автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка конструкции и методики проектирования экспериментального вибропресса с пространственным движением рабочего стола для прессования заготовок из порошков непластичных материалов

Госкомитет по народному образованию СССР МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ И!.!. Н.Э. БАУМАН А

ГУМЕНЧУК Александр Александрович

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВИБРОПРЕССА С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО СТОЛА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКОВ НЕПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины

обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре "Проектирования оборудования автоматизированного производства" Винницкого политехнического института

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Бочаров Ю.А.

Официальные оппоненты: _ доктор технических наук, профессор

Добринский Н.С. - кандидат технических наук, доцент

________________Ларионов ^Н.!^

Ведущее предприятие - Центральное бюро кузнечко-прессовс

машиностроения / НПО "Кузмаш" /

Защита состоится "г''к 1991 г, в чао.

на каседании специализирова- чого совета К 053.I5.1J в МГТУ чм.Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманскгч ;л., Д-5М 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана.

Телефон для справок 26u~65-.lt.

Автореферат разослан "" 199Х г.

1чзны£1 секретарь олециилизированяого Совета,

к.т.н., доцент Ш-¿"5ин

Подл, к печати 20.05.91 Тирах 100 экз.

¿аказ обьем 1,0 и. л.

Типография МПУ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач ускоре-шя научно-технического прогресса и интенсификации производ-:тва является создание новых прогрессивных технологий и кон-¡трукционных материалов на основе металлических и ке^ями' -с-сих порошков, обладающих повышенными э к с плуат а ци о иными свой-:твами - износостойкостью, прочностью, тугоплавкостью.

Важным этапом изготовления изделий из порояковых мато-)иалов явпяется процесс формообразования полуфабриката. Он цолжен обеспечить заданные показатели качества полуфабрикат'- плотность, равноплотность, механическую прочность и др., с гчетом особенностей подготовки шихты и последующих технологи-1еских операций.

Перспективным прессовым оборудованием, особенно средней 1 большой мощности, являются инерционные вибропрессы с гидро-мпульснш приводом рабочего стола.

Опыт применения вибропрессования у нас в стране и за ру->ежом показывает, что повысить его эффективность, особенно 1ри изготовлении сложн\гх и крупногабаритных изделий, можно «зпользуя многокомпонентное вибронагружение при котором рабо-шй стол вибропресса совершает колебания в двух или трех вза-!ШО-перпендикулярних направлениях.

Широкое применение вибропрессования в промышленности :держивается отсутствием эффективного и надежного оборудована, недостаточной изученностью механизма компактирования по-юшка в условиях динамического нагружения. Поэтому, разработ-«а и создание конструкции экспериментального вибропресса, збеспечивающего возможность применения многокомпонентного 1агружения заготовки и большой диапазон изменения технологических режимов является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследований. Цель работы - разра-Зотка конструкции и методики проектирования экспериментального вибропресса с пространственным движением рабочего стола У!я прессования заготовок из порошков непластичных материалов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

обосновать технологические требования к экспериментальному вибропрессу для проведения исследовательских работ и отра-

ботки технологических режимов прессования с многокомпонентный силовым нагружением заготовок из порошковых материалов на основе карбида кремния;

эбоснова^ь шбор схемы и разработа-ь конструкцию экспериментального вибропресса, обладающего широкими функциональными возможностями;

выполнить теоретические исследования закономерностей регулирования рабочих режимов, с учетом выбранных технологических параметров, выявить влияние конструктивных параметров на характер работы привода и определить их оптимальные значения;

разработать динагчческую и математическую модели и проверить адекватность их реальному процессу работы вибропресса путем сопоставления результатов теоретического и экспериментального исследований;

экспериментальным путем определить регулировочные харак-, диетики приводов, „лияние схемы и режима вибронагружения на физ/ ^-механические характеристики порошкового ма^ериа.т на основе карбма кремния, выявить оптимальные режимы процесса вибропрессования полуфабриката опорного изолятора;

с учетом результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать научно-обоснованную методику проектирования вибропрессов с двух- и трехкоординатным движением рабочего стола.

Научная новизна. Установлено, что технологические режимы динамического нагружения заготовки на первом и втором этапах вибропрессования должны быть различными в связи со значительными отличия!...! механизма уплотнения порошкового материала на отик этапах. В начальном периоде эффективность процесса виб-ропрессочлния определяется величиной амплитуды ускорения вибростола с заготовкой, на втором е апе - амплитудой импульса осевого давления в заготовке и скоростью её деформирования.

Экспериментально доказана для материала на основе карбида кремния более высокая эффективность многокомпонентного вибропрессований по сравнению с однокоы.»онентным, исследовано влияние режимов вибронагружения на изменение фиэико-механичес-ких свойств заготовки из пороака карбида кремния.

Полученные результаты экспериментальных и теоретических исследований позволили определить регулировочные характеристики приводов вертикальных и горизонтальных вибраций относи-

только заданных технологических параметров и определить наиболее эффективные способы управления.

Разработаны динамическая и математическая модели вибропресса с учетом экспериментально полученной характеристики потерь энергии в процессе уплотнения заготовки, которые позволяют выявить зависимость технологических возможностей виб~о-пресса и КПД привода от величины наиболее важных конструктивных параметров и обосновать выбор их оптимальных значений.

Разработана научно-обоснованная методика проектного расчета конструктивных параметров вибропресса для многокомпонентного прессования заготовок из порошковых материалов с заданными технологическими режимами.

Практическая ценность. На основе теоретических и экспериментальных исследований создана новая конструкция иибро- . пресса для многокомпонентного динамического прессования заготовок Из порошков непластичных материалов.

Предложена и опробована методика определения оптимальных технологических режимов вибропрессования. С использованием схемы двухкомпонентного нагрузгения выполнено прессование полуфабрикатов изделия сложной формы типа "опорный изолятор" из порошка карбида кремния, получить которые традиционными способами прессования не удавалось.

Использованные при разработке конструкции вибропресса технические решения признаны изобретениями и защищены авторскими свидетельствами СССР.

Техническая документация на изготовление промышленного образца вибропресса с трехкоординатным движением вибростола передана на Броварской завод порошковой металлургии. Вибропресс предназначен для отработки схем нагружения и режимов вибропрессования заготовок изделий сложной формы.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях Винницкого политехнического института - г. Винница, 1985....1990 г.г.; научных семинарах кафздр РК-8 ("Комплекс-нал технология автоматизированного производства") и МТ-6 ("Машины и технология обработки давлением") МПУ им. Н.Э.Баумана - Москва, 1987....1990 г.г.; научно-технических конференциях "Проектирование и эксплуатация промышленных гидроприво-

дов и систем гидропневмоавтоматики"/ - Пенза, 1986 и 1988 г.г и "Автоматизация и механизация машиностроения" - Кемерово, 1988г.

ЛуСликащ-.и. Основные результаты работы опубликованы в 5,печатных работах (тезисы докладов на научно-технических кон ференциях и две статьи) и 3 рукописных (отчеты по хоздоговорным НИР, зарегистрированные в ВНТИцентре) и защищены 5 авторскими свидетельствами СССР.

На защиту выносятся:

1. Новые конструкции экспериментальных вибропрессов с пространственным движением рабочего стола.

2. Динамическая и математическая модели гидромеханической системы вибропресса и результаты их исследования на ЭВМ.

3. Зак номерности изменения технологических режимов наг-ружения заготовки прг регулировании параметров привода и ели-яние чх на изменение физико-механических свойств заготовки из порошкового "атериала на основе карбида кремния.

4. Научно-обоснованная методика проектирования вибоо-прессов с многокомпонентным нагружением заготовки.

5. Внедрение в производство результатов исследований.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 132 страницах маши-нокисного текста, иллюстрируется 65 рисунками и 4 таблицами. Приложения содержат 32 страницы. Сп' сок литературы включает 129 наименов? ий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуа: >ность работы, её научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые, на защиту, а также дана краткая аннотация вс-х разделов.

В перво?.: разделе на оснгчании анализа результатов известных исследований выявлены технологические особенности процессов прессования заготовок из порошков непластичных материалов, выделены этапы вибропрессования и требован к ре- . жимам динамического погружения заготовки; рассмотрены тенденции создания пи£>ропрес" -зого,оборудования с многокомпонентным силогым нагруженном .заготовки, проведен анализ работы гидроим-•1 .

пульсных приводов с различными схемами включения генераторов импульсов давления с целью наиболее эффективного использования их в приводах вертикальных и горизонтальных вибраций рабочего стола.

Разработкой и изучением проблем технологии прессования порошковых материалов занимались советские ученые М,Р. Баль-шин, И.Д. Радомысельекий, Г.Г. Сердюк, Г.М. Кданович. О.В. Роман, А.Г. Овчинников, В.И, Ходкин, A.M. Дмитриев, A.M. Лаптев и др.

Применительно к порошкам непластичных материалов вопросы количественной оценки контактной поверхности и величины критических напряжения исследовались A.B. Покровским, Р.Я. Попиль-ским, Ф.В. Кондрашовнт.1, В.П. Бондаренко. Изучением процессов вибрационного прессования занимались И.Г. Шаталова, П.А. Ре-биндер, П.5. Овчинников, В.М. Ем, Н.С. Горбунов, В.В. Иващен-ко и др.

Большой вклад в разработку нового оборудования для вибро-прессосания порошковых материалов и исследование технологических особенностей этого процесса внесли D.A. Бочаров, И.Б. Матвеев, Р.Д. Искович-Лотоцкий, P.P. Обертюх и др.

На основании анализа результатов большого числа исследований установлено, что процесс скатил порошка в закрытой пресс-форме сопровождается значительным изменением физико-механических свойств заготовки. Поэтому, процесс вибропрессования необходимо рассматривать состоящим из трёх этапов, соответствующих трем участкам графика "усилие - деформация".

Большие отличия в механизме уплотнения порошкового материала на разных этапах вибропрессования предопределяют различные подходы при назначении режимов нагружения и технологических параметров, влияющих на эффективность процесса.

Для первого этапа в качестве такого параметра использовалась амплитуда ускорения вибростола с заготовкой, для второго этапа - амплитудные значения импульса осевого давления в заготовке и скорости её деформирования.

Данные ряда исследователей, а также предварительные эксперименты проведенные нами позволили выявить положительный эффект при использовании сложного силового нагружения заготовки в процессе вибропрессоЕания.

Исследования в .области технологии многокомпонентного виб-

ропрессования и внедрение этого способа в промышленности сдер- . живается отсутствием виброоборудования обладающего широкими функциональными возможностями "^эгокоппонзнтного прессования.

Основные научные задачи, ^читаемые в динной работе, состоят в выявлении технологических параметров, обеспечивающих заданное качество полуфабрикатов, определении эффективности при-' менения многокомпонентного силового нагружения заготовки, построении регулировочных характеристик для -пр..водов вертикальных и горизонтальных вибраций'и определении наиболее, рациональных способов управления, разработке научно-обоснованной методики проектного расчета вибропрессов с пространственным движением рабочего стола.

Второй раздел содержит: обоснование технологических требований к конструкции экспериментального вибропресса с многокомпонентные нагружением заготовки для прессования порошков непластичных магериа. ,в; приведены принципиальная и конструктива - схемы и описание вибропресса с двух- и трехкоординатным движением рабочего стола; конструкции шаровых опор исполнительных гидроцилиндров« устройств разгрузки пуансона в _'ори-зок.ольном направлении, циклового пружинного гидроаккумулятора; приведены схемы и описание системы диагностики и контроля рабочих параметров.

В принятой схеме инерциоиного нагружения (см. рис. I). рабочий стол вибропресса совершает колебания в вертикальной и . горизонтальной плоскостях. Усилие прессования создается совместным действием усилия статическо прижима Рст и динамической нагрузкой создаваемой массой инерционно > пригруза, установленного на подвижной поперечине пресса.

Динамическое нагружение заготовки в результате действия горизонтальных вибраций носит инерционный характер и зависит от массы заготовки, величины и характера сообщаемых ей ускорений.

Основные технологические требования к конструкции экспериментального вибропресса:

1) с целью создания условий многокомпонентного вибронаг-ружения заготовки в процессе прессования, рабочий стоп должен иметь возможность двух- или трехкоординатного перемещения;

2) впбропресс должен обеспечить нагружение заготовки в вертикальном направление статическим и динамическим пресссвы-

ми усилиями;

3) силовые характеристики природа вертикального воздействия зависят от необходимости создания технологически обосно-гздного импульса осевого давления в заготовке и скорости её деформирования; а приводов горизонтальных воздействий - от создания заданной амплитуды ускорения вибростола для заголовки определённого размера;

4) с целью получения широких функциональных возможностей вкбропресса, необходим рациональный, выбор схем приводов обес-печивающи:. максимально возможный диапазон изменения параметров;

5) вибропресс должен иметь возможность настройки на заочный режим в период между прессовками, а также изменения режима вибронагружения в процессе прессования одной заготовки.

Существенные различия в технологических требованиях к приводам вертикальных и горизонтальных вибраций обуславливают необходимость использовать для них гидроимпульсные приводы, выполненные по различным схемам.

Для создания вертикальных вибраций целесообразно использовать аккумуляторный гидроимпульсный привод с генератором импульсов давления (ГВД) установленным "на входе" исполнительного гидроцилиндра. Предложено применить параметрическое регу- • лирование режимов вибронагружения, что обеспечивает высокий КПД во всем диапазоне регулирования. Дчя горизонтальных вибраций использован безаккумуляторный привод с ГИД "на выходе". Основным параметром регулирования для этой схемы является величина максимального усилия на штоке гидроцилиндра, что позволяет непосредственно регулировать амплитуду ускорения вибростола. ■

В соответствии с этими требованиями, на основе конструктивной модернизации вибропресса типа ИВПМ, разработана новая конструкция экспериментального вибропресса с многокомпонентным силовым нагружением заготовки, новизна которой защищена авторским свидетельством СССР № I58I843. Конструкция вибро-прасса включает следующие узлы: блок приводов вибростола, привод подвижной поперечины, станину, приводы насосов, систему управления вибропрессом и контроля параметров. Блок приво-' дов вибростола является принципиально новым и наиболее сложным узлом в оборудовании этого класса. Он состоит из привода вертикальных вибраций и одного или двух приводов горизонталь-

а • б

Рис Л. Конструктирная схема внбропресса с трехкоирцинат- • нкм движением рабочего стола - а и устройства для разгрузки п, неона г горизонтальном направлении-б

ных вибраций.

В разработанной конструкции (см. рис. Та) приманена, схема соединения рабочих гидроцилиндров -I, 2 и 3 с вибростолом 4 и элементами станины 5 пресса при помощи сферических опор.

Во время работы привода, создаваемые ГИД 6 импульсы давления, поступают в рабочую полость гидроцилиндра I, создавая периодические кортикальные перемещения вибростола. Возврат виброст^ла в исходное положение происходит под действием усилия, создаваемого четырьмя элементами упругого возврата 7,

Исполнительными элементами приводов горизонтальных вибраций являются гидроцилиндры 2 и 3, снабжённые сферическими опорами 8 и 9. Рабочий гат к жидкости от ГИД 10 подводится в поршневую полость II цилиндра. Штоковая полость является нерабоче? и в ней установлена пружина 12, осуществляющая возврат вибростола в горизонтальном направлении.

Исполнительными звеньями привода поднижной поперечины являются гидроцилиндры 13, корпуса которых используются в качестве колонн станины вибропресса. Такая компоновка машины позволяет существенно уменьшить высоту вибропресса.

Возможность свободного перемещения пуансона 14 относительно подвижной поперечины 15 в горизонтальной плоскости обеспечивает шариковая обойма 16.

В другом варианте конструкции подвижной поперечины, рис. 16, усилие прессования передается пуансону I при помощи гибких связей, в качестве которых используется стальний канат 2.

С целью повышения стабильности работы привода вертикальных вибраций, упрощения его регулирования и снижения габари- • тов, в конструкции вибропресса применен одноцикловой пружинный гидроаккумулят': • вместо чисто гидравлического. Энергия, накапливаемая гидроаккумулятором за время одного импульса, регулируется путем ограничения хода его поршня, так как традиционный способ регулирования изменением давления настройки гидроаккумулятора оказался малоэффективным при регулировании амплитуд импульса осевого давления в заготовки и скорости её деформирования.

Установка оснащена системой диагностики рабочих параметров, позволяющей проводить их непрерывный контроль и, при необходимости, глгистрацню.

Третий раздел содержит работы по динамическому и математическому моделированию гидромеханической системы вибропресса.

Мнэгомассовая динамическая модель вибропресса разработана на основе структурной схемы с использованием методики общей теории гидравлических кузнечно-штамповочных машин, предложенной проф. д.г.н. Ю.А. Бочаросьш.

Упрощенная динамическая модель (рис. 2 ) вибропрэсса описана системой дифференциальных нелинейных уравнений (I), пред' ..'тавлящих собой математическую модель вибропресса.

Заготовка на втором этапе вибрспрессования моделируется двумя элементами: безинерционной пружиной, жесткость которой зависит от условий нагружения и диссипативным элементом; комплексно учитывающим потери энергии при деформировании заготовки, с учетом экспериментально полученной характеристики трения.

Обозначения, принятые в динамической и математической моделях: Л7, , т£ , /77^ ^ - массы вибростола, подвижной 10

поперечины с инерционной массой, подвижных частей пружинного гидроаккумуляторл, приведенная к началу гилролннии инерционная составляющая врачующихся частей приводя насоса; "ñi пл01чац'л поршней гицроиилнндро« приводов верти-

кальных (I) и горизонтальных (II) вибраций и площадь плунжера гидроаккумуляторл; f5¡ ¿Sr f3 ( ¿g -площади попереч-

НпОС сечений и длинч напорных гицролиний приводов реотинальж'х и горизонтальных вибраций; fi, Кц, k7

честности элементов упругого возврата приводов I и II, пружинного аккумулятора, жидкости в напорных гидролини?« приводов I й II , жесткость заготовки; C/t C¿t C¿, Cf¡ -коэффициенты вязкого трения по лвинных элементов приводов.

i /77, X, + С,Я,* Ь(Х„+Х,) *Р9- f,-pt =О;

&. /77, Хд + C¿x2 + Pcr + Rz -Рд = 0;

3. CpM+WbW-P* * Д,-Yprpz-HS -0; * fizУф + № * Ai '4VprPz'Hs 30, где. P3 » къ (VJa)-X, + c3 (vJa) ■ X3; x} » x2 -X, ; если p^p l то H5-1 ; Hf-Q-,

если p,éPo&

Рс>Р,>Рог и "s*0 J если x4 > Хм то Х^-Х04; если Xf<0 то X,*0; i»(¡) если х5>0 то Хз "О;

5. т,Х„ * СцХи * к„ (Ход Х„) - fu-p9 » 0}

в. xcr » W- W,

¿fe Мэ = 10Mu (f- S2ь/г 5ТП0) i если Рэ^ Pos ^"U если Ро5>Рэ>Ро6 и гпо У*"0'

если рд ^ Pos sn}moH4 = Hi-io)l/¿)

х P0S>P9>P0SU H4>0f ^ ;

где Н4 ~ функции положения золотников ГИД;

усилие статиче-'ого прхкика; Wt, V/iMg - объемы аккумуляторной полости и напорных гидролиний приводов * и h;

TI

~ гидравлические проводимости рабочих каналов ГОД;

Qf - подача насосной станции; р1 , P¿ > Рд ~ текущие значения давлений в аккумуляторной полости и рабочих полостях гидроцилиндров приводов 1 и II; X/ , XJf , Кг ~ текущие значения перемещений вибростола е вертикальной и горизонтальной плоскостях и подвижной поперечины; ^ - рабочий объем гидронасоса приг.ода П; /V/,, . fío ~ номинальные момент

на валу и частота вращения электродвигателя привода П; /?2 функция "сухого" трения в направляющих подвижной поперечины; tí((pt)< (Á¿(pa) - функции переключения ГИД; /2/ > Pc¿ • Pos, pos - давление включения и отключения ГВД приводов 1 и II соответственно; Х04- регулируемый ход плунжера гидроаккумулятора.

Ь результате теоретического исследования математической модели изучено влияние конструктивных параметров пресса на характер динамического нагруженпя заготовки, а именно: массы вибростола с оснасткой, соотношения давлений включения и отключения П!д, «есткости пружинь! гидроаккумулятора, площади поршнеГ5 исполнительных гидроцшглнпров приводов I и П.

В четвертом разделе; изложена цель и методика экспериментального исследования вибропресса; определены диапазоны регулирования и закономерности изменения условий кагружения заготовки при изменении параметров регулирования и настройки приводов; изучены закономерности изменения физико-механических характеристик порошкового материала на основе карбида кремния от реяимов вибронагруяения; экспериментально подтверждена технологическая эффективность многокомпонентного вибропрессования при изготовлении полуфабрикатов изделий из. порошка карбида кремния; выполнена проверка адекватности динамической и математической моделей реальной установке и достоверности результатов теоретического исследования.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что наиболее эффективное управление режимами нагружения заготовки на первом этапе вибрспрессопания как для привода вертикальных вибраций, так и горизонтальных - обеспечивается при изменении давления включения П'1Д и величины предварительной деформации пружин упругого возврата Еибросто-ла.

На вторам этапе ьибропрессования услоьия нагружения заго-12 '

товки в вертикальной плоскости (амплитуда импульсов осевого давления - и скорости деформирования заготовки - Уза ) целесообразно регулировать изменением параметров: давления включения ГИД, хода поршня пружинного гидроаккуь'улятора и усилия статического, прижима.

Установлено, что использование в качестве циклового пружинного гидроаккумулятора с изменением энергии импульса путем ограничения хода его поршня, позволило обеспечить широкий диапазон регулирования амплитуд импульса осевого давления в заготовке и скоростей ее деформирования, а также устойчивость работы привода.

С использованием специальной пресс-формы исследовано влияние интенсивности вибронагружения на степень подвижности порошкового материала на основе карбида кремния, определено пороговое значение амплит"ды ускорения вибростола =150 м/с позволяющее значительно снизить коэффициент эффективной вязкости порошкового материала.

Разработаны оснастка и методика определения характеристик порошкового материала (коэффициент бокового давления и модуль объемной упругости) в процессе вибропрессования, которые использованы при определении оптимальных режимов нагоужения заготовки на втором этапе.

Применение двухкомпонентного вибронагружения позволило увеличить среднею плотность заготовки на первом этапе по сравнению с однокомпонентной вибрацией с бЗй до од% для материала С2и с 6д% до 71% для "сухого" карбидкремниевого горошка. Ис-П(-льзование режима с двухкомпонентным силовым нагружением заготовки позволило отпрессовать полуфабрикаты изделий типа "опорный .золятор" со средней плотностью 67* и равномерность-1 распределения плотнг -и по объему заготовки

Сопостаыение результатов теоретического и экспериментального исследований показало их удовлетворительную сход.шость, что свидетельствует о правомерности принятых при динамическом и математическом моделировании допущений, а также позволяет считать эти модели адекватными реальной системе.

В пятом разделе представлена ндучно-обос.чованн. к методика проектного расчета вибропрессов с индивидуальным.: гидроимпульсными приводами для создания вертикальных и горизонтальных вибраций. разработке методики испсльзоп.-;нн ре. ультати

т3

экспериментальных исследований вибропресса и моделирования его работы на ¿»ЦВМ. Предложено но сое схемное решение для гидроимпульсного привода стола, которое позволяет управлять двумя приводами, включенными по различным схемам (с ГЦЦ "на входе" и с ГИД " на выходе") от одного генератора импульсов давления.

В качестве технологических параметров используемых при расчете конструкции вибропреиса приняты амплитуда ускорения еибростола на первом этане виброирессованил, амплитуды импульса осевого давления и скорости деформирования заготовки, целесообразность применения которых обоснована в предыдущих разделах.

Методика проектного расчета и конструктизше решения использованы при разработке конструкции экспериме :талыюго вибропрессэ с трехкоординатным движением вибростола, рабочие чертежи которого переданы Броварскому заводу порошковой металлургии для внедрения.

0Б41Е 1П0ГИ И ЬЫВОДН

1. В результате анализа технологических особенностей процесса компактирования заготовок из порошков непластичных материалов выявлено, что в процессе их прессования необходимо выделять два этапа отличающихся механизмом уплотнения порошка и, следовательно, требующих различных редимов вибронагружения» Исследования по вибропрессоьанию таких материалов показали,

что на первом этапе основным технологическим параметром, опре- ' деляющим качество полуфабриката, является амплитуда ускорения вибростола с заготовкой, а на Етором этапе - амплитуда импульса осевого давления в заготовке и скорость ее деформирования.

2. Экспериментальные исследования по прессованию порошкового материала на основе карбида кремния показали, что совместное действие разнонаправленных вибрацлй (многокомпонентное вибронагружение) повышает эффективность упаковки частиц на первом этапе вибропрессования и улучшает условия прессования на втором, что проявляется в снижении трения между материалом

. и стенкой пресс-формы и возрастании коэффициента бокового давления в материале.

3. На основе предложенных нами принципиальных схем разработаны новые конструкции вибропрессов с двух- и трехкоординат-

ным движением рабочего стола (а.с. COQ' !!■ Icdlo'13) обладчющие широким диапазоном изменения технологических параметров, что позволяет проводить сложное силовое иагружепш; заготовки л процессе прессования; оригинальные конструкции генератора импульсов давления (а.с. СССР Ji I<126fcdij) и оснастш (и.о. .СССР <} 146Ъ7ЬЬ).

4. Учитывая технологические требования к вибропрессам с многоког понентным нагружением ¿¡¡готовки, признано целесообразным привод вертикальных вибраций рабочего стило выполнить по схеме с аккумулятором (с РИД "на входе"), а привода горизонтальных вибрация по безаккумуляторной схеме (с П1Д "на выходе"), что позволило более эффективно использовать мощность насосов и упростить регулирование приводов. Регулирование режимов работы 1 рив^да вертикальных вибраций целесообразно производить изменением следующих параметров: давления открытия ГНД, величи-¡ы хода плутаера пружинного гидроаккумулятора и величины усилия статического причима; привода горизонтальных вибраций -давления открытия ГИД и окна дросселя пергогс каскада ПЩ.

5. Используя методику общей теории куэкечно-штамповочшх маи'чн, на основе анализа взаимодействия звеньев вибропресса разработаны структурная схема и динамическая модель, составлены математические модели приводов. Проведенные ..сследо'зания математ^ .еских моделей в широком диапазоне изменения конструктивных параметров пЬзволили определить наиболее эффективные способы регулирования режимов и выявить оптимальные эызчения конструктивных параметров вибропрессп.

6. Применение двухкомпонентного силового вибронагружения в процессе изготовления полуфабрикатов изделий типа "изолятор", о ичающихся сложной формой, из порошка С2 на основе карбида кремния позволило достичь средней плотности - 67 % от теоретически ri и равноллотности 92% (при однокомпонентном прессовании плотность около 62", равноплотность 03^).

7. На основании теоретического и экспериментального исследований разработана научно-обоснованная методика проектного расчета вибропресса с трехкоорди.чатдам движением вибростола и многокомпонентным силовым нагружением зоготобки, в которой использована в качестве технологических параметров амплитуда ускорения вибростола б горизонтальной плоскости, яшлитуда импульса осевого давления и скорость деСормироЕпния заготовки

б вертикальной плоскости. Рекомендуется использовать методику при проектировании вибропрессового оборудования с многокомпонентным динамическим воздействием на прессуемый порошковый материал.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. А.с.1323195 СССР, Ш\ B2IJ9/06. Гидроимпульсный вибропресс /Ю.А.Бочаров, Р.Р.Обертюх, А.А.Гуменчук и др.-М034778/31-27; Заявлено üö.03.86; Опубл. Ib.07.87, Бюл.Нб

/^Открытия. Изобретения - 1987.-^26. _ С.96.

2. A.c. 1426684 СССР, Ш\ B21J9/06. Гидроимпульсный привод вибропресса //Р.Р.Обертюх, Р.Д.Искович-ЛотоцкиЙ, А.А.Гуменчук - 422d3ü8 /31-27; Заявлено 13.04.87; Опубл. 30.09.88, Бюл. (? 36 //Открытия. Изобретения. - 1988.-№36. - С.96.

3. A.c. 1Ь81843 СССР, Ш\ B2I J 9/06. Трехкоординатний гидроимпульсный Еибропресс // Р.Д .Искович-Лотоцкий, Р.Р.Обер-тюх, А.А.Гуменчук, А.П.Терещенко и др. - № 448&20Ь/31-27; Заявлено 20.09.88; Опубл. 30 07.90. Бюл № 2ь//0ткрытия.Изобретения. - 1990. - да 28 - С.04.

4. Гуменчук A.A., Обс-ртюх P.P. Экспериментальное определение физико-механических свойств заготовки из порошкового материала в процессе вибропрессования // : Повышение эффективности и надежности машин и процессов / Редкол.В.Ф.Ли-щинский (отв.ред.) - Киев: УМК ВО, 1989. - С.76-ВД.

Ь. Гуменчук A.A., Терещенко A.A. Система программного управления установки для виброударного прессования изделий из металлопорошков // Автоматизация и механизация в машиностроении: Тез. научно-техн.конф. - Кемерово, 1988. - С.125.

6. Искович-Лотоцкий Р.Д., Гуменчук A.A. Применение вибраций при формообразовании полуфабрикатов изделий из порошковых материалов // Прогрессивные технологические решения в области машиностроения: Оперативная информация. :ЫШТЕМР. - 1990г Бып.2,- С. 12-19.

7. Исследование процессов виброударного прессования кера-. мических масс, разработка и освоение нового Еибропрессового оборудования на базе ИШМ: Отчет о. KIP /Винницкий политехнический институт. -Руководитель Р.Д.11скович-Лотоцкий.-]?ГР0188й053647 Инь.i?02890019796 - Винница, 1989.-е: ил.-Отв.исполн.А.А.Гумежук. !б