автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование новых конструкций технологического оборудования для механической обработки гуммированных деталей бумагоделательных машин

На правах рукописи

Мкртчян Артем Фурманович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГУММИРОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Музафаров Раис Салихович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сентяков Борис Анатольевич

кандидат технических наук, доцент Иванов Юрий Васильевич

Ведущая организация: ОАО «Буммаш», г. Ижевск

Защита состоится «09» февраля 2012 года в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.03 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 626069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7, ИжГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «21» декабря 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

I ;

1АЯ !

. | ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие современной полиграфической техники предъявляет возрастающие требования к качеству продукции, выпускаемой целлюлозно-бумажной промышленностью. Для выполнения этих требований необходимо применение высококачественных бумагоделательных машин. Поэтому разработка нового оборудования и совершенствование технологических методов, обеспечивающих высокую производительность и качество обработки деталей бумагоделательных машин, является важной народнохозяйственной задачей.

В первую очередь это относится к оборудованию, используемому в процессе обработки, при которой формируется поверхностный слой формообразующих деталей, определяющих эксплуатационные свойства машины в целом. Особенно актуальна эта задача при обработке рабочих поверхностей гуммированных валов бумагоделательных машин. От качества изготовления валов и их износостойкости зависит качество выпускаемой бумаги по таким показателям, как равномерность и однородность, гладкость и другие, а также производительность машин, определяемая скоростью схода бумаги и временем простоев, связанных с заменой гуммированных валов.

В отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют систематизированные сведения о механической обработке валов, покрытых различными марками резины. В тоже время практика механической обработки требует применения оборудования, инструмента и рациональных режимов для изготовления гуммированных валов. В этой связи разработка оборудования для высокопроизводительной механической обработки гуммированных валов на базе новых технических решений представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую существенное значение для развития страны.

Цель работы. Повышение производительности механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, обеспечивающей требуемое качество обработанных поверхностей путём разработки и исследования новых конструкций технологического оборудования.

Задачи исследования. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследований диссертационной работы:

1. Исследовать особенности процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин;

2. Определить недостатки существующего оборудования, инст-

румента и технологической оснастки, применяемого для механической обработки г7ммированных валов бумагоделательных машин;

3. Разработать математическую модель описания поведения резины в зоне резания;

4. Разработать методику силового анализа при взаимодействии резца с неметаллическим материалом;

5. Разработать высокопроизводительное оборудование, инструмент и технологическую оснастку для механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин;

6. Выполнить экспериментальные исследования разработанного оборудования, инструмента и технологической оснастки.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является механическая обработка гуммированных валов бумагоделательных машин. Предметом исследования является оборудование для точения и шлифования формообразующих поверхностей валов бумагоделательных машин и технологический процесс применения данного оборудования.

Методы исследования. Теоретические методы исследования базируются на теориях механизмов и машин, теоретической механики, технологии машиностроения, теплофизики, резания и шлифования, а также на методах математического исследования, научного планирования эксперимента и обработки результатов экспериментального исследования. Расчётные исследования проведены с применением средств вычислительной техники по разработанным автором программам. Экспериментальные исследования выполнены в лабораторных условиях с помощью с помощью метрологически обеспеченного специализированного контрольно-измерительного оборудования.

Достоверность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкциях экспериментальных образцов оборудования для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, экспериментальной проверкой в лабораторных условиях.

На защиту выносятся разработанное специальное оборудование для механической обработки гуммированных валов точением и шлифованием, теоретические и расчетные исследования разработанного оборудования, научно-обоснованные рекомендации по внедрению разработанного оборудования и обеспечению качества обработанной поверхности гуммированных валов бумагоделательных машин.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель для описания поведения резины в зоне резания;

2. Разработана методика силового взаимодействия лезвия резца с

неметаллическим материалом;

3. Разработано специальное оборудование для точения и шлифования гуммированных валов, позволяющее повысить качество обработанных поверхностей и производительность процесса механической обработки;

4. Разработаны технологический процесс изготовления гуммированных валов с применением созданного оборудования и структура САПР технологического процесса механической обработки гуммированных валов;

5. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по выбору рациональных режимов резания, обеспечивающих производительную обработку.

Практическая ценность. Полученные в работе результаты позволили разработать технологическое оборудование для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, обеспечивающее необходимые требования к деталям на стадии предварительной и окончательной обработки.

Разработаны конструкции инструмента, позволяющие вести обработку с использованием разработанного оборудования.

Практическая полезность результатов подтверждена девятью патентами РФ на полезную модель и двумя свидетельствами на регистрацию программ ЭВМ.

Реализация результатов. Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций оборудования для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, в ФГБОУ ВПО «ИжГТУ», а также в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности «Металлообрабатывающие станки и станочные комплексы».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на 1,2, 3, 4, 5, 6, 7-ой выставках-сессиях инновационных проектов студентов и молодых ученых (г. Ижевск, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 г.г.); на научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении» в рамках научно-технического форума с международным участием «Высокие технологии - 2005» (г. Ижевск, 2005 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» (г. Ижевск, 2008 г.); на электронной научно-технической конференции «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчёт и технологии ремонта и производства» (Российская Академия Естествознания); на 13-ой Международной научно-технической конференции

«Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2011 г.); 4-ой Международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (г. Липецк, 2011 г.); на 12-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки» (г. Москва, 2011 г.); на 6-ой Всероссийской конференции-семинаре с международным участием «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы» (г. Самара, 2011г.).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре ФГБОУ ВПО ИжГТУ «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных статей (в том числе три статьи в журналах, включенных в перечень ВАК); получено девять патентов на полезные модели, два свидетельства о регистрации программ ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы. Диссертационная работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 118 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определен объект исследования, проведена краткая аннотация всех глав диссертации и дается общее представление о диссертационной работе.

В первой главе дан анализ существующих методов механической обработки гуммированных валов, а также анализ существующих технологий обработки.

Анализ работ по теме диссертации показал, что исходным сырьем материала, применяемого для облицовки гуммированных валов, является каучук. Однако каучук в чистом виде не может обеспечивать требования, предъявляемые к резиновым покрытиям. Для придания каучуку дополнительных свойств к нему добавляют наполнители. Изменяя тип наполнителя и его весовой состав к связующему материалу (каучуку) можно получать покрытия с заданным сочетанием механических свойств: твердое, средней твердости и мягкое. Основной метод получения гуммированных валов, применяемых в бумагоделательных машинах - вулканизация.

При производстве гуммированных валов большого диаметра одной из проблем является снятие значительных припусков до 15^-20 мм на сторону. Повысить производительность на этих операциях посредством выбора инструментального материала, придания оптимальной

геометрии не удается. Поэтому обработку наружного диаметра, с целью удаления неровного поверхностного слоя вулканизированной заготовки, приходится осуществлять в 3-4 прохода. Указанные трудности, возникающие при обработке гуммированных валов, обусловлены особенностями их структуры и физико-механических свойств: интенсивным абразивным воздействием наполнителя на режущую кромку инструмента, концентрацией температуры в зоне резания вследствие низкой теплопроводности материала.

Исходя из анализа исследовательских работ и производственного опыта в области механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, сформулированы цель и задачи исследования данной работы.

Во второй главе разработана математическая модель для моделирования вязкоупругого поведения резины в зоне резания.

Разделению материала на части под воздействием лезвия предшествует процесс предварительного сжатия им материала до возникновения на его кромке разрушающего контактного напряжения а„. Момент возникновения последнего определяется значением усилия ркп, прикладываемого к чашечному резцу и преодолевающего ряд сопротивлений различного происхождения, возникающих в материале. В большинстве случаев при резании упруговязких материалов усилие рк,„ при котором завершается процесс сжатия материала и начинается его резание, является максимальным. Условия, при которых усилие резания принимает величину ркр, являются критическими. Рассмотрим указанное взаимодействие лезвия резца с материалом.

При углублении лезвия в слой материала на его режущей кромке возникает разрушающее контактное напряжение ар, начинается процесс резания. На чашечный резец действуют следующие силы (рис. I): pní,j - сопротивление разрушению материала; рш-,ж - силы обжатия материалом; рсж - сопротивление слоя сжатию.

От нормальной силы N на фаске лезвия возникает сила трения:

т2 = nj;

где f=!g<p - коэффициент трения массы о материал лезвия; ц> - угол трения.

Силу N можно выразить через угол трения:

N = ylpL+

Аналогичная сила трения Т| возникает на другой грани лезвия от силы р„-,ж:

т,=р„ГШ- cos у/.

Горизонтальная проекция сил t¡ и т2 равна:

Т ! = Т, sin a=Pm-)M f cos у sin а.

T2=T2 cos y=V^L + Ccos<9 fcos y-где a - задний угол резца, у - передний угол резца.

В момент начала резания критическая сила ркр, приложенная к резцу, должна преодолеть сумму всех сил, действующих в горизонтальном направлении, т. е.:

в материал

Силу ррс1 можно определить как произведение площади кромки лезвия Ркр на разрушающее контактное напряжение ор:

где 6 - толщина лезвия; Д/ - длина лезвия.

Зависимость величин сил рсж и р„6ж, входящих в выражение (1), от других параметров процесса аналитически можно определить следующим образом.

„ о

Примем для упрощения задачи, что £сж — — .

Е

Рсж

Рост напряжения <7 = сж с увеличением есж отстает от роста си-F

лы рсж вследствие того, что с внедрением лезвия в слой при условии

ъ

"си,- <- (где ^ " толщина лезвия), площадь на которую действует сила рсж, растет по закону:

=А 1ИСЖ1{> /}.

Элементарную силу сжатия ¿Рсж, действующую со стороны столбика площадью (¿Г, длиной, равной единице, и шириной ск можно представить в виде:

Подставив значение ссж, получим:

к £

(1Р1.ж=Е—^~ ёКж1&Р; Рж кж. . =—А^.

п "о 2И

Таким образом, необходимая сила рсж для сжатия слоя фаской ножа, находится в квадратичной зависимости от величины Исж и графически представляет собой квадратичную параболу.

Если в вертикальном направлении относительная деформация равна еь то элементарная сила обжатия:

¿РоЛж^е^ЛЬ^

Относительную деформацию £| можно выразить известной зависимостью

Е/

где /л - коэффициент Пуассона.

Деформации в поперечном направлении здесь поглощаются главным образом за счёт уплотнения материала в слое.

Сила, обжимающая фаску,

р^=иу к А,

И • 2 И

Если учесть, что коэффициент Пуассона имеет малые значения, можно сказать, что р„лж составляет незначительную долю от величины рсж.

Подставляя значения всех сил, противодействующих ркр, получим значение последней для лезвия длиной Л/=/:

Е 1г.ж , ПЕ ¡С , 1Ек)ж _ . ,, „ [¡Е И1 , Л

Р=да+--+ ^--—+ /

V " 2 к 2 к

или, преобразуя, будем иметь:

Е к'

\

4к 2 И

Р* = + -Т^Т-ИХР + /яп2 /? + //(/ + соз2 р\. 2 п

90і

■iL

Neos/

N'

Рисунок 2 - Схема сил, возникающих на гранях клина, внедряемого в материал Для учета трения материала о фаски увеличим угол у клина на величину двух углов (р трения материала о фаски, таким образом, получая антифрикционный клин с углом у„=у+2<р (рис. 2). В дальнейших рассуждениях допускам, что угол (р и сила N нормального давления поверхности клина на материал неизменны при всех значениях угла у. Связь между силами И, воздействующими на материал фасками клина, и вызывающей их внешней силой Р', действующей в направлении перемещения, выражена уравнением:

(2)

У

где Neos— - нормальная к плоскости симметрии клина сила, раздвигающая материал при внедрении клина.

Полное усилие Р, необходимое для внедрения клина в материал, выражается уравнением:

Р = + 2N sin £ + INtgcp cos ^

(3)

где Р, - усилие, необходимое для внедрения клина без участия фасок;

У

Л/л/я— - совпадающая с направлением резания слагающая нормального давления фаски клина на материал без учета силы трения; Ntg<p -

сила в плоскости фаски, преодолевающая силу трения, а Ntg<pcos--

ее слагающая в направлении внедрения клина.

Однако как в уравнении (2), так и в (3), не учитывалось то обстоятельство, что с возрастанием угла у сила N возрастает пропорционально приращению ширины разреза при условии, что величина внедрения клина при этом одинакова. Уравнения (2) и (3) с учетом этого принимают вид:

Указанные уравнения хотя и не учитывают всех особенностей процесса резания лезвием, однако по существу отражают основную закономерность изменения усилия Р, необходимого для внедрения лезвия в материал. В них учтены наиболее важные факторы силового взаимодействия лезвия с материалом, хотя свойства материала не нашли отражение.

Существенное влияние на процесс формообразования среза оказывает скорость резания. Установлено, что при малых скоростях резания, соизмеримых или меньших, чем скорость распространения деформаций, разрушение материала происходит по слабым сечениям слоя, не совпадающим с плоскостью разреза, и, поэтому, срез получается не чистым. Чем значительнее скорость резания относительно скорости распространения деформации в материале, тем волна напряжений быстрее доходит до менее удаленных от среза слабых сечений в слое, и их разрушение происходит ближе к сечению разреза. Этим и объясняется более чистый срез. При значительных скоростях резания, разрушение слоя происходит вне зависимости от слабых сечений в слое только по поверхности разреза.

Для определения условия качественной обработки и значения величины скорости резания в зоне упругого поведения резины использовано условие:

где а - скорость движения упругой волны в упругом теле; Е=Е,+Е2 -мгновенный модуль упругости резины; р - плотность резины.

Максимальные скорости резания ограничиваются тепловыми про-

и

Р = Р, +2Nlg^sm^ + 2Ntg<psm~

Г

(4)

цессами на задней поверхности - наружной поверхности вращающегося резца, на которой происходит контакт с обрабатываемой поверхностью.

В третьей главе приведены конструкции разработанного оборудования для точения, а также экспериментальной установки.

Задачей разрабатываемого оборудования для точения валов является повышение производительности процесса механической обработки и качества обрабатываемой поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что приспособление содержит планетарную головку, состоящую из корпуса, выполненного в виде колеса, вала с водилом и трех сателлитов, на которых крепятся чашечные резцы.

Приспособление для точения валов, представленное на рисунке 3, состоит из рамы I, на которую крепится электродвигатель 2 и шпиндель 3. К шпинделю 3 приспособления крепится планетарная головка 4. На шпиндели планетарной головки устанавливаются три чашечных резца 5. Вращающиеся части приспособления закрыты защитными кожухами 6 и 7. Вращательное движение передается от электродвигателя 2 к шпинделю 3 посредством шкивов 8, 9 и клиновых ремней 10.

3

в

т.

П

22

7

ш

//

\ и«.-

Рисунок 3 - Приспособление для точения гуммированных валов

Планетарная головка для точения наружной цилиндрической поверхности вала, представленная на рисунке 4, содержит планетарное колесо 11, являющееся корпусом планетарной головки, в котором происходит обкат трех сателлитов 12, расположенных под углом 120° друг к другу и находящихся радиально на одной окружности. На сателлитах 12 установлены чашечные резцы 5, сателлиты 12 установлены в роликовые радианьно-упорные подшипники качения 13, которые располагаются между двумя одинаковыми дисками 14 и 15. Для предотвращения проворота водила относительно входного вала 16 в со-

единении вал-втулка установлены две призматические шпонки 18. Корпус планетарной головки 11 закреплен с основанием рамы 19 при помощи шести болтов 20. В основании 19 расположен шариковый подшипник качения 21, в который установлен входной вал 16.

.5

11 20

и.

20

12

Рисунок 4

Планетарная головка для точения наружной цилиндрической поверхности вала

Приспособление для точения валов с планетарной головкой работает следующим образом. Приспособление подводят к обрабатываемой наружной цилиндрической поверхности вала 22, которая вращается с угловой скоростью сод. Включают привод планетарной головки 4, который приводит во вращение входной вал 16 и водило. Водило приводит во вращение три сателлита 12, которые обкатываются по планетарному колесу 11, тем самым воспроизводится двойное вращение водила вокруг оси неподвижного планетарного колеса 11 с угловой скоростью сот и вращение сателлитов 12, с установленными на них чашечными резцами 5 вокруг собственной оси с угловой скоростью сои. При таком вращении чашечные резцы 5, представленные на рисунке 5, оси которых находятся на одной окружности, поочередно кратковременно входят в контакт с обрабатываемой поверхностью вала 22, вращающейся вокруг своей оси, и срезают слой материала в зоне контакта по траектории а - Ь - с.

^ я

Рисунок 5 - Схема работы приспособления

Разработанная конструкция приспособления для точения с планетарной головкой позволяет производить прерывистую обработку наружных цилиндрических поверхностей обрезинненых валов чашечными резцами, что в свою очередь повышает качество обработанной поверхности. Так же, за счет смены чашечных резцов во время обработки детали увеличивается стойкость инструмента.

Для проведения экспериментальных исследований было изго-

товлено специальное устройство, представленное на рисунке 6.

Рисунок 6 - Экспериментальное устройство Ротационный чашечный резец 1 устанавливают в шпинделе 2 устройства. Шпиндель 2 вращается электродвигателем 3 постоянного тока посредством плоскоременной передачи. На валу электродвигателя 3 установлен шкив 4. Шкив 4 соединен со шкивом 5 плоским ремнем 6. Шкив 5 установлен на валу 7 шпинделя 2. На валу 7 закреплен диск 8 с прорезью. Шпиндель 2 и электродвигатель 3 установлены на основание 9.

Для управления точностью обработки установлены фотоэлектрический датчик 10, аналогово-цифровой преобразователь, микропро-

цессор, цифро-аналоговый преобразователь, пульт управления 11. На пульте управления 11, представленном на рисунке 7, находится дисплей 12 и панель 13 с кнопками.

11 .12

» шшшшштн жн

Рисунок 7 - Пульт управления

Устройство для ротационного точения устанавливают на суппорт станка, как показано на рисунке 8. Заготовка приводится во вращение шпинделем станка, при этом она имеет угловую скорость соз. Ротационный чашечный резец I вращается шпинделем 2 устройства для ротационного точения. Его подводят к заготовке. Ротационный чашечный резец I имеет угловую скорость ши, которая является скоростью резания Ур. Обработку осуществляют путем перемещения ротационного чашечного резца I вдоль заготовки с подачей 5.

Рисунок 8 - Схема установки устройства на токарном станке

Определение скорости резания Ур осуществляется с помощью фотоэлектрического датчика 10. Фотоэлектрический датчик 10 сканирует поверхность диска 8 с прорезью, что позволяет определить число оборотов п шпинделя 2, и при помощи аналогово-цифрового преобразователя передает его значение на микропроцессор. Перед началом обработки вводится предварительно измеренный диаметр ротационного чашечного резца 1, указываемый в метрах. Так как электродвигатель 3 может регулироваться бесступенчато, подбирая необходимое число оборотов шпинделя 2 можно управлять скоростью резания.

Сила резания Рг рассчитывается по принципиальной схеме, представленной на рисунке 9. Микропроцессор по значениям силы тока /, напряжения и и скорости резания Ур рассчитывает силу резания Рг. Сила резания Рг может управляться путем регулирования силы тока I и напряжения II. После расчета силы резания Рг, скорости резания Ур, числа оборотов шпинделя 2 устройства и мощности затрачиваемой на процесс резания электродвигателем 3, с помощью цифро-аналогового преобразователя их значения выводятся на дисплей.

Рисунок 9 - Принципиальная схема расчета параметров

Так же разработан специальный инструмент - ротационный чашечный резец. В ротационном чашечном резце, представленном на рисунке 10, круговая режущая кромка образована пересечением его задней поверхности и передней поверхности, имеющей форму конуса, на задней поверхности резца нанесены зубцы.

Рисунок 10 - Ротационный чашечный резец

Ротационный чашечный резец 1 состоит из передней поверхности 2, выполненной на конической поверхности чашки резца I. Задняя коническая поверхность 3 является внутренней поверхностью чашки резца 1. На передней поверхности 2 чашки резца 1 выполнены канавки 4, которые образуют на режущей кромке 5, образованной передней 2 и задней 3 поверхностями, зубцы.

Результаты лабораторных испытаний (рис. 11), показали, что технология с применением оборудования и инструмента разработанной конструкции позволяет повысить производительность при обеспечении требуемого качества обработки.

ахгг /. л«/ охгг т. пл

ШП' I пи т'/гии

Рисунок 11 - Влияние режимов резания на производительность процесса и стойкость инструмента: а) 5=0,2 мм/об; б) *=0,2 мм; в)

У=120 м/мин

В четвертой главе рассмотрены вопросы окончательной механической обработки валов. Установлены основные направления интенсификации процесса механической обработки. Определены рациональные режимы резания.

Рассмотренная планетарная головка может использоваться и для шлифования наружной цилиндрической поверхности вала. Для этого необходимо сменить её пространственное ориентирование и установить на сателлиты торцевые шлифовальные круги, как показано на рисунке 12.

Предлагаемая конструкция планетарной головки позволяет производить прерывистую обработку наружных цилиндрических поверхностей обрезинненых валов тарельчатыми кругами, что в свою очередь повышает качество обработанной поверхности.

Результаты лабораторных испытаний (рис. 13-15), показали, что технология с применением разработанного оборудования позволяет повысить производительность процесса шлифования при обеспечении требуемого качества обработки.

Рисунок 12 - Планетарная головка для шлифования наружной цилиндрической поверхности вала В пятой главе рассмотрены вопросы проектирования технологического процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.

Приведены рекомендации, позволяющие наиболее рационально использовать предложенную схему точения и шлифования резины, а также экономическое обоснование предлагаемых вариантов.

о. ч

т /пм |

ЯК?! ХЮ

О Я Я Я V,. п/гш

Рисунок 13 - Зависимость съема материала и удельной производительности от скорости вращения детали (Укр=35 м/с; $пр=25 мм/об; ¿=0,5 мм)

О V Я го 25 30 5,'П/а)

Рисунок 15 - Зависимость съема материала и удельной производительности от продольной подачи Укр=35 м/с; Уд=30 м/мин; /=0,8 мин

¿чихтлъ

С V 20 X! Ш 07 / тн

Рисунок 14 - Зависимость съема материала и удельной производительности от времени работы абразивных инструментов (Укр=35 м/с;

Уд=30 м/мнн; /=1,2 мин; 57|/?=15 мм/об)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе изложены научно-обоснованные технические и технологические разработки, обеспечивающие решение важной прикладной задачи, состоящей в повышении производительности обработки гуммированных валов и качества их изготовления.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Анализ технологии изготовления гуммированных валов бумагоделательных машин показал, что существующие методы токарной обработки и шлифования, особенно валов, облицованных мягкой резиной, исчерпали резервы повышения производительности процесса и качества обработанных поверхностей известными способами.

2. Повысить производительность и качество механической обработки гуммированных валов можно путем применения разработанного оборудования с планетарной головкой.

3. Результаты теоретических исследований условий стружкооб-разования позволили определить критерии назначения скорости резания, основного параметра режима обработки, а именно, скорость вращения резца и шлифовального круга должна быть больше скорости движения упругой волны в резине. Со стороны максимальных скоростей ограничением служит температура, развивающаяся в зоне резания или в зоне контакта резца и детали.

4. Исследованием стружкообразования, геометрических и кинематических параметров разработанного инструмента, режимов резания и других условий точения и их влияния на технологические показатели обработки гуммированных валов доказано преимущество предложенного инструмента.

5. Характерной особенностью разработанного метода точения является принудительное вращение чашечного резца, установленного на планетарную головку специального приспособления. В работе всесторонне изучено влияние скорости вращения резца в процессе резания резины на производительность и качество обработки. Установлено, что эффективность стружкоотделения повышается с увеличением скорости вращения резца до 45 м/с.

6. Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано, что технологические показатели при шлифовании резины эль-боровыми кругами, установленными на шлифовальную головку, более высокие по сравнению с обработкой обычными шлифовальными кругами. Например, стойкость инструмента выше в 20...80 раз, а шероховатость в 2...3 раза меньше, теплонапряженность процесса более низкая, что в итоге существенно повышает производительность обработки.

7. Конструкции оборудования и инструмента защищены девятью патентами Российской Федерации на полезные модели.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Использование реологических моделей для моделирования вязкоупругого поведения резины// Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2008. -№2(38).-С.21-23.

2. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф., Шкляева М.О. Приспособление для точения деталей, изготовленных или облицованных упруго-вязкими материалами// Интеллектуальные системы в производстве. -2011. - №1(17). - С. 132-135.

3. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Исследование тепловых явлений при шлифовании резины// Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2011. - №1(49). - С. 38-39.

Публикации в других изданиях:

4. Мкртчян А.Ф. Использование реологических моделей для моделирования вязкоупругого поведения резины в зоне резания// Материалы научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении». - Ижевск, ГОУ ВПО «Иж-ГТУ», 2005-С. 29-31.

5. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Исследование влияния продольной подачи, скорости вращения детали и глубины резания на производительность чистовой механической обработки и шероховатость поверхности валов облицованных резиной// Материалы научно тех-

нической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении». - Ижевск, ГОУ ВПО «ИжГТУ», 2005 - С. 3537.

6. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Разработка структуры САПР технологического процесса механической обработки обрезиненных валов бумагоделательных машин// Интеллектуальные системы в производстве. - 2007. - №2(10). - С. 195-197.

7. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Выбор схемы резания при черновой механической обработке// Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России». - Ижевск, ГОУ ВПО «ИжГТУ», 2008 - С. 151154.

8. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Система автоматизированного формирования набора чашечных алмазных шлифовальных кругов для обработки крупногабаритных обрезиненных валов бумагоделательных машин// Материалы Всероссийской научно технической конференции «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России». -Ижевск, ГОУ ВПО «ИжГТУ», 2008 - С. 155-157.

9. Музафаров P.C., Мкртчян А.ф. Влияние молекулярного строения резины на процесс релаксации при механической обработке гуммированных деталей машин// Интеллектуальные системы в производстве.-2008.-№1(11). - С. 56-58.

10. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Исследование видов изнашива-4 ния лезвия при обработке вязкоупругих неметаллических материалов//

Интеллектуальные системы в производстве. - 2008. - №1(11). - С. 5963.

11. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Исследование влияния угла jîi-точки лезвия на усилие резания// Интеллектуальные системы и производстве. - 2008. - №2(12). - С. 85-88.

12. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф., Кузьмин C.B. Силовое взаимодействие лезвия в момент начала резания при обработке неметаллических материалов// Интеллектуальные системы в производстве. - 2008. -№2(12).-С. 144-148.

13. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф., Голуб Т.Ю. Силовое взаимодействие лезвия с неметаллическим материалом в момент начала резания при ротационном точении чашечным резцом// Интеллектуальные системы в производстве. - 2009. - №2(14). - С. 46-50.

14. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф., Голуб Т.Ю., Кузьмин C.B. Специальное приспособление для ротационного точения деталей типа вал, облицованных неметаллическими материалами// Интеллектуальные системы в производстве. - 2009. - №2(14). - С. 169-173.

15. Мкртчян А.Ф., Голуб Т.Ю. Критерии прочности изотропных

неметаллических материалов// Успехи современного естествознания.

- 2009. - №9 - С. 75-77.

16. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф., Шкляева М.О. Разработка приспособления для повышения качества токарной обработки цилиндрических поверхностей гуммированных деталей машин// Материалы электронной научно-технической конференции «Автомобиле-и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчёт и технологии ремонта и производства». - Российская Академия Естествознания. -http://www.rae.ru/artticle.

17. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Приспособление для обработки обрезиненных валов бумагоделательных машин// Материалы 4-ой Международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии». - Липецк, Издательский центр «Гравис», 2011 - С. 52-56.

18. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Высокопроизводительное оборудование для точения обрезиненных валов бумагоделательных машин// Материалы 13-ой Международной научно-техническая конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении». -Брянск, БГИТА, 2011 - С. 74-77.

19. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Геометрия режущего инструмента и его износ при точении резины// Материалы 12-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки». - Москва, Издательство «Спутник +», 2011 - С. 479-483.

20. Музафаров P.C., Мкртчян А.Ф. Ротационные резцы для обработки обрезиненных валов бумагоделательных машин// Материалы 6-ой Всероссийской конференции-семинара с международным участием «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы». - Самара, ГОУВПО «Самарский государственный технический университет», 2011 - С. 30-32.

21. Лагунов В.А., Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C.Патент на полезную модель № 94886// Ротационный чашечный резец - дата публикации 12.05.2010.

22. Лагунов В.А., Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 95585// Планетарная головка для шлифования - дата публикации 10.06.2010.

23. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 97955// Ротационный резец - дата публикации 27.09.2010.

24. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 98958// Устройство для точения деталей из упруговязких материалов

- дата публикации 10.11.2010.

25. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C., Русанов И.В., Шкляева М.О.

Патент на полезную модель № 97953// Приспособление для точения цилиндрических гуммированных деталей - дата публикации

27.09.2010.

26. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 100933// Устройство для ротационного точения - дата публикации

10.01.2011.

27. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 101953// Приспособление для точения валов - дата публикации 10.02.2011.

28. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 101661// Устройство для обработки обрезиненных валов - дата публикации 27.01.2011.

29. Мкртчян А.Ф., Музафаров P.C. Патент на полезную модель № 104880//Резец-дата публикации 27.05.2011.

30. Мкртчян А.Ф., Шитова Т.В., Каракулова М.Л. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010617065// Расчёт фасонной фрезы - дата регистрации 22.11.2010.

31. Мкртчян А.Ф., Шитова Т.В., Каракулова МЛ. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010617064// Расчёт фасонного резца - дата регистрации 22.11.2010.

Мкртчян Артем Фурманович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

«Разработка и исследование новых конструкций технологического оборудования для механической обработки гуммированных деталей бумагоделательных машин»

Подписано в печать ^-"Ч- Заказ № Тираж ЮОэкз.

Бумага типографская_Формат 60*84/16_

ИжГТУ, 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7.

12-378

2010281208

61 12-5/1643

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МКРТЧЯН АРТЕМ ФУРМАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГУММИРОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ

МАШИН

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель канд. техн. наук, доцент Р.С. Музафаров

ИЖЕВСК-2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................... 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ............... 9

1.1. Назначение гуммированных валов в бумагоделательных машинах и требования, предъявляемые к их формообразующим поверхностям............... 9

1.2. Физико-механические свойства резины, применяемой в бумагоделательных машинах......................... .................................. 11

1.3. Особенности токарной обработки гуммированных валов бумагоделательных машин............................................................. 17

1.4. Особенности шлифования гуммированных валов бумагоделательных машин..................................................................................... 22

1.5.Выюдыипостжовказадаи<хледовани я.......................................... 27

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГУММИРОВАННЫХ ВАЛОВ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН.......................................................................................... 29

2.1. Особенности стружкообразования и износа инструмента при механической обработке гуммированных валов бумагоделательных машин..................................................................................... 29

2.2. Определение сил взаимодействия режущего лезвия и инструмента с обрабатываемым вязкоупрупим материалом.......................................... 35

2.3. Природа вязкоупругого поведения резины...................................... 41

2.4. Использование реологических моделей для моделирования вязкоупругого поведения резины в зоне резания при обработке гуммированных валов бумагоделательных машин............................................................. 46

2.5. Определение области рациональной скорости резания резины при обработке гуммированных валов бумагоделательных машин..................... 56

2.6. Критерии прочности изотропных неметаллических материалов............... 60

2.7. Выводы по второй главе........................................................... 62

ГЛАВА 3. ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЧЕРНОВОЙ ЛЕЗВИЙНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГУММИРОВАННЫХ ВАЛОВ БУМАГОДДЛАТЕЛЬНЬГХ МАШИН.......................................... 63

3.1. Режимы резания, геометрия инструмента и его износ при точении гуммированных валов бумагоделательных машин, облицованных мягкой

резинои....................................................................................

3.2. Повышение эффективности токарной обработки гуммированных валов бумагоделательных машин............................................................. 69

3.3. Оборудование для высокопроизводительной токарной обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.................................. 72

3.4. Инструмент для высокопроизюдительной токарной обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.................................. 86

3.5. Выбор схемы резания и конструктивных параметров режущего инструмента.............................................................................. 90

3.6. Влияние режимов резания на качество обработанной поверхности гуммированных валов бумагоделательных машин.................................. 94

3.7. Исследование стойкости инструмента........................................... 96

3.8. Выводы по третьей главе.......................................................... 105

ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ПГОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЧИСТОВОЙ АБРАЗИВНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГУММИРОВАННЫХ ВАЛОВ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН........................................... 106

4.1. Исследование основных закономерностей чистовой обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.................................. 106

4.2. Исследование влияния скорости резания на силы резания при шлифовании гуммированных валов бумагоделательных машин.................. 109

4.3. Оборудование для высокопроизводительной абразивной обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.................................. 113

4.4. Исследование силы резания при шлифовании гуммированных валов

бумагоделательных машин..........................................................................................................................116

4.5. Исследование произюдительносш шлифования гуммированных валов бумагоделательных машин..........................................................................................................................117

4.6. Исследование шероховатости обработанной поверхности........................................121

4.7. Исследование тепловых явлений при шлифовании гуммированных валов бумагоделательных машин..........................................................................................................................124

4.8. Выводы по четвертой главе..............................................................................................................128

Глава5.РЕАЛИЗАЦИЯРЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ........................ 129

5.1. Система автоматизированного формирования набора тарельчатых шлифовальных кругов для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин............................................................. 129

5.2. Разработка структуры САПР технологического процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин..................... 133

5.3. Расчет экономической эффективности применения разработанного оборудования............................................................................. 136

5.4. Выводы по пятой главе............................................................. 143

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ,

ЛИТЕРАТУРА...........

ПРИЛОЖЕНИЯ.........

144 146 159

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной полиграфической техники предъявляет возрастающие требования к качеству продукции, выпускаемой целлюлозно-бумажной промышленностью.

Для выполнения этих требований необходимо применение высококачественных бумагоделательных машин. Качество бумагоделательных машин определяется оборудованием, применяемым в технологическом процессе изготовления деталей машин. Поэтому совершенствование технологических процессов, обеспечивающих высокое качество и производительность обработки, и разработка нового оборудования, является важной народнохозяйственной задачей.

В первую очередь это относится к оборудованию, используемому в процессе обработки, при которой формируется поверхностный слой формообразующих деталей, определяющих эксплуатационные свойства изделия в целом. Особенно актуальна эта задача при обработке рабочих поверхностей гуммированных валов бумагоделательных машин. От качества изготовления гуммированных валов и их износостойкости зависит качество выпускаемой бумаги по таким показателям, как равномерность, однородность и гладкость, а также производительность машин, определяемая скоростью схода бумаги и временем простоев, связанных с заменой гуммированных валов.

В отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют систематизированные сведения о механической обработке валов, покрытых различными марками резины. В тоже время практика механической обработки требует применения оборудования, инструмента и оптимальных режимов для изготовления гуммированных валов. В этой связи разработка основ высокопроизводительной механической обработки гуммированных валов на базе новых технических решений представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.

В свете этих задач автором поставлена цель - провести теоретические и экспериментальные исследования в области повышения эффективности обработки гуммированных валов при предварительной операции - точением и окончательной - шлифованием путём применения специального высокопроизводительного оборудования, формообразующего инструмента на каждой операции и разработать на этой основе рекомендации для внедрения результатов исследований в производство.

В данной работе на основе комплексного изучения физических явлений в зоне резания решен вопрос о наиболее производительных видах точения при предварительной обработке поверхностей гуммированных валов, а при шлифовании - обоснованы пути управления качеством поверхностного слоя окончательно обработанного обрезиненного слоя детали.

Объектом исследования является процесс механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин. Предметом исследования является высокопроизводительное оборудование для точения и шлифования формообразующих поверхностей валов бумагоделательных машин, облицованных различными марками резины.

Работа выполнена на основе теоретических исследований с использованием соответствующих разделов и основ технологии машиностроения, теплофизики процессов точения и шлифования, теории резания и шлифования, с применением средств вычислительной техники, математического описания, эмпирических зависимостей технологических показателей процессов обработки, с проведением экспериментальных исследований в лабораторных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры.

Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкциях экспериментальных образцов оборудования для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, экспериментальной проверкой в лабораторных условиях.

Полученные в работе результаты позволили разработать технологический процесс обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, обеспечивающий необходимые требования к деталям на стадии предварительной и окончательной обработки.

Разработаны конструкции оборудования для точения и шлифования, инструменты, позволяющие вести обработку на токарных и шлифовальных станках.

В первой главе рассмотрены конструкции гуммированных валов бумагоделательных машин, основные физико-механические свойства резины, применяемой в их производстве. Также дан анализ особенностей механической обработки при точении и шлифовании гуммированных валов. Сформулирована цель и задачи исследования.

Во второй главе проведены теоретические исследования основных закономерностей процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин.

В третьей главе приведены конструкции разработанного оборудования для точения, а также экспериментальной установки.

Разработанная конструкция приспособления для точения с планетарной головкой позволяет производить прерывистую обработку наружных цилиндрических поверхностей обрезинненых валов чашечными резцами, что в свою очередь повышает производительность процесса обработки и качество обработанной поверхности. Так же, за счет смены инструмента во время обработки детали, увеличивается его стойкость. Проведены экспериментальные исследования и определены рациональные геометрические параметры инструмента и режимы резания.

ТЛ с» о чу

В четвертой главе рассмотрены вопросы окончательной механической обработки гуммированных валов, приведена конструкция специального приспособления с тарельчатыми эльборовыми кругами. Установлены основные направления интенсификации процесса чистовой механической обработки.

В пятой главе рассмотрены вопросы применения результатов полученных в ходе исследования. Разработана структура САПР автоматизированного формирования набора тарельчатых шлифовальных кругов для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин. Приведена функциональная модель структуры САПР технологического процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин. Определен экономический эффект от применения разработанной конструкции оборудования.

В работе представлены результаты лабораторных испытаний, доказавшие, что технология с применением оборудования и инструментов, разработанных конструкций, позволяет повысить производительность при обеспечении требуемого качества обработки.

Практическая и научная ценность результатов подтверждена девятью патентами РФ на полезную модель.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Назначение гуммированных валов в бумагоделательных машинах и

требования, предъявляемые к их формообразующим поверхностям

Каждая бумагоделательная машина имеет большое количество различных валов, выполняющих самые разнообразные функции. В среднем на одной бумагоделательной машине устанавливается от 200 до 400 валов в различных исполнениях, как по размерам, так и по видам покрытий. Валы, работающие в мокрой части машины, покрывают медью, резиной, нержавеющей сталью, а валы, работающие в сухой части, изготавливают обычно из черных металлов без покрытий. По конструкции валы сходны между собой рабочими поверхностями и отличаются в основном размерами и конфигурацией.

Обрезиненные валы в бумагоделательных машинах применяются в целях обеспечения необходимых технологических условий изготовления бумаги. Резина исполняет роль антикоррозийного покрытия. По своему назначению валы разделяются на следующие группы: прессовые мокрых прессов, прессовые горячих прессов, прижимные валы отсасывающих валов и сукномоечные, сукноведущие, сетковедущие, регистровые, шиберные, грунтовальные и так далее. По мере перехода от сеточных частей к прессовым и сушильным частям, бумажное полотно обезвоживается и прочность его возрастает. В связи с этим для упрочнения полотна и дополнительного обезвоживания его по ходу машины, увеличивается удельная погрузка на прессе от 295 до 785 Н/см. Соответственно твердость резиновых покрытий валов повышается по ходу бумажного полотна [91]. Мягкое резиновое покрытие предназначено для увеличения ширины площадки контакта между валами. При этом уменьшается давление на бумажное полотно, и устраняется его раздавливание. Неточность геометрических форм деталей и высокая шероховатость рабочей поверхности, которая соприкасается с бумажным

полотном, отрицательно влияет на равномерность уплотнения бумаги и её обезвоживание. Например, ввиду малой толщины, незначительная эксцентричность вала приводит к неодинаковому уплотнению бумаги. Овал на валах или неконцентричность рабочей части вала вызывает вибрацию при работе батареи валов, что ведет к неодинаковой гладкости бумаги. Чтобы избежать отмеченных недостатков, устанавливают жесткие допуски на погрешности геометрических форм.

В таблице 1.1 приведены сводные данные о применении гуммированных валов в бумагоделательной машине и требования, предъявляемые к ним [28].

Таблица 1.1- Область применения резиновых покрытий в бумагоделательных машинах

№п/п Наименование валов Наименование Допускаемые Допускаемые отклонения

резины отклонения, см вдоль оси, см

1 I пресса сульфишые 4530 ±0,007 ±0,004

2 П пресса бумага 4607 п_ п

3 Ш пресса 4641 и__ _и

4 I пресса сульфишые 4607 _и_ _и

5 П пресса бумага 4641 _и_ и

6 Ш пресса 4641 _н_ ±0,005

7 Гауч-пресс и грудные 1703 0,008 0,005

8 Сукномоечные 4530 rt _п

9 Шаберные и сукномоечные 4641 п _и

10 Прижимные д ля гауч- 1703 0,015 0,01

прессов

11 I пресса 4641 ±0,008 ±0,005

12 П пресса 1703 ±0,008 ±0,005

Общая толщина резиновой облицовки для всех валов не должна превышать 25 мм и быть не менее 7 мм, кроме валов с твердой облицовкой, у которых толщина обкладки не должна превышать 15 мм и быть не менее 10 мм. На резиновой облицовке всех валов должна быть снята фаска шириной 5 мм с обеих сторон. Разница в диаметрах облицовки в середине вала и на концах его не должна превышать 1 мм, за исключением нижних валов гауч-прессов и грудных валов, у которых разница в диаметрах в середине и в конце вала не должна превышать 0,5 мм.

Общий вид некоторых гуммированных валов приведен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Конструкция гуммированных валов, применяемых в

бумагоделательных машинах: 1 - обрезиненная поверхность; 2 - патрон; 3 - цапфа; 4 - карман

1.2. Физико-механические свойства резины, применяемой в бумагоделательных машинах

Главной особенностью резины является возможность создания на ее основе ряда модифицированных вариантов с заданными свойствами, наиболее полно отвечающих характеру и условиям работы частей бумагоделательных машин. Весьма существенным является и то, что при изготовлении валов специального назначения с обрезиненной поверхностью имеет место совмещение технологического процесса формирования изделия и конструкции.

Валы, облицованные резиной с различными свойствами, находят широкое применение, кроме бумагоделательных машин, в полиграфических машинах, космической технике и ряде других устройств.

Общим для всех этих изделий является то, что они имеют обрезиненную рабочую поверхность материалом, исходным сырьем для которого является каучук, который в чистом виде не может обеспечивать требования, предъявляемые к резиновым покрытиям. Для придания каучуку дополнительных свойств, к нему добавляют различные химические вещества -ингредиенты [91].

На резиновые изделия, применяемые в машинах, воздействуют химически активные газы, жидкости, разного вида излучения, статические и динамические нагрузки. Вследствие этого для изготовления резиновых технических изделий (РТИ) применяется широкий ассортимент каучуков. В зависимости от свойств и областей применения можно выделить каучук