автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и внедрение способа ротационной правки деталей типа дисков

Введение

Глава I. Анализ состояния вопроса

1.1. Анализ существующих способов правки и оценка их технологических возможностей

1.2. Влияние остаточной деформации ведомых дисков на надежность муфт сцепления тракторных и комбайновых двигателей.

1.3. Анализ существующей технологии изготовления ведомых дисков муфт сцепления

1.4. Выводы.

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса правки ведомых дисков муфт сцепления

2.1. Теоретические основы правки деталей типа дисков.

2.2. Исследование процесса правки дисков при знакопостоянном и знакопеременном'нагружении

2.3. Разработка способа ротационной правки дисков

2.4. Выводы.

Глава 3. Исследование способа ротационной правки ведомых дисков муфт сцепления

3.1. Разработка специального оборудования для реализации способа ротационной правки

3.2. Исследование ротационной правки типоразмер-ного ряда ведомых дисков.

3.3. Определение параметров процесса ротационной правки типоразмерного ряда ведомых дисков

3.4. Перспективы применения разработанного спо

Глава 4. Исследование влияния ротационной правки на эксплуатационные характеристики ведомых дисков муфт сцепления

4.1. Исследование влияния величины торцевого биения на эксплуатационные характеристики ведомых соба ротационной правки . 3.5. Выводы дисков муфт сцепления

4.2. Исследование влияния неплоскостности на эксплуатационные характеристики ведомых дисков муфт сцепления

4.3. Эксплуатационные испытания

4.4. Экономический эффект от внедрения процесса ротационной правки ведомых дисков муфт сцепления

4.5. Выводы.

Проблема повышения качества и надежности сельскохозяйственной техники не может быть успешно решена без обеспечения в условиях эксплуатации безотказности работы всех агрегатов и систем. Для решения поставленных задач необходимо проведение научных исследований и производственных испытаний по ряду наиболее ответственных узлов и деталей. Актуальность этих задач особо подчеркнута в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР „О мерах по дальнейшему повышению технического уровня и качества машин и оборудования для сельского хозяйства, улучшению использования, увеличению производства и поставок их в 1983-1990 годах" С1И.

Опыт эксплуатации показывает, что наиболее низкую наработку до отказа имеют муфты сцепления тракторов. Из-за низкой износостойкости ведомых дисков нормированный срок службы на них не назначается и диктуется заменой при отказе, т.е. аварийном выходе из строя. Устранение последствий отказа тракторной техники по указанной причине требует значительных трудозатрат, связанных с частичной разборкой тракторов.

Износостойкость ведомых дисков муфт сцепления зависит от величины их торцевого биения и отклонения от плоскостности. Остаточная деформация ведомых дисков приводит к уменьшению их иэффективной" поверхности контакта с ведущими дисками, увеличению удельных нагрузок на накладки и, соответственно, перегреву, ускоренному истиранию и выходу из строя последних.

Повышение надежности дисков за счет уменьшения их торцевого биения и неплоскостности при обеспечении стабильности геометрических параметров является эффективным мероприятием по снижению затрат на эксплуатацию сельскохозяйственной техники.

Существующая технология изготовления дисков, включающая вырубку стального полотна из листового материала, термоправку, приклепывание фрикционных элементов и ступицы с последующей ручной правкой в сборе, обеспечивает неплоскостность в пределах О,5.1,7 мм и биение в диапазоне 0,5.2,5 мм при требуемых значениях этих параметров 0,5 и 0,85 мм соответственно. Операция ручной правки не гарантирует размерную стабильность дисков, так как не обеспечивает снятие остаточных макронапряжений в материале дисков. Еще более низкие показатели точности наблюдаются при восстановлении дисков на ремонтных предприятиях, ввиду чего межремонтный ресурс дисков ниже их наработки до первого отказа.

В связи с этим снижение торцевого биения и неплоскостности ведомых дисков и обеспечение стабильности их геометрических параметров при хранении и эксплуатации являются одним из основных источников повышения надежности не только муфт сцепления, но и тракторов в целом.

До недавнего времени в отечественной и зарубежной практике отсутствовали способы правки давлением деталей типа дисков, обеспечивающие эффективное решение указанной проблемы.

В связи с этим цель диссертационной работы преследует разработку и внедрение новых способов правки, обеспечивающих достижение высокой точности размеров и формы, а также стабильности геометрических параметров дисков, обусловливающих в общем случае повышение безотказности работы тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Решение поставленной задачи имеет важное народнохозяйственное значение.

В основу настоящей работы положены результаты теоретических и экспериментальных разработок, проведенных автором на кафедре „Машины и технология обработки металлов давлением" Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института и в научно-исследовательской лаборатории новых методов обработки

Минского проектно-конструкторского технологического института Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Минского проектно-конструкторского технологического института зам. директора по научной работе Антонюку В.Е., зав. отделом Игудесма-ну P.E., зам. зав. отделом Самосейко А.П., зав. отделом Червя-кову О.И., вед. инженеру Сосонкину А.Г. и главному конструктору проектов Седуну Л.И. за помощь в проведении ряда совместных работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена малоэффективноеть операции ручной правки ведомых дисков муфт сцепления, являющейся обязательной в традиционной технологии изготовления дисков.

2. Дан анализ напряженно-деформированного состояния рабочего полотна диска, предложены зависимости для определения деформирующего усилия и утла отклонения оси ступицы при локальном пластическом изгибе. Установлено, что наиболее предпочтительным является способ правки, предусматривающий сочетание в локальном очаге деформации, реализуемом при ротационной обработке, знакопеременного изгиба диска в радиальном и тангенциальном направлениях.

3. Разработан принципиально новый способ ротационной правки (а.с. № 529872) путем возбуждения в полотне диска бегущей волны деформации, обеспечивающий изготовление дисков с торцевым биением в диапазоне 0,3.О,8 мм и неплоскостностью в пределах 0,1.0,5 мм при гарантированном снятии остаточных напряжений первого рода и обеспечении размерной стабильности полученных геометрических параметров.

4. Проведены исследования деформаций при ротационной правке и выполнен расчет напряжений, возникающих в полотне диска. Опреде:-лены оптимальные режимы способа, установлено, что процесс правки протекает при упрутопластическом деформировании материала диска.

5. Разработаны способы ротационной правки дисков с кручением (положительное решение ВНИИГПЭ по заявке 16 3700665/25-27 от 17,01.85 г.), а также с локальным приложением сжимающих диск сил и дополнительной фиксацией ступицы от осевого перемещения.

6. Создана гамма установок для ротационной правки ведомых дисков, рекомендуемая к широкому производственному внедрению. Оригинальность разработанных конструктивных решений подтверждена авторскими свидетельствами №№ 660750 и 721158.

7. Проведены стендовые и эксплуатационные испытания, которые показали, что способ ротационной правки обеспечивает 30 процентное повышение средней наработки до отказа ведомых дисков муфт сцепления в условиях рядовой эксплуатации тракторов и другой сельскохозяйственной техники.

8. Разработанный способ ротационной правки по а.с. № 529872 и специальные установки внедрены на Ровенском заводе тракторных запасных частей, Чебоксарском агрегатном заводе, Тульчинском спецотделении "Сельхозтехники", Волгоградском, Могилевском и Сиверских ремонтных заводах с народнохозяйственным экономическим эффектом 9186,0 тыс. руб.

1. Соколовский В.В. Теория пластичности. - М.: Высшая школа,1969, - 608 с.

2. Целиков А.И. Механизмы прокатных станов. - М.: Машгиз,1946.- 272 с.

3. Целиков А.И., Смирнов В.В. Прокатные станы. - М.: Металлургиздат, 1958. - 432 с.

4. Ренне И.П. Пластический изгиб листовой заготовки. - ТрудыТульского механического института, М., 1950, вып.4., с.146-162.

5. Ренне И.П. Изменение толщины листовой заготовки при чистомизгибе. - Труды Тульского механического института, М., 1950, вып.4., с.163-176.

6. Ренне И.П. Усилие, потребное при гибке в У-образных штампах.- Вестник машиностроения, 1954, Ih 9, с.51-56.

7. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. - М.: Машиностроение, 1977. - 278 с.

8. Попов Е.А., Вершинин В.И. Определение кривизны участка свободного изгиба при последующей вытяжке. - В кн.: Машины и технология обработки металлов давлением. М., Шшиностроение, 1967, (МВТУ), с.106-122.

9. Попов Е.А. Величина изгибающего момента при вытяжке. - В кн.:Машины и технология обработки металлов давлением. М., Машгиз, 1953, (МВТУ), с.95-99.

10. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - I.:Машиностроение, I97I. - 782 с.

11. Романовский В.П. Деформации и минимальные радиусы при пластическом изгибе. - Вестник машиностроения, 1949, № 12, с.25-29.

12. Романовский В.П. О пластическом изгибе. - Заводская лаборатория, 1948, № 12, C.I456-I46I.

13. Романовский В.П. О пластическом изгибе. - Заводская лаборатория, 1949, }Ь 12, C.I465-I469.

14. Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей.- М.: Машиностроение, 1973. 240 с.

15. Мошнин Е.Н. Гибка и правка на ротационных машинах. - М.:Машиностроение, 1967. - 272 с.

16. Мошнин Е.Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах. - М.: Машгиз, 1959. - 360 с.

17. Мошнин Е.Н. Гибочные и правильные машины. - М.: Машгиз,1956. - 252 с.

18. Слоним А.З., Сонин А.Л. Правка листового и сортового металла(технология и оборудование). - М,: Металлургия, I98I. -232 с.

19. Сахненко Б.Л, Холодная гибка и правка деталей. - К. - М.:Машгиз, I95I. - 140 с.

20. Пастернак Н.А. Исследование холодной и горячей правки металла. - М.: Машгиз, 1953. - 100 с.

21. Современные способы правки металлических полос и машины дляних. Обзор / Г.С.Ройзман, А.П.Тимофеева, Ю.Н.Верзилов и др. - М,: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1974. - 53 с.

22. Слоним А.З., Сонин А.Л. Современное оборудование для правкиметалла в СССР и за рубежом. Обзор. - М.: НИИинформтяжмаш, 1969. - 58 с.

23. Семененко Ю.Л. Машины для правки проката. - М,: Металлургиздат, I96I. - 209 с.

24. Крылов А.И., Мансуров И.З. Правильно-растяжные машины.- М.: НИИМаш, 1969. - 71 с.

25. Северденко В.П., Пасечный А. Металл для листовой штамповки, - Мн.: АН БССР, I96I. - 273 с.

26. Справочник технолога / М.А.Барановский, А.М.Дмитрович,Н.Г.Интяков и др. - Мн.: Беларусь, 1966. - 552 с.

27. Ракошиц Г.С, Кузьминцев В.Н. Машинная правка проката поковок и деталей. - М.: Высшая школа, 1983. - 199 с.

28. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.

29. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке давлением. Пер. с англ. - М,: Машиностроение, 1969. - 503 с.

30. Губкин СИ. Пластическая деформация металлов. В 3-х т. -М.:Металлургиздат, I960, т.1.- 376 с , т.2.- 416 с , т.З. 306 с.

31. Кузмак Е.М. Основы технологии аппаратостроения. - М.: Недра, 1967. - 468 с.

32. Фанштейн В.М. Оборудование для правки растяжением стальныхполос за рубежом. Обзор. - М.: Черметинформация, I98I, ВЫП.1. - 45 с.

33. А.с. 552129 (СССР). Способ обработки полосы перед подачейее в прокатный стан / Н.И.Крылов, Н.Ф.Морозов, Б.В.Попов и др. - Опубл. в Б.И., 1977, № 12.

34. А.с. 483168 (СССР). Устройство для правки / Н.И.Крылов,Б.В.Попов, А.З.Слоним и др. - Опубл. в Б.И., 1975, 1Р. 33.

35. А.с. 524583 (СССР). Устройство для правки / Н.И.Крылов,Б.В.Попов, А.З.Слоним и др. - Опубл. в Б.И., 1976, № 30.

36. А.с. 510290 (СССР). Устройство для правки / Н.И.Крылов,Б.В.Попов, А.З.Слоним и др. - Опубл. в Б.И,, 1976, В 14.

37. Исследование процесса правки закаленных гладких и шлицевыхвалов трактора МТЗ-82 с целью повышения их точности. Заключительный отчет Минского Ж Т И по теме Ш-12/18-82, Мн., 1983. - 58 с.

38. Иванов М.В,, Поволяев А., Мещеряков B.C. Правильный прессс программным управлением. Кузнечночптамповочное производство, I98I, № 4, с.24-27.

39. Давиденков Н.Н., Марковец М.П., Тимофеева М.Н. О природе коробления после пластического изгиба. - Журнал технической физики, I95I, т.XXI, вып. 2, с.178-186.

40. Подзей А.В. и др. Технологические остаточные напряжения.М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.

41. Северденко В.П., Гурский Л.И. Структура в объеме и на поверхности прокатанных материалов. - Мн.; Наука и техника, 1972. - 308 с.

42. Северденко В.П. Теория обработки металлов давлением. - ГЛн.:Высшая школа, 1966, - 224 с.

43. Влияние размеров на прочностные характеристики деталей, подвергаемых правке после термообработки /А.П. Жигун, А.В. Скобло, А. Колосов и др. - Технология автомобилестроения, 1978, № 8, с.13-16.

44. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций. Пер. с англ. - М.:Атомиздат, 1972. - 600 с.

45. Cdirgil VeiroH siress--A-Liner sim^hienlnQ And s^illzlng^equipmeni.-M^cblnetyAhdProducUoh engineering jSjurie, i973^

46. Патент В I3256II (Великобритания), 1973.

47. НоБополоцкий В.А. О правке деталей радиоактивным излучением.- Труды Николаевского кораблестроительного института, 1973, вып. 67, с.105-106.

48. Шалаев A.M. Радиационно-стимулированная диффузия в металлах- М.: Атомиздат, 1972, - 148 с.

49. Борисов Г. О развитии теоретических основ повышения долговечности фрикционных узлов. - Труды БАТИ, М., 1975, вып. 237, с.3-9.

50. Борисов Г., Эглит И.М. Муфты сцепления тракторов. - М.:Машиностроение, 1972. - 208 с,

51. Нормативы надежности (безотказности и послеремонтных ресурсов) капитально отремонтированных тракторов. - М.: ГОСНИТИ, 1977. - 12 с.

52. Отчет по анализу существующих технологических процессов изготовления дисков ведомых с накладками на Ровенском заводе тракторных запасных частей. Минский ПКТИ, Мн., 1973, - 49 с.

53. Ильюшин А.А. Пластичность.- М. - Л.: ГТИ, 1948. - 346 с.

54. Бебрис А.А. Устойчивость заготовки в формообразующих операциях листовой штамповки. - Рига: Зинатне, 1978. - 127 с.

55. Пономарев Д,, Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. - М.: Машиностроение, 1980, - 326 с.

56. Корнишин М.С, Исанбаева Ф.С. Гибкие пластины и панели.М.; Наука, 1968. - 260 с.

57. Китовер К.Е. Круглые тонкие плиты. - М. - Л.: Госстройиздат,1953. - 114 с.

58. Варвак П.М. Пииближенный расчет пластинок средней толщины.Сборник трудов Киевского строительного института, J»^ 3., с.38-42.

59. Давыдов Ю.П., Покровский Г.Б. Листовая штамповка легированныхсталей и сплавов. - М.: Оборонгиз, 1962. - 200 с.

60. Шевелев В.В., Яковлев СП. Анизотропия листовых материалов иее влияние на вытяжку. -М.: Машиностроение, 1972. 136 с.

61. Авдеев Б.А. Техника определения механических свойств материалов, - М.: Машиностроение, 1965. - 488 с.

62. Биргер И.А. Остаточные напряжения, - М.: Машгиз, 1963.- 232 с.

63. МаталЕШ-А.А., Моисеев И.П. Коробление тонкостенных деталейпри релаксации остаточннх напряжений. - Металловедение и термическая обработка, 1966, № II, с. 27-29.

64. Хенкин М.Л., Локшин И.Х. Размерная стабильность металлов исплавов в точном машиностроении и приборостроении. - М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

65. Остаточные напряжения в металлах и металлических конструкциях. Под ред. В.Р.Осгуда. Пер. с англ. - М.: ИЛ, 1957. 395 с.

66. Тимошенко СП., Войновский-Кригер Пластинки и оболочки.Пер. с англ. - М.: Физматгиз, 1963. - 635 с,

67. Исследование, разработка и внедрение технологического процесса импульсной правки дисков сцепления с целью снижехшя их коробления. Заключительный отчет Минского ПКТИ по теме М1-2а/74. Мн., 1985, - 98 с.

68. Исследование и разработка способа прав1Ш деталей Т1ша ведомых дисков сцепления /И.Г.Добровольский, В.Ш.Петренко, А.П.Самосейко и др. - Тракторы и сельхозмашины, 1982, Ш I, 0.33-35.

69. А.с. 529872 (СССР). Способ правки деталей типа дисков /В.Е.Антонюк, Р.Е.Игудесман, А.П.Самосейко и др. - Опубл. в Б.И. 1979, !^ 6.

70. Правка деталей типа дисков /И.Г.Добровольский, В.Ш.Петренко,А.П.Самосейко и др. - Кузнечно-штамповочное производство, 1982, .^ 8, с.30-32.

71. Особенности процесса ротационной правки деталей типа дисков/А.В,Степаненко, И.Г.Добровольский, В.Ш.Петренко и др. Изв. АН БССР, сер. физ.-техн. наук, 1982, № 3, с.42-44.

72. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. - К.: Техника, 1977. - 168 с.

73. Калоша В.К., Лобко СИ., Чикова Т.О. Математическая обработка результатов эксперимента. Мн.: Высшая школа, 1982. - 103 с.

74. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1972. - 215 с.

75. А.с. 564043 (СССР). Устройство для правки деталей типа дисков /И.Л.Гарбар, О.И.Червяков, П.А.Крот и др. Опубл. в Б.И., 1977, № 25.

76. Горелик М.Н., Червяков О.И., Петренко В.Ш. Установка для правки ведомых дисков муфт сцепления. - Информ. листок БелНИИНТИ, 1980, № 123.

77. А.с. 660750 (СССР). Устройство для правки деталей типа дисков/В.Е.Антонюк, Р.Е.Игудесман, А.П.Самосейко и др. - Б.И. 1979, J^ 17.

78. Добровольский И.Г., Степаненко А.В., Петренко В.Ш. Установкадля ротационной правки дисков знакопеременным изгибом. - Технология и организация производства, 1983, № 2, с.55-56.

79. А.С. 72II58 (СССР). Установка для правки деталей типа дисков/В.Е.Антонюк и др. Опубл. в Б.И., 1980, № 10.

80. Петренко В.Ш., Седун Л.И., Сосонкин А.Г. Установка для правки дисков. Информ. листок БелНИИНТИ, 1980, Ш 6.

81. Добровольский И.Г., Степаненко А.В., Петренко В.Ш. Ротационная правка дисков муфт. - Машиностроитель, 1983, i^ 8, с, 19.

82. Исследование, разработка и внедрение метода правки дисков ведомых муфт сцепления. Заключительный отчет Минского Ж Т И по теме M6-58/I2-78, Мн., 1979. - 77 с.

83. Исследование, разработка и внедрение оборудованиями методаправки дисков ведомых муфт сцепления. ЗаЕшючительный отчет 1ЛИНСК0Г0 ПКТИ по теме M6-52/I8-77, Мн. 1979. - 76 с.

84. Больмир А.С, Гибкие пластинки и оболочки. М.: Физматгиз,1963. - 636 с.

85. Положительное решение ВНИИШЭ по заявке А^ 3700665/25-27/022074 от 17.01.85. Добровольский И.Г., Степаненко А.В., Петренко В.Ш. Способ правки деталей типа дисков.

86. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий, - М.: Наука, 1976. - 280 с.

87. Монтгомери Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных.Пер. с англ. - Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

88. Планирование эксперимента при исследовании пластичности металлов / Б.А. Мигачев, Э.Л. Воробьева, А.И. Потапов и др. Известия вузов. Черная металлургия, 1975, вып. 4, с.93-97.

89. Калачев М.И. Деформационное упрочнение металлов. - Мн.;Наука и техника, 1980. - 256 с.

90. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическомудеформированию. - Л.: Машиностроение, 1978. - 368 с.

91. Смирнов-Аляев Г.А., Розенберг В.М. Технологические задачитеории пластичности. - Л.: Машгиз, I95I. - 216 с.

92. Смирнов-Аляев Г.А., Вайнтруб Д.А, Холодная штамповка в приборостроении. - Машгиз, 1963. - 435 с.

93. Прагер В. Проблемы теории пластичности. Пер. с англ. - М,:Физматгиз, 1958. - 136 с,

94. Теория пластических деформаций металлов /Е.П.Унксов, У.Д^аонсон, В.Л.Колмогоров и др. - М.: Машиностроение, 1983, -670 с.

95. Механические свойства материалов под высоким давлением. Подред. Х.Л.Пью. Вып. 1,2. Пер. с англ. - М.: Ivtap, 1973, вып. 1. - 256 с , вып. 2. - 374 с.

96. Исследование метода, разработка и внедрение опытно-промышленной установки для правки плоских дисков муфт управления бортовых фрикционов. Заключительный отчет МинскогоПКТИ по теме Ж-35/18-80. Мн., 1983. - 90 с.

97. Методы стендовых испытаний основных фрикционных механизмовтрансмиссий тракторов. Обзор /В.Я.Юденко, Г.Борисов, В.Н.Шахназаров и др. - М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, вып.15, 1.8I. - 60 с.

98. ГОСТ 1786-80. Накладки фрикционные асбестовые. Техническиеусловия.

99. Кугель Р.В. Испытания на нацежность машин и их элементов.- М.: Машиностроение, 1982. - 181 с.

100. Расчетно-экспериментальный метод определения ресурса фрикционных накладок главных муфт сцепления. - Труды НАТИ, М.: 1977, вып.254, с.33-42.

101. Добровольский И.Г., Степаненко А.В., Петренко В.Ш. Влияниенекоторых технологических факторов на эксплуатационные свойства ведомых дисков муфт сцепления. - В сб.; Автотракторостроение: Теория и конструирование., Мн., 1983, вып.18, с.НО-ПЗ.

103. Повышение эксплуатационных характеристик ведомых дисковмуфт сцепления при ротационной правке / И.Г.Добровольский, А.В.Степаненко, В.Ш.Петренко и др. - Тракторы и сельхозмашины, № 7, 1984. - с.23-24.