии поверхностей, скорости нарастай и градиента температуры.

В качестве известного в настовдей работе принят паракет; характеризующий отношение комплексов геометрических размеров Кг,, л модели и натуры. В качестве дополнительных выбраны Су = Сра - I, = I, определяющие идентичные значения скорости о: носктельного скольгепия, удельного давления в контшете и тем: рагуры поверхности трения у модели и натуры. В результате в: числений получены формулы масштабных коэффициентов перехода , продолзительности трения С*. , удельного давления Сра-

коэффициента теплоотдачи Си,.^ - I, нагрузки £р = СГ,.г , X' пературы"поверхности трения Съ = I и побочных параметров Ся - I. На основании приведенных соотношении рассчитаны числены: значения факторов при модельных испытаниях.

Процесс изнашивания в паре трения "дрсвесина-металл" из; чен недостаточно. Существует предположение, чт.о зависимость': личины износа от пути трения является нелинейной. Поэтому в уравнение, описывающее процесс изнашивания, в отличие от кла^ сического, вводится дополнительный коэффициент у . Математик ческая модель представляет собой систему К показательно-с? пенных уракений, каздое из которых описывает процесс изнашив кия для определенных ^ различных сочетаний материалов пар трения:

) --//-//--//--

ГЦ'*)"

Силовые Ра к кинематические факторы ^ связаны с кот рукцией станка и регимок эксплуатации, значения коэффициенте: А2, Л , у , зависящие от материалов пары и условий трения, определяются экспериментально.

Математическая модель формирования погреппостей обработки получена путем суммирования погрепиостей последовательного выполнения технологических операции на четырехстороннем продольно-фрезерной станке:

н

aß ' f /П, ß, bp,, tp^, tp3, , c/,. ( 5 )

, otj.o/j. oft),

где л И taß ,лО- соответственно погрешности размеров, обработки по толщине и пирине детали и отклонение от перпендикулярности сме2я:лс поверхностей; о(i - максимальный угол наклона касательной к профилю изнооснноМ поверхности на -оа участке базирующей поверхности станка в зоне обработки.

= /Y/З, у- fz)) , ( 6 )

еде2 (Л) - функция, сплоива::дая профиль линейного износа па L - он участке в поперечно:.! к направлению подачи заготовок сечении.

^ М(ix,-tfpa-Ф (&jf~), < 7 )

где Ф - функция Лапласа, Z - текущая координата по ширине базирующих зло.чентоз сколы.ения, Ь - математическое ояиданне размера заготовки но сирине, Sa- среднее квздратическое отклонение размера заготовки по пиринз.

Параметрическая надежность базирующих элементов сколысе-■1ия Рн является функцией групп факторов, определяющих CT конструкцию станка, конструкция К и техническое состояние ТС базирующих элементов скольгения, параметры рекущзго инструмента 'У , режима обработки../? , уровень нормативных требований к качеству обработки LJJ

Я - fiel\ К. ТС, У R, CSJ) ( 8 )

Математическая модель параметрической надежности базнру;з-цих злемсптов скольжения инеет следующий вид:

Ш = ffß, Н/ъ ip,... tPi J,... c/J± [oYJ

</i -- rf ttl. (z)) . h. ^ (vslfJ- Ра/ф (ÄJT)

при Ю- И & so ш В ¿ Y>- <- 30 u/шш

8 ад шеи 0,5 á ^ б 1Ш ,

¿250 ш

гдеZ~¿Tf 7 - допустимое значение погрешностей обработки для заданного квалитета, h - высота направляющей линейки,

» > - упругие характеристики древесины (cootbí

ственно модули упругости вдоль и поперек волокон, коэффициш поперечной деформации и модуль сдвига).

Разработаны алгоритм и программа расчета математпческо! модели прогнозирования на ЭВМ. Модель позволяет:

определить величину линейного износа установочных noBej ностей базирующих элементоз сколыгения в зависимости от услс вий, режимов, интенсивности эксплуатации, наработки станка с учетом затупления инструмента и расссивания размеров заготовок;

3 исследовать влияние основных конструктивных параметров станка, параметров режима обработки, резуцего инструмента иг параметрическую надежность базирующих элементов скольгсния;

выполнить сравнительные расчеты параметрической надеглк сти базирующих элементов скольнения при использовании разлив них сочетаний материалов в паре трения;

определить расчетным путем ресурс базирующих элементов скольнения по критерию точности обработки и др.

В третьей глаза представлена комплексная методика экспе риментального исследования в производственных и лабораторию условиях. Последовательность этапов экспериментального иссле дования предусматривает получение исходной информации для ре лизации разработанных математических моделей и проверки их адекватности. По какдому этапу определены цель и задачи иссл дований, оценочные показатели и измеряемые параметры, методе измерений, конструкции экспериментальных установок, факторы диапазоны их варьирования, последовательность проведения экс периментов, методы обработки полученной информации.

Эксплуатационные наблюдения выполнены с целью получения информации по условиям, режимам и интенсивности эксплуатации

эличественнкы показателям параметрической надежности четырех-сорошшх продольно-фрезерных станков на деревообрабатывающих зедприятиях, данных по износу установочных поверхностей бази-/ецих элементов скольжения станков и влиянии износа на каче-гвенные показатели обработки.

Исследование закономерностей распределения удельного даз-31гля на поверхности базирующих элементов скольжения проводи-эсь в лабораторных условиях на специальной экспериментальной зтановке, оснащенной нагрузочной устройства!,::!, коптрольно-змерителькой и регистрирующей аппаратурой. В качество варьи-рсмих факторов приняты толщина заготовки и величина распреде-зннсл нагрузки на единицу ее сирины. Методом тензометрирова--1Я измерялась величина деформации древесины в различных точ-ах по длине заготовки. По величине деформации определялись качения напряжений з древесине и оценивались величина и харак-зр распределения удельного давления на установочной поверхко-:и станка.

Моделирование процесса изнапивания в паре трения "древе-;ша-ыеталл" выполнено па майте трения оригинальной конструк-;ш с использованием ренимоз кагрузения, параметры которых пределени с использованием методов теории подобия и анализа азисрнсстей. Исследования проводились для различных сочетаний атериалов пары трения при варьировании величины удельного дав-вния в контакте от 0,05 до 0,10 ¡.'.Па. Контролировалось измене-не величины линейного износа металлических образцов во време-и.

Четвертая глава ссдерган результаты экспериментального сследоазнил.

Эксплуатационные наблюдения выполнялись в течение 5 лет а 15 деревообрабатывающих предприятия:?. Исследовалась работа танков моделей С16-4А, С16-1А, С16-2А, С25-4, С26-2, С26-2М, станков, входящих в автоматические лпнпл обработки брусковых сталей АЛ5 и "ОБ-211. В результате получон комплекс данных по слониям, реак®, интенсивности эксплуатации четырехсторонних родольно-фрозерних станков; профнллограммы износа установоч-ых поверхностей базирующих элементов сколхмзния, имеющих раз-ичнуи наработку; установлена тенденция снигения точностных арактеристик стапка при увеличении величины износа устаповоч-

ных поверхностей. Параметрический отказ по критерии точности обработки по данным эксплуатации наступает в среднем через 3000 - 6000 часов наработки в зависимости от условий, интенсивности, режимов работы и требований к точности получаемых изделий. Это соответствует 3-5 годам эксплуатации оборудования в одну смену.

Результаты исследования закономерностей распределения удельного давления на базирующие элементы сколькення станка показали, что на характер эпюры давлений влияет ряд факторов: усилие прияша подающего вальца к заготовке ^ , коэффициент сцепления вальца с древесиной У , толщина Н и ширина В заготовки, упругие характеристики материала. Усилие прижима вальца к заготовке, характеризуемое распределенной нагрузкой, приходящейся на единицу ширины заготовки, оказывает наибольиее влияние на величину удельного давления. Характер зависимости близок к линейному. Для нагрузок 5-15 Н/мм при толщине заготовки из сосны 30 мм максимальное удельное давление в зонах непосредственной близости от подающих Еальцов достигает величины 0,04 - 0,12 Ша. Под влиянием сил сцепления вальца с древесиной эпюра давлений смещается в сторону действия силы. Толщина заготовки оказывает решающее влияние на форму эпюры вдоль направления подачи. Увеличение толщины заготовки приводит к рассирению эпюры вдоль направления подачи при уменьшении значений максимальных давлений в зонах действия прикимных усилий. После сопоставления результатов экспериментов и расчетов по предложенной в теоретической части.математической модели сделан вывод о работоспособности модели (расхождение результатов на участках в непосредственной близости от подающих вальцов не превыиает Э%). Программа расчета математической модели определения эпюры удельных давлений на БВ1.1 монет использозаться в видо подпрограммы при расчете комплексной модели прогнозирования параметрической надежности.

Анализ внешних картин изношенных поверхностей металлических образцов после завершения модельных испытаний на износ в паре трения "древесипа-металл" позволяет, на наш взгяд, сделат. вывод о возможности реализации гипотезы о преобладающей роли коррозионно-механического изнашивания, а именно одной из его разновидностей - водородного изнашивания диспергированием.

¡ачительноз влияние, как показали результаты испытаний, на глпчину лкнсЯкого износа для всех сочетаний иселедспанны?: б зботз материалов пар трения оказывает удельное давление в ксм-акте. Увеличение дазлеяия с 0,05 до 0,10 Iffla ускоряет игносо-ае процессы для различных материалов з 2,1 - 3,4 раза. Хкмиче-rCKîî состав металла (содержание хрома и углерода) оказывает предзля;::дге влияние на интенсивность износа. Уменьшение содзр-ання в металле углерода и легирование его хромом скидает ско-ость изнашивания. Наиболее подвержен износу чугун (скорость знашпвания j = 0,221 мкм/чае), кучппо показатели по кзносо-гойкссти имеют высоколегированные стала ( f = 0,045 ккм/час). ермичеекая обработка поверхностей традиционными метода^:! пра-тнчее;::: не приводит к повиисшш износостойкости. Натсматнчес-ая модель процесса изнашивания, описывающая его оснознко зско-сморнссг.!, представляет собой систему показателхнс-стспзикнх равнений, каждое из которых описывает процссз изнашивания для дкого сочетания материалов мары трения.

Расчет математической модели прогнозирования параметрпчзс-ой иаделаюсск багярукцк» элементов скользэзня четырзхсторон-их продолыю-Фрезорких станков проводился йа ЗЬЯ в три этапа:

| расчет ресурса базирующих элементов сколькения четкрсхсто-оп.'.-его продольно-фрезерного станка модели 0I5-IA, работзгааго условиях номинального спсктра реглмов эксплуатации;

проведение малинного эксперимента, в ходе которого иссгх-овалссь влияние на параметрическую надежность параметров ксн-трукции станка, ропущего инструмента и режимов обработки;

определение ресурса базирующих элементов скольления рсалг-ых станков, установленных на конкретных предприятиях.

В хеде проведения машинного эксперимента варьировались атерналы базирующих элементов сколькзния, усилия принп-'а по-авдк; вальцов, коэффициент оцапленяя зальцоз с дрогосаиой, тонкость регодего инструмента.

Результаты расчета по математической модели позволили сдс-;ать ряд выводов, подтверндаюцих теоретические разработки и ;анииз зкеплуатационньк наблюдений.

Использование з качестзз материала базирующих элементов !КОльлзпил высоколегированных еталэй вместо используемых тра-.ицконно сталей 45 и 40Х повышает ресурс соответственно з 3,7

и 3,1 раза при работе на рейтах номинального спектра и требо заниях к точности деталей по 14 квалитету. Снижение распределенного усилия принима подающих вальцов к заготовке с 15 до 5 КН/м приводит к повышению ресурса в 3,8 раза, увеличение коэф> фициента сцепления вальцов с древесиной с 0,4 до 0,8 увеличп-чивает ресурс в 7 раз, повышение стойкости рекущего инструмен та с 4 до 16 часов увеличивает ресурс в 3,2 раза.

Профиль изношенной поверхности базирующих элементов скол нения, полученный по результатам расчета математической модел соответствует характерным профилям износа, полученным в эк с л л: атации.

Анализируя результаты экспериментальных исследований и расчетов комплексной математической модели, сделан ряд рекоме. даций по повышению параметрической надежности базирующих элементов скольжения четырехсторонних продольно-фрезерных станко внедрение которых дает годовой экономический эффект 5360 рублей на один станок. -.

'выводы

1. По данным эксплуатационных наблюдений установлено,.чг оснозной фактор, лимитирующий параметрическую надежность бази рующих элементов сколькенкя по критерию точности обработки, -интенсивный неравномерный износ установочных поверхностей. На болызий износ наблюдается в зонах подающих вальцов и пригнаны элементов.

2. Разработан общий методический'подход к проблеме прогк зированил параметрической надежности базирующих элементов ско лькения, включающий реализацию следующих взаимосвязанных этапов: определение основных факторов функционирования, расчет эпюры удельных давлений на установочные поверхности, исследование процесса изнашивания в паре трения "древесина-металл", расчет профиля изношенной поверхности и установление влияния износа на точностные показатели обработки.

3. Установлено, что на интенсивность и форму профиля износа базирующих элементов сколькония решающее влияние оказыЕа ет характер распределения удельного давления на установочные поверхности. Разработана математическая модель определения па

аметров эпюры удельных давлений. Работоспособность модели про-срена экспериментально. На величину и закономерности распроде-енпя удельного давления определяющее влияние оказывают усилие рикима подающих вальцов к древесине, коэффициент сцепления альцоз с древесиной, толщина и ширина заготовки. -

По результатам модельных испытаний получена математи-еская модель процесса изнашивания для различных материалов азирующнх элементов скольления. Модель представляет собой си-тему показательно-степенных уравнений, включающих удельное авление, путь трения и коэффициенты, учитывающие условия тре-ия.

5. Установлено, что к снинению интенсивности износозых роцессов в паре трения "древесина-металл" приводит уменьшение одеркания в металле углерода, легирование хромом и снинение дельного давления в контакте.

6. Разработал метод расчета профиля изношенно!: поверхнос-н, учитывающий рассеивание размеров обрабатываемых заготовок, орма профиля, полученного расчетным путем, соответствует ха-актерным профилям износа, полученным в эксплуатации.

7. Разработана математическая модель формирования погрея-остел обработки при износе установочных поверхностей базирую-,их элементов скольяения, основанная на последовательном суц-прованип погрешностей обработки от всех выполняемых на станке ехнологических операций.

8. Составлена комплексная математическая модель прогнозирования параметрической надежности базирующих элементов сколь-;ения, позволяющая определять надежность на стадии проектиро-ания нового оборудования и в эксплуатации. Модель позволяет ыявлять раздельное влияние на параметрическую надежность фак-оров и их сочетаний, характеризующих конструкцию станка, ре;-;ущпй инструмент и резни обработки, планировать периодичность юмоатных работ.

9. Но результатам эксплуатационных наблюдений и расчета ;о!!пхекскоЛ иатематпческой модели прогнозирования надежности ¡азрабозаны рекомендации по повышению параметрической наденно-ти базирующих элементов скольжения, дающие экономический эф-1ект.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах

1. Бондарь Б.Г., Сергачев В.Ю. К вопросу определения В1 да изнашивания в паре трения "древесина-металл" //Науч. тр., ЫЛТИ. - 1988. - Вып. 202. - С. 24-29.

2. Бондарь В.Г., Сергачев В.Ю., Чуков Г.С. Распределение давления на базирующие элементы скольжения продольно^-фре-зерных станков // Науч. тр./ МЛТИ. - 1939. - Вып. 213. -

С. 11-1?.

3. Сергачев В.Ю. Моделирование процесса изнашивания в паре трения "дрсвесина-металл" //Тез.докл. Всесоюз.науч.-тех конф. "Пути повышения эффективности деревообрабатывающих про иззодетв" 25-29 сентября 1998 г. - Архангельск: ЦШПП'ОД, 193

- С. 75-79.

4. Бондарь В.Г., Сергачев В.Ю. Общая методика прогноза ровання надежности базирующих элементов скольгения деревообр. батпзающнх продольно-фрезерных станков // Науч.тр. / МЛТИ. -

1990. - Вып. 228. - С. 37-40.

5. Сергачев В.Ю. К вопросу прогнозирования кадекности базирующих элементов скольпения деревообрабатывающих продоль но-фрезерных станков // Науч. тр./ ЦНШ'ОД. - 1990: Надежное и эксплуатация лесопильно-деревообрабатывающего оборудования

- С. 22-27.

6. Амалнцкий В.В., Бондарь В.Г., Сергачев В.Ю. Модеяир затг/.е процесса изнасивания базирующих элементов скольжения дерзЕосбрабатывакщих станков // Тез.докл. Всесоюз. науч.-тех ког.ф. "Износостойкость машин" 25-28 апреля 1991 г. - Брянск.

1991. - С. 181-182.

7. Сергачев В.Ю. Математическая модель прогнозирования параметрической надежности базирующих элементов скольнения четырехсторонних.продольно-фрезерных станков // Науч.тр. / •'лт;:. - Был. 255. - С. 73-76.