автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка, исследование и внедрение методики и аппаратуры технической диагностики торсионных валов ткацких станков типа СТБ

Введение

Глава I. Анализ научно-технической литературы по вопросам расчета и исследования торсионного привода механизма прокладывания уточной нити на ткацких станках типа СТБ.

1.1. Вопросы устройства и надежности работы механизма прокладывания нити ткацких станков типа СТБ.

1.2. Методы расчета торсионного привода механизма прокладывания уточной нити ткацкого станка типа СТБ.

1.3. Основные положения теорий внутреннего трения в материалах

1.4. Связь внутреннего трения с усталостью материала

1.5. Методы и аппаратура для измерения параметров внутреннего трения.

В основных направлениях социального и экономического развития СССР на 1981 -85 гг. и на период до 1990 г., принятых ХХУ1 Съездом КПСС, указывается на необходимость повышения эффективности использования технологического оборудования в условиях [I] крупномасштабного производства текстильной отрасли промышленности.

Предприятия ткацкого производства нашей страны и стран СЭВ в значительной степени оснащены ткацкими станками серии СТБ получившими всеобщее признание как оборудование высокой надежности, производительности и потенциальных возможностейв плане выработки широкого ассортимента тканой продукции, начиная с легких плательных тканей и кончая тяжелыми пальтовыми тканями. Надежность и работоспособность этих станков во многом определяется качеством работы механизма прокидки микрочелнока. Основным элементом боевого механизма является торсионный вал, упругие свойства которого лежат в основе принципа работы системы прокладывания уточной нити. о

Нормативные данные эксплуатации торсионных валов составляют 2*10° циклов,что обеспечивает работу станка в течение 3 -х лет при 2 -х сменной работе. Однако, практика показывает значительное снижение сроков службы валов. Отдельные экземпляры валов разрушаются уже после 10^ циклов работы или постепенно теряют свои упругие свойства, что вызывает необходимость их замены или постоянного увеличения начального угла закручивания вала. Последнее мероприятие является только кратковременной мерой по обеспечению работоспособности станка и также валы считаются выработавшими свой моторесурс и подлежащими замене. Восстановительная технология изношенных валов отсутствует.

Учитывая вышеизложенное, возникла настоятельная необходимость улучшения качества торсионных валов, технология обработки которых совершенствовалась в течение трех десятилетий, а вопросы контроля качества валов оставались на прежнем уровне и сводились к измерению поверхностной твердости металла и анализу структуры образца -свидетеля на каждые 30 валов. Таким образом, торсионнные валы по нормативной технологии не подвергаются контролю качества структуры, за исключением электромагнитной дефектоскопии для обнаружения поверхностных трещин в материале. Каждый вал, пройдя указанный контроль, поступает в сборочный цех на комлектацию или в качестве запасной части отправляется предприятию - заказчику. Последующий какой бы то ни было контроль его качества и технического состояния, за исключением визуального осмотра, отсутствует. Кроме того, выработавший свой полный или частичный моторесурс, является валом внешне ни чем не отличающимся от нового. Определить его работоспособность, т.е. его способность осуществить требуемую прокидку микрочелнока, можнотолько установив его в станок. При этом оценить моторесурс вала и срок его возможной эксплуатации практически не удается.

Создание аппаратуры диагностики технического состояния торсионных валов как на стадии изготовления, так и на стадиях ремонта эксплуатируемых станков позволяет иметь инструмент, способный проникнуть в механизм действия упругих сил в массе металла вала, оценить механизм внутреннего трения в материале и путем анализа процесса затухания свободных колебаний выявить принадлежность вала к той или иной категории качества по параметрам работоспособности и моторесурса.

Задача создания, исследования и практического применения аппаратуры технической диагностики торсионных валов является комплексной, включающей ряд параллельных исследований, объясняющих условия эксплуатации вала в станке, работу механизма внутреннего трения в металле вала, характеризующих и классифицирующих структуру металла. Эта задача в настоящем исследовании решается в шести главах, каждая из которых посвящена отдельному вопросу, органи чески связанному с главной задачей создания и внедрения аппаратуры технической диагностики торсионных валов ткацких станков типа СТБ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате выполненного исследования выявлена возможность создания и практического применения метода и аппаратуры технической диагностики торсионных валов ткацких станков серии СТБ. Созданы образцы аппаратуры и технологической оснастки для исследования торсионных валов, разработаны технологические режимы испытаний и методы сортировки валов, разработаны рекомендации по организации служб и участков технической диагностики.

2. Теоретические исследования кинематики и динамики системы привода механизма прокладывания уточной нити ткацкого станка типа СТБ показали, что процесс разгона системы состоит из двух фаз, первая из которых характеризуется кинематическим приводом кулачкового типа, вторая - приводом упругих сил торсионного вала. Получены уточненные кинематические характеристики процесса разгона микрочелнока.

3. Установлено, что эксплуатация торсионных валов характеризуется низкочастотными и высокочастотными циклами деформаций и соответственно напряжений, которые в совокупности определяют общую картину развития усталостных явлений в материале валов.

4. Торсионные валы ткацких станков серии СТБ, выпускаемые согласно действующим стандартам, подразделяются условно на три группы, каждая из которых характеризуется определенными показателями работоспособности. Наилучшими показателями работоспособности отличаются тосионные валы, имеющие декремент затухания колебаний В* (0.0-г60)-{0 . Эти показатели технического контроля качества рекомендуются в качестве допуска на техническое состояние новых торсионных валов.

5. Теоретически установлено и практически показано, что функции декремента затухания колебаний торсионных валов могут быть с удовлетворительной точностью определены параметрами статических испытаний торсионных валов.

6. Металлографические исследования структуры металла торсионных валов установили корреляционные связи качества структуры и работоспособности валов. Типовые структурные дефекты рекомендуются в качестве образцовых для организации инструментального и визуального контроля качества.

7. Внедрение аппаратуры технического контроля и исследования торсионных валов на заводе - изготовителе и на промышленных предприятиях текстильной отрасли позволит повысить надежность работы ткацких станков типа СТБ, прогнозировать их работоспособность и объективно оценивать техническое состояние машинного парка ткацкого производства.

1. Материалы ХХУ1 Съезда КПСС.

2. Кузовкин К.С. и др. Опыт работы на станках СТБ. М., Легкая индустрия, 1968.

3. Иванов Л.II., Терентьев O.A. Анализ надежности боевых механизмов ткацких станков типа СТБ. М., ЦНИИТЭИлегпшцемаш, 1969.

4. Богза А.Д. Надежность процесса ткачества на станках СТБ. М,. Легкая и пищевая промышленность, 1981.

5. Ануфриев П.И., Бузин Н.П. Ткацкий станок Зульцер. М., Гиз-легпром, 1959.

6. Кучеров Б.К., Джолдасбеков У.А. Расчет торсионного валика боевого механизма ткацкого станка. Известия ВУЗов,"Технология текстильной промышленности", №1, 1963.

7. Малышев А.П., Воробьев П.А. Механика и конструкционные расчеты ткацких станков, М., Машиностроение, 1970.

8. Митропольский Б.И. и др, Проектирование ткацких станков. Л., Машиностроение, 1972.

9. Гарфа М.Э. Машины и приборы для програмных испытаний на усталость. Киев, Научная мысль, 1970.

10. Миротворский B.C. Ультразвук в машиностроении. М., ЦНИИПИ, 1966.

11. Миротворский B.C., Погодин-Алексеев Г.Т. Методы измерения внутреннего трения при интенсивных ультразвуковых колебаниях. М., Машиностроение, 1970.

12. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. М., Металлургия, 1969.

13. Иванова B.C. Природа усталости металлов. М., Металлургия,1975

14. Кузьменко В.А. и др. Усталостные испытания на высоких частотах нагружения. Киев, Наукова думка, 1979.

15. Криштал М.А. Внутреннее трение и структура металлов. М., Металлургия, 1976.

16. Зинер К. Сб. "Упругость и неупругость металлов". М., Наука, 1954.

17. Gronoto Д., LiicKe H. "Theory erf Mechanical üamplng Aue to iLls locations " 1956.

18. Грабсикй A.M. Структура границ зерен в металлах. М., Металлургия, 1972.

19. Механизмы внутреннего трения в полупроводниковых и металлических материалах. М., Наука, 1972.2:0. Новик A.C. Сб. "Успехи физики металлов". Металлургиздат, 1956.

20. Одинг И.А. и др. Внутреннее трение в металлах и сплавах, М., Наука, 1966.

21. Nißtett and W'lIks. Advances Ln Physics.1.60, £, '"33.

22. Писаренко Т.С. и др. Вибропоглащающие свойства конструкционных материалов. Киев, Наукова думка, 1971.

23. Белов К.П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнитных материалах. ГИТТЛ, 1951.

24. Кекало И.Б. и др. Сб."Внутреннее трение в металлических материалах". М., Наука, 1970.

25. Bondonard 0. ßreandwen tests o-f metals. Inter. Assoc. Test. Mot, v Congress, 1912.

26. Шевеля B.B., Отблеск Б.Е. Неупругие явления при усталости металлов. "Физика и химия обработки материалов", Jirß,I973.

27. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов М., Машиностроение, 1964.

28. Гликман Л.А., Тейхан В.П. Сборник научных трудов "Некоторые вопросы усталостной прочности стали". М., Машгиз, 1953.

29. Гликман Л.А. и др. Изменение затухания при циклических напряжениях ниже и выше предела усталости."Техническая физика", т.XIX, вып.4, 1949.

30. Постников B.C., Горшков Г.А. Исследование циклической прочности металлов методом внутреннего трения. Сборник научных трудов "Прочность металлов при переменных нагрузках". М., АНСССР, 1963.

31. Постников B.C., Горшков Г.А. Изменение внутреннего трения меди и стали 50 при циклическом нагружении. Сборник научных трудов "Прочность металлов при циклических нагрузках", М., АНСССР, 1967.

32. Шпигельбурд И.Я. и др. 0 влиянии циклических напряжений на внутреннее трение в металлах. Сборник научных трудов "Вопросы прочности материалов и конструкций", Новосибирск, вып. 2, 1970.

33. Евстигнеев М.А. и др. Исследование внутреннего трения и усталости теплостойких сталей и жаропрочных сплавов при высокочастотном нагружении и рабочих температурах. Труды Московского авиационного института, вып. 257, 1972.

34. Шпигельбурд И.Я. и др. Применение метода внутреннего трения для ускоренного определения предела усталости металлов. Сборник научных трудов Новосибирского электротехнического института, вып. 2, 1970.

35. Шпигельбурд И.Я. и др. Экспериментальная проверка возможности применения метода внутреннего трения для ускоренного определения предела усталости металлов и сплавов. Сборник н/тру-дов "Динамика, прочность и долговечность деталей машин", Ижевск,197I.

36. Райкунова Л.М.и др. Проектирование механизмов прокладывания уточной нити и отпуска и натяжения основы ткацких станков. ЛИТЛП им.С.М.Кирова, Л., 1980.

37. Кучеров Б.К., Джолдасбеков У.А. Кинематика и динамика торсионного боевого механизма ткацких станков. Известия ВУЗов, "Технология текстильной прмышленности", №1, 1962.

38. Шульгинов B.C. Влияние малых упругопластических деформаций на рассеяние энергии в металлах. "Проблемы прочности", №5, 1971.

39. Шашлов В.И. 0 влиянии термообработки и тренировки на внутреннее рассеяние энергии в углеродистых сталях. "Труды научно-технического совещания по изучению рассеяния энергии при колебаниях упругих тел".Изд. АН УССР,1958.

40. Писаренко Г.С. и др. Вибропоглащающие свойства конструкционных материалов. Изд."Научная мысль",Киев,1971.

41. Трощенко В.Г. Усталость и неупругость металлов. Изд."Научная мысль", Киев,197I.

42. Шульгинов Б.С. Влияние предварительного циклического деформирования и деформационного старения при рассеянии энергии в стали 45. Ж. "Проблемы прочности", №5, 1973.

43. Жуков В.А. Механическая прочность и структура металлов. Учебное пособие. ЛПИ им.Калинина, Л., 1978.

44. Кулаков Л.И. Циклическая вязкость металлов. Ж. "Заводская лаборатория", №6, 1973.

45. Писаренко Г.С. Рассеяние энергии при механических колебаниях.1. Изд. АН УССР, Киев, 1962.

46. Криштал М.А. О современных методах измерения внутреннего трения. Ж. "Заводская лаборатория", №8, 1972.

47. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. Изд. "Металлургия", M., 1969.

48. Покровский Ю.И. и др. Внутреннее трение в металлах и сплавах. Изд. "Наука", М., 1966.

49. Цобкалло С.0.»Челноков В.А. Установка для измерения рассеяния энергии при колебаниях в материалах при высоких температурах и напряжениях. Сборник н/трудов "Внутреннее трение в металлах и сплавах". Изд. "Наука", М.,1966.

50. Постников B.C., Соболев A.A. Высокотемпературная установка с непрерывной регистрацией внутреннего трения и модуля упругости. Ж. "Заводская лаборатория", №10, 1971.

51. Войтенко А.Ф. и др. Авторское свидетельство 244681. Бюллетень изобретений, №18, 1969.

52. Попов C.B. Установка для измерения внутреннего трения резонансным методом. Сборник "Труды аспирантов физико-технического факультета Воронежского политехнического института", Воронеж, вып.2, 1971.

53. Петров С.С. Изучение внутреннего трения в машиностроительных материалах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. ЛИТЛП им.С.М.Кирова, Л., 1973.

54. Отраслевые типовые нормы времени для слесарей-ремонтников, занятых средним и капитальным ремонтом ткацких станков типа СТБ предприятий шерстяной промышленности. Центр НОТ легкой промышленности, M., 1981.

55. Отраслевые нормативы времени на работы при обслуживании пневматических ткацких станков марок П-125А, П-1252А8, П-155НА на предприятиях шелковой промышленности. Центр НОТ легкой промышленности, М., 1981.

56. Инструкция по монтажу, настройке, регулировке и эксплуатации станков СТБ-216, СТБ-2-216, СТБ-2-330, 1965.

57. Инструкция по установке механизмов ткацкой машины модель

58. Т № П/130 завода Зульцер. Бюро технической информации, 1957.

59. Бесчастный И.В., Топилин А.П. Ткацкий станок Зульцер с питанием утком от неподвижной паковки, Гизлегпром, 1958.

60. Ерофеева А.Ф. Организация труда ткачих в камвольном ткачестве при обслуживании станков СТБ-216 и СТБ-2-330, ЦИНТИЛегпром,1964.

61. Материалы Всесоюзного семинара по обмену опытом эксплуатации станков СТБ, Иваново, 1966.

62. Внутреннее трение в металлах и неорганических материалах. Сборник статей АН СССР. Отделение физико-химии и технологии неорганических материалов."Наука", М., 1982.

63. Шматов В.Т. Модель стандартного линейного тела и внутреннее трение в металлах. Труды Института физики металлов Уральского научного центра АН СССР, вып.30, 1975.

64. Дрейман Н.И.Определение внутреннего трения в металле по характеристикам его звукоизлучения при колебаниях. Дефектоскопия№2, 1975.

65. Супрун И.Т. Частотная зависимость нестационарного дислокационного внутреннего трения. Физика металлов и металловедение.1. Т.47, вып., 1979.

66. Рудченко В.В. и др. Амплитудная зависимость внутреннего трения поликристаллов металлов и сплавов. Физика металлов и металловедение, т.48, вып.1, 1979.

67. Зильберман Л.А. и др. Внутреннее трение сильно деформированного материала.Труды Донецкого физико-технического института АН УССР, вып.6, 1981.

68. Ефимов А.И. и др. Анализ сложных спектров внутреннего трения на ЭВМ. Труды Донецкого физико-технического института АН УССР, вып.6, 1981.

69. Федоров Ю.А. и др. К теории примесного зернопограничного максимума внутреннего трения. Физика металлов и металловедение, т.56, вып.З, 1983.

70. Кудрявцев И.В., Науменко Н.Е. Усталость сварных конструкций. "Машиностроение", М., 1976.

71. Жуков В.А. Механическая прочность и структура металлов. Изд. ЛПИ им.Калинина, Л., 1978.

72. Фридман Я.Б. и др. Строение и анализ изломов металлов. Гостехиздат, М., I960.

73. Постников B.C. и др. Об особенностях внутреннего трения в материалах с некогерентными поверхностями раздела между фазами.

74. В кн.¡"Внутреннее трение в металлах и неорганических материалах. М., 1982.

75. Никитин К.Е. Установка килогерцового диапазона для автоматического измерения внутреннего трения и модуля Юнга. Ж."Заводская лаборатория", т.48, №5,1982.

76. Лебедев A.B. и др. Использование ЭВМ для измерений внутреннего трения и модулей упругости твердых тел. В кн.Внутреннее трение в металлах и неорганических материалах", М., 1982.

77. Физическое металловедение (Под ред. Р.Кана),М., Мир, 1968.

78. Новые методы испытаний металлов. Сб. трудов ЦНИИЧМ, вып.32,-М., Металлургиздат, 1963.

79. Гордиенко Л.К., Одинг И.А. Изв. АН СССР, ОТН, Металлургия и топливо, 1959, № 6, стр.52.

80. Иванова В.С. Усталостное разрушение металлов. М., Металлургиздат , 1963.

81. Белоус М.В. и др. Превращения при отпуске стали. М., Металлургиздат , 1973.