автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка технологии и оборудования механической обработки прецизионных отверстий фланцевых соединений крупногабаритного оборудования

На правах рукописи

ГОЛДОБИНА ВАЛЕНТИНА ГРИГОРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ОТВЕРСТИЙ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КРУПНОГАБАРИТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород 2005

\

Работа выполнена в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова (БГТУ)

доктор технических наук, профессор Погонин А.А.

доктор технических наук, профессор Одинцов Л.Г.

кандидат технических наук, доцент

Мнацаканян В.У.

Ведущая организация - ЗАО «Белгородский цемент»

Защита состоится 29 декабря 2005г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета К212.014.02 при Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308012 г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Автореферат разослан «23 » ноября 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

А. А. Стативко

гвоб-у

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ремонт оборудования цементного производства связан в большей мере с заменой изношенных и поврежденных деталей и узлов, которые преимущественно имеют болтовые соединения. В

* шаровых и трубных мельницах, применяемых в цементной промышленности, периодически заменяют разгрузочные патрубки, входные и выходные днища. Причиной замены является износ рабочих поверхностей и различ-

- ные повреждения. Новые днища и патрубки, поставляемые как запасные части, имеют только четыре отверстия под контрольные шпильки. Отверстия же под крепежные болты обрабатываются на заводах, где эксплуатируются мельницы. Ремонтные работы по замене днищ и патрубков производятся РМЦ заводов. Днища с корпусом мельниц и патрубок с днищем и полумуфтой имеют фланцевые соединения. Четвертая часть болтов от общего количества должны быть прецизионными. Именно на эти болты приходится основная нагрузка мельницы. К обработке отверстий под прецизионные болты предъявляются повышенные технические требования. Основным требованием является и то, что отверстия под прецизионные болты в днищах (или патрубках) должны быть обработаны соосно с отверстиями в базовой детали.

На цементных заводах в основном используется раздельный метод обработки отверстий во фланцах днищ и патрубков. По этому методу обработка отверстий производится на радиально-сверлильных станках в ре-монтно-механических цехах. Окончательная обработка прецизионных отверстий, чтобы выполнить технические требования, производится при монтаже днища (или патрубка) в сборе с базовой деталью. Эта операция выполняется либо дрелью, либо пневмомашинами, а то и вручную.

В последнее время имеются попытки использовать метод совместной

• обработки отверстий фланцевых соединений при монтаже днищ и патрубков мельниц. Для этой цели используются различные конструкции переносных устройств, разработанные и изготовленные на самих предприятиях.

Цель работы. На основание результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать технологию обработки прецизионных отверстий фланцевых соединений крупногабаритного оборудования, переносное устройство для совместной обработки отверстий во фланцах и инженерную методику отработки.

Научная новизна работы. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлены аналитические и эмпирические зависимости, устанавливающие связь между режимами обработки и жесткостью технологической системы; решена задача базирования переносных устройств на объект и влияния их точности на погрешность обработки; определена эмпирическая зависимость величины погрешности обрабо

ческих факторов процесса механической обработки отвер

Объекты исследований. Способы обработки отверстий во фланцевых соединениях и их влияние на точность; средства (оборудование) для совместной обработки отверстий во фланцах; базирование переносных устройств на объект.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований обработки прецизионных отверстий во фланцевых соединениях крупногабаритного оборудования.

2. Методика моделирования погрешности обработки отверстий, зависимой от технологических факторов.

3. Технология совместной обработки отверстий во фланцах крупногабаритного оборудования.

4. Инженерная методика обработки отверстий с обеспечением требований к точности размеров и качества поверхностей.

Внедрение результатов работы. Результаты работы апробированы и внедрены на ЗАО «Белгородский цемент» и ОАО «Оскол-цемент».

Публикации. По теме работы опубликовано 11 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов на научных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 121 страницу, содержащих 38 рисунков и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Рассмотрена актуальность темы, обоснована цель и задачи исследований, указана научная новизна работы, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ шаровых и трубных мельниц и причины износа и повреждений днищ и патрубков. Анализ проводился более чем на двадцати цементных заводах. Установлены существующие методы обработки отверстий во фланцевых соединениях помольных мельниц и средства реализации методов.

Дано описание конструкций мельниц, днищ, патрубков и фланцевых соединений (рис. 1). Изложены особенности фланцевых соединений и технические требования предъявляемые к отверстиям в них. Выявлено, что в настоящее время не имеется теоретических решений по обработке отверстий во фланцевых соединениях крупногабаритного оборудования. Приведен анализ существующих схем и средств обработки отверстий во фланцах деталей мельниц на цементных заводах.

Рис. 1. Фланцевые соединения мельниц

Е)=2450.. .4000мм; Н=60.. ,300мм; <1=35.. .65мм 1200. ..2100мм; Н, =80... 160мм; с1,=50...60мм

Наиболее распространенным методом является раздельная обработка отверстий. Дншце или патрубок устанавливается около радиально-сверлильного станка (в РМЦ), в результате чего не выполняется базирование по основным поверхностям. Сверление отверстий производится либо по разметке, либо по подметке.

При раздельной обработки максимальную погрешность смещения отверстий в обрабатываемой детали и базовой (рис. 2) можно определить по формуле:

2 2 Т<1 + а

БШ

р / 2

где й — диаметр окружности, на которой располагаются отверстия; ¡} - угол смещения отверстий; Г</ -допуск нас/.

Диаметр болта, который можно установить в просвет между отверстиями будет:

й = 2) - е 6 3

где О - диаметр обработанного отверстия.

Прецизионные отверстия при этом методе обрабатываются по месту монтажа обработанной детали.

Таким образом, можно заключить, что совместная обработка отверстий во фланцах сопрягаемых деталей в крупногабаритном оборудовании является наиболее приемлемой.

Рис. 2.Схема погрешности смещения отверстий при раздельной обработке

Изложенное выше позволило сделать выводы о целесообразности проведения исследований по совместной обработке отверстий во фланцах и определить направление в проведении исследований.

Во второй главе рассмотрено влияние на погрешность обработки отверстий от входных параметров и жесткости технологической системы с использованием переносных устройств. Уделено особое внимание погрешностям обработки, возникающим от деформации элементов технологической системы под действием сил резания, так как они являются доминирующими в суммарной погрешности.

При решении задачи математического описания изменения формы в продольном сечении отверстия при обработке на переносных установках получена формула (рис. 3):

У(Х) = ,Ро *1\И-х) , Р0<1-(1 + х)г К 4Еи ^(1 + х) 4 Е У

Щ + х)г | 2Р1Ъ

(1)

где £ - модуль упругости шпинделя, МПа; Еи - модуль упругости инструмента, МПа; Р - неуравновешенная радиальная сила; Р0 - осевая сила, Н; с1 - диаметр инструмента, мм; / - длина инструмента до шпинделя, мм; ./„ - момент инерции инструмента, мм4; ./- момент инерции шпинделя, мм4; Х- переменная длина выдвижного шпинделя (Хтах=Н), мм; Н- глубина сверления (толщина заготовки), мм.

Рис. 3. Схема обработки при сверлении Рад - осевая сила; Ру - радиальная сила; Р7 - тангенциальная сила; 1 - длина инструмента; Н - толщина заготовки; Е)- диаметр отверстия

Расчет погрешности обработки по данной формуле отражает зависимость от сил резания и входных параметров / и Н, и жесткости технологической системы. Характер изменения формы отверстия по длине обработки представлен кривыми (рис. 4).

Использование формулы даст возможность спрогнозировать точность обработки, корректируя входные параметры, отработать технологию обработки прецизионных отверстий во фланцевых соединениях.

Толщина заготовки 50 мм Толщина заготовки 70 мм

для длины сверла 140 мм

для длины сверла 170 мм

Рис. 4. Кривые изменения формы отверстия.

Для определения погрешности обработки связанной с уводом оси отверстия при сверлении, зенкеровании и развертывании (рис. 5) получена формула для переносных устройств с выдвижным шпинделем:

Уо=Ра.Н (—£-+ ), мм, (2)

где // - вылет режущего инструмента до шпинделя; ¡2 - вылет шпинделя.

Рис.5. Схема для расчета увода оси отверстия

Для расчета переносных устройств без выдвижного шпинделя увод оси определяется по формуле:

= РоЛ±1,мм. (3)

При использовании в переносных станках для инструмента направляющих втулок вылет режущего инструмента:-1\ в формулах (2) и (3) заменяется на длину, равную расстоянию от выходного торца втулки до поверхности заготовки, - /3 (рис. 5.).

Применение направляющих втулок на переносных станках позволяет уменьшить увод оси отверстия при сверлении более чем в 4 раза и при зен-керовании - 12 раз.

Погрешность обработки при зенкеровании и развертывании определяется по формуле:

у = С.<Ч-Л—+Л-у (4)

3-Я,-У, 3£/

где С-коэффициент, С = 10СР КР =670-50,65 К/, / - фактическая глубина резания, мм,

где - номинальная глубина резания,

10

/„=(¿,-<0/2.

где 4, - фактический диаметр зенкера, <1С - фактический диаметр сверла; у о - увод оси отверстия после сверления; ур - разбивка отверстия после сверления. Значение I может принимать 1тах и

Соответственно, погрешность у принимает значения утах и утш, разность между которыми дает погрешность формы:

Приведенные формулы позволяют спрогнозировать погрешность обработки при использовании переносных станков и устройств.

В главе рассмотрено влияние точности станка на погрешность обработки, а именно на перпендикулярность осей прецизионных отверстий относительно поверхности торца фланца.

Погрешность отклонения складывается из погрешности статической неточности станка и установки станка на обрабатываемый объект.

Смещение оси сверла (5) относительно базовой оси, складывается из его радиального смещения и смещение от перекоса (5^):

где ТО, - допуск отверстия направляющей втулки, мм, Т^- допуск диаметра сверла, мм.

При непараллельности направляющих элементов силовой головки относительно оси направляющих втулок, которая является базовой осью станка, происходит поворот сверла на некий угол, образуя перекос. Ось сверла дополнительно смещается на величину Б2. Эта смещение зависит от длины направляющей втулки (I) и зазора (т) между торцом этой втулки и поверхностью заготовки и рассчитывается по следующей зависимости:

АУ У шах У пш '

мм.

где ¿и - диаметр режущего инструмента, мм.

Суммарная погрешность от смещения (рис.6.)

Эта погрешность является ограничением допуска на параллельность направляющих элементов силовой головки станка.

Допуск параллельности направляющих элементов станка относительно базовой оси в горизонтальной и вертикальной плоскостях:

а = 26АЗ/Ь.

(6)

Значение а следует задавать на длине Ь= 100 мм. Если же измерения параллельности будут производиться на длине направляющих с ¿-кратным их увеличением, то на соответствующий коэффициент следует увеличивать и значение а.

Максимальная погрешность от перекоса режущего инструмента, который может быть на переносном станке, рассчитывается по формуле (5) и сравнивается с заданной точностью положения отверстия.

Рассмотрено влияние на отклонение от перпендикулярности осей отверстий при установке станка на изделие. Базирование станка производится опорными (установочными) элементами 1,2 и 3 на поверхность Б торца фланца (рис.б).

Рис. 6. Схема обработки отверстий во фланцах

Допуск перпендикулярности опорной поверхности установочных элементов относительно базовой оси А в плоскости В - Зв и в плоскости Г-8Г.

\

Допуск перпендикулярности опорной поверхности В:

Sa=0,224{b + d,)~>

и поверхности Г:

*г=0,448(с + <О~.

Я'

(8)

где Я-толщина обрабатываемого фланца;

Ъ - расстояние между осями установочного элемента 3 и базовой оси А;

d3- диаметр установочного элемента;

с - расстояние между осями опорных элементов 1 и 2.

Приведенная методика расчета погрешности обработки, зависящая от точности и установки станка, дает возможность оценить технологические возможности станка и определить допуски на направляющие и установочные элементы станка.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования и методика моделирования погрешности обработки отверстия на переносных установках. В работе использовалось два типа переносных устройств, выполненных на базе рельсосверлилок, которые чаще применяют на предприятиях. В первом устройстве рабочим органом являлась рельсосверлилка типа 1024В, во втором- рельсосверлилка типа РСМ1М. Разность конструкций этих устройств заключается в том, что силовая головка первого перемещается по направляющим, у второй она неподвижная, а перемещение режущего инструмента осуществляется выдвижным шпинделем.

Установлено влияние конструкции переносного устройства на отклонение формы отверстия в продольном и поперечном сечениях .Так на устройстве с подвижной сверлильной головкой (ПСГ) отверстия получили форму седпообразности с максимальным диаметром на входном торце и минимальный в средних сечениях, на выходном торце диаметр меньше, чем на входном (рис.7.). В поперечных сечениях по длине отверстия имеет место некруглость в виде овальности. Максимальный диаметр приходится на вертикальное сечение и минимальный - на горизонтальное. Следует отметить, что, при обработке сверлом меньшей длины, отклонение в вертикальном продольном сечении максимальное составило 0,6мм (при толщине заготовки 50мм), а при обработке сверлом большей длины отклонение в том же сечении составило 0,73мм. Это свидетельствует о том, что длина сверла при работе на устройстве с «ПСГ» влияет на величину отклонения в сторону её увеличения.

При анализе результатов полученных на устройстве с выдвижным шпинделем (ВШ) выявлено, что отверстия имеют форму конусообразности с максимальным диаметром на входном торце и минимальном - на выходном (рис.8.). В поперечных сечениях имеет место некруглость в виде огранки. При обработке отверстий сверлом длиной 140мм максимальное

отклонение профиля продольного сечения составляет 0,29мм (при толщине заготовки 50мм), минимальное - 0,267мм (при толщине заготовки 70мм). При обработке сверлом длиной 170мм максимальное отклонение 0,245мм (при толщине заготовки 70мм), минимальное - 0,168мм (при толщине заготовки 50мм). В поперечных сечениях имеет место некруглость в виде огранки. Величины некруглости отверстий просверленных на втором устройстве показывают, что она несколько меньше, чем у отверстий, обработан, ных на первом устройстве

У|,ММ

Рис.7. Кривая формы отверстия в продольном сечении на установке «ПСГ»

У» мм

1ЯВЕГТ - ---р ИГТ~ г.гя <чр г лл, -, ч < —

и^гНт^гг'Т ту) ч'1 * I Ч'*'•! *

°20 < щ; • -Т"^" т^-М-Ч' 4Т' "^»И^МЕЖ

+1

■ \щ> ■

1,- фу'-н*"!' »

"-¿А

Рис.8. Кривая формы отверстия в продольном сечении на установке «ВШ»

Приведенные данные свидетельствуют о том, что на устройствах с «ПСГ» и «ВШ» жесткости технологических систем в поперечных и продольных направлениях неравномерны, в результате чего форма поперечных и продольных сечений обрабатываемого отверстия искажается.

Для обработки экспериментальным данных была разработана программа на ЭВМ, учитывающая взаимное влияние различных факторов на целевую величину. Из множества факторов было принято четыре - длина

обработки (толщина заготовки), скорость резания, длина режущего инструмента, геометрия режущей части инструмента.

Для исследования влияния приведенных факторов на точность обработки использован метод полного факторного эксперимента.

Количество опытов данной матрицы определено зависимостью:

ЛГ=2*=24=16.

Для определения дисперсии воспроизводимости поставлено дополнительно четыре опыта на основном уровне.

Поставлены опыты по сформированной матрице планирования экспериментов. Общее количество в ядре плана и на основном уровне составило двадцать.

После завершения опытов по результатам обработки экспериментов получена математическая модель точности обработки отверстий, в качестве которой принято уравнение регрессии вида:

к к У = К+ +

4,<к К 1<у£*

где у - значение исследуемого параметра в логарифмическом масштабе;

х„ х1 - значение факторов процесса обработки в логарифмическом масштабе;

Ь„ Ьч - выборочные коэффициенты регрессии; к - количество исследуемых факторов.

После завершения опытов по результатам обработки экспериментов получена математическая модель в кодированном виде:

где X, - кодированное значение фактора.

Обработка экспериментальных данных и расчеты по полученному уравнению производились на ЭВМ ГОМ РС АТ.

Проведенный полный факторный эксперимент первого порядка подтвердил правильность принятого решения. Была получена математическая модель адекватно описывающая реальный процесс обработки отверстий.

Исключив незначимые коэффициенты из дальнейшего рассмотрения, преобразованная математическая модель погрешности обработки отверстий имеет вид:

(9)

ь

у = 2.0079-0.0705^+0.1639Х3+0.0834Х1Х3-0.0674ЛГ2Л'3. (10)

После преобразования получена формула погрешности обработки отверстий следующего вида:

/13« T/-96J ту 8 34 *1я //

Д = —-—_11__(11)

* 10 7 74 ■ V "7118' • н10 89

Как видно из формулы, в нее вошло три фактора, существенно оказы-v вающих влияние на целевую величину. Это такие как: длина рабочей части режущего инструмента - 1, скорость резания режущего инструмента - V, глубина обработки (толщина заготовки)- Н. В формулу не включен такой фактор, как геометрия режущей части инструмента. Его влияние так мало, и поэтому он признан незначимым. Каждый из вошедших факторов оказывает прямое влияние на выходной параметр, но, а скорость еще и во взаимодействии с двумя другими.

Зависимости точности отверстия от составляющей скорости резания -частоты вращения режущего инструмента, длины (глубины) обработки, длины режущего инструмента представлены графиками (рис. 9,10.11).

МЮЧ

300-250< 200« 150 • • 100' 50-

о-

п

Рис.9. Зависимость точности отверстия от частоты вращения (скорости резания) инструмента.

Таким образом, обобщая оба графика (рис. 9) зависимости точности обработки отверстия от скорости резания режущего инструмента можно сделать вывод, что с увеличением скорости резания увеличивается и погрешность обработки. Причем с большей интенсивностью погрешность обработки возрастает при меньшей глубине (длине) обработки. Так как скорость резания режущего инструмента связана зависимостью с его диаметром и частотой вращения, то можно принять такие их величины, при которых будет обеспечена требуемая точность обработки.

ion опп тпп лпп члп кпгъял

1-0-38.Н> »ЗЛ-280

2-0»Зв,Н-190Л-2М *—— 3-0 = 38, N-300,1-260

4-0-50,М- 93, Ь-260

5-0-50, N = 150,1-=2в0

300 мм

Рис. 10. Зависимость точности отверстия от глубины обработки.

Можно заключить, что: при рассмотрении определенного диаметра погрешность обработки уменьшается с уменьшением отношения длины рабочей части режущего инструмента к длине (глубине) обработки, если скорость резания меньше 20м/мин, и, наоборот погрешность обработки увеличивается, если скорость резания меньше 20м/мин; большие погрешности у малых диаметров и малые - у больших диаметров, при равных значениях остальных переменных.

-1-0= 38,Н* 50, N в »Э,У» 11,10 -2-0= 38,Н" 50, М • 150, V ® 17,91 -5-0= 38, Н " 105,N» «3,У = 11,10 -4-0 « 38. Н = 105, N■ 150, V * 17,01 -5-0= 50, Н ■ 105, N * 83. V- 14,(1 -8-0» 50, Н " 105, N1150, V ■ -7-0» »0,Н-105, Н = Ю,У* 1 -8-0- 80.Н■ 105,N = 150,1

Рис. 11. Зависимость точности отверстия от длины рабочей части режущего инструмента.

Обобщая полученные закономерности изменения погрешности обработки от длины рабочей части режущего инструмента, можно заключить следующее:

- при скорости резания до 15м/мин, с увеличением длины рабочей части - режущего инструмента, погрешность обработки увеличивается, а свыше

15м/мин - уменьшается;

- погрешность обработки зависит от соотношения длины рабочей части . режущего инструмента к длине (глубине) обработки, чем больше отношение, тем больше погрешность обработки;

- погрешность обработки уменьшается с увеличением диаметра обработки.

В четвертой главе сделан акцент на использование переносного сверлильного станка при применении технологии (метода) совместной обработки отверстий во фланцевых соединениях (рис. 12).

Рис. 12. Переносной сверлильный станок.

В разработке переносного сверлильного станка для совместной обра, ботке отверстий во фланцах днища и патрубка автор принимал непосредственное участие. Разработка проводилась на основании хоздоговора, заключенного со Старооскольским цементным заводом. По результатам анализа, . проводимых в производственных условиях при испытании станка, выявлены недостатки базирования. Предложения повышающие точность базирования учтены в новой модификации переносного сверлильного станка (рис. 13), о чем сделана заявка на полезную модель.

Рис. 13. Переносной сверлильный станок модифицированный

Станок представляет собой сборно-сварную конструкцию состоящий из кронштейна, рамы, сверлильной головки, пневмодвигателя, механизма подачи и фиксатора. Станок работает следующим образом. Станок устанавливается на фланцы сопряженных деталей опорными элементами со стороны обрабатываемых отверстий. С противоположной стороны по имеющемуся отверстию во фланце базовой детали центрируется фиксатор. Затем производится регулировка направляющего элемента до касания коромысла цилиндрической поверхности фланца и его стопорение. После чего станок закрепляется на фланцах зажимными винтами и из отверстия выводится фиксатор. В шпиндель сверлильной головки устанавливается сверло. На выходной конический хвостовик приводного вала сверлильной головки устанавливается пневмопривод с опорой на упор. Инструмент вводится в направляющую втулку и производится обработка отверстия во фланце. После окончания обработки сверло выводится из отверстия, привод отключается, сверлильная головка возвращается в исходное положение. Если необходимо обработать точное отверстие, то после сверления заменяют инструмент и направляющую втулку и обработку производят в той же последовательности. Станок остается в неизменном положении до полной обработки отверстия.

Стоимость станка, на июль текущего года, составляет 10171 рублей. Экономическая эффективность 22900 рублей в год на одну мельницу. Срок окупаемости - 0,44 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе дано теоретическое обоснование и экспериментально подтверждена технология совместных обработки отверстий во фланцевых соединениях крупногабаритного оборудования, в результате чего: '

1. Повышена эффективность процесса обработки отверстий во фланцах с использованием переносного сверлильного станка.

2. Получены формулы описывающие влияние входных параметров на и точность обработки отверстий.

3. Определено влияние режущего инструмента и конструкции используемых переносных устройств на точность обработки отверстий.

4. Полученные в ходе теоретических и практических исследований графики позволяют определить оптимальные входные параметры, такие как скорость резания, диаметр и длина рабочей части режущего инструмента, глубина обработки для обеспечения заданной точности обрабатываемого отверстия с использованием переносных устройств.

5. Результаты работы внедрены на ОАО «Оскол-цемент» с ориентировочной экономической эффективностью 284900 рублей в год на одну мельницу.

Список публикаций по теме диссертации

1. Голдобина В.Г.Ресурсосберегающая технология обработки отверстий при ремонте шаровых мелышц.//Совещание. Внедрение в пр-во и строительство прогрессивных строит, материалов (тезисы докладов и со-общений.).-Ровно. 1990-С.158.

2. Голдобина В.Г.Обработка отверстий в сопрягаемых крупногабаритных деталях. //Тезисы докладов к предстоящей Всесоюзной конференции. Ч.4.-Белгород, 1991.-С.48-49.

3. Голдобина В.Г., Лебедев Л.В.. Проектирование агрегатов для разделки отверстий в промсоединениях.// Тезисы докладов к предстоящей Всесоюзной конференции. Ч.4.-Белгород, 1991.-С.52.

4. Голдобина В.Г. Обработка отверстий во фланцах при монтаже и ремонте цементного оборудования.// Экспресс-обзор. Выпуск 4. Серия! 5.-Москва, 1991.-С.13-16.

5. Голдобина В.Г.. Проблема нахождения центра отверстий под крепежные болты //Тезисы докладов к предстоящей Международной конфе-ренции.Ч.5. - Белгород, 1993.-С.50-51

6. Голдобина В.Г. .Погрешности обработки отверстий в крупногабаритном оборудовании при использовании переносных сверлильных устройств //Тезисы докладов Международной конференции.Ч.4.- Белгород, 1995.-С.62.

7. Голдобина В.Г., Голдобин И.И.. Математическая модель точности обработки отверстий в крупногабаритном оборудовании при использовании нестационарных станков.// Сборник научных трудов,- Белгород: Бел-ГТАСМ, 1998.-С.188-191.

8. Погонин A.A.. Голдобина В.Г.,. Погрешность установки переносного сверлильного станка на обрабатываемое изделие.// Материалы межвузовского сборника статей,- Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003.-С.63-67.

9. Погонин A.A.,Голдобина В.Г.. Зависимость точности обработки от точности переносного сверлильного станка.// Серия 1.Цементная промышленность. Экспресс-обзор, М: 2003, вып. 1-2.-С.25-29.

10. Голдобина В.Г. Сверление на переносных установках.// Вестник БГТУ им. Шухова, №11.-Белгород, 2005.-С.289-291.

11. Погонин A.A., Голдобина В.Г., Озеров М.А. Влияние технологической системы на отклонение формы отверстия при сверлении.// Авиация и космонавтика -2005. Секция «Управление качеством».-М.:МАИ,2005.-С.28.

с

Г

Подписано в печать 60x84/16

Усл.пл. •/' _Тираж 100

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова,46

Формат Заказ № У $ 3

t

РНБ Русский фонд

2006-4 29087

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 7 1.1.Назначения и технические требования к фланцевым соединениям

1.1.1.Состояние и развитие проблемы

1.1.2.Фланцевые соединения шаровых т трубных мельниц

1.1.3.Технические требования к фланцевым соединениям 12 1.2.Обзор и анализ существующих способов обработки отверстий во фланцах

1.2.1.Способы обработки отверстий на цементных заводах

1.2.2.Обзор нестационарных средств для обработки отверстий во фланцах

1.2.3.Переносные устройства для обработки отверстий во фланцах мельниц

1.2.4.Анализ способов обработки отверстий во фланцах 34 1.3.Выводы

Глава 2. Теоретическое обоснование способов совместной обработки отверстий во фланцах

2.1. Постановка задачи

2.2. Установления влияния применяемых средств обработки на точность отверстий

2.2.1. Определение влияния жесткости технологической системы на точности и форму обрабатываемого отверстия

2.2.2. Определение влияния технологической системы на увод оси отверстия

2.2.3. Определение погрешности обработки отверстия при зенкеровании и развертывании

2.2.4. Определение влияния переносных станков на обеспечение перпендикулярности оси отверстий

2.2.4.1. Влияние неточности станка на погрешность

2.2.4^2. Влияние установки станка на погрешность

2.3. Выводы

Глава 3. Экспериментальные исследования точности обработки отверстий с использованием переносных устройств

3.1. Постановка задачи исследования

3.2. Методика проведения эксперимента

3.3. Обработка результатов экспериментальных исследований на переносных установках

3.4. Планирование экспериментальных исследований

3.5. Исследование влияния независимых факторов на точность обработки

3.6. Выводы

Глава 4. Общая методика обеспечения точности отверстий во фланцах при совместной обработке

4.1. Оборудование для совместной обработки отверстий во фланцах и режущий инструмент.

4.2. Технология совместной обработки отверстий во фланцах крупногабаритного оборудования

4.3. Экономическая целесообразность применения совместной обработки отверстий во фланцах

4.4. Выводы 124 Общие выводы 12 6 Библиографический список 127 Приложения

Актуальность темы. На современном этапе машиностроительного и машиноремонтного производства дальнейшее повышение качества изготовления и ремонта оборудования во всех отраслях имеет большое народно - хозяйственное значение. От этого в значительной степени зависит экономическая эффективность использования техники. В промышленности строительных материалов, цементной, химической и других отраслях работает крупногабаритное оборудование, которое при эксплуатации подвергается различным внешним воздействиям, под влиянием которых их надежность.снижается. Поддержание и восстановление работоспособности оборудования достигается ее техническим обслуживанием и ремонтом, которые требуется не только улучшать, но и повышать уровень организации и специализации ремонтного производства, за счет использования новейших технологий.

В промышленности строительных материалов, цементной, химической и других отраслях эксплуатируется крупногабаритное оборудование, вызывающее большие трудности при его ремонте. Важным условием для сокращения сроков ремонта, снижения трудоемкости и стоимости является механизация ремонтных работ и повышение уровня организации и специализации ремонтного производства, используя совершенные технологии.

В большинстве своем детали крупногабаритного оборудования соединяются между собой с помощью болтов. При замене изношенной детали, в новой необходимо обработать отверстия, которые были бы совмещены с отверстиями в основном узле машины. В шаровых и трубных мельницах, применяемых в цементной промышленности, периодически заменяют разгрузочные патрубки, входные и выходные днища. Причиной замены является износ рабочих поверхностей и различные повреждения. Новые днища и патрубки, поставляемые как запасные части, имеют только четыре отверстия под контрольные шпильки. Отверстия же под крепежные болты обрабатываются на заводах, где эксплуатируются мельницы. Ремонтные работы по замену днищ и патрубков производятся РМЦ заводов. Днища с корпусом мельниц и патрубок с днищем и полумуфтой имеют фланцевые соединения. Четвертая часть болтов от общего количества должны быть прецизионными. Именно на эти болты приходится основная нагрузка мельницы. К обработке отверстий под прецизионные болты предъявляются повышенные технические требования. Основным требованием является то, что отверстия под прецизионные болты в днищах (или патрубках) должны быть обработаны соосно с отверстиями в базовой детали.

На цементных заводах в основном используется раздельная обработка отверстий во фланцах днищ и патрубков. По этому способу обработка отверстий производится на ради-ально-сверлильных станках в ремонтно-механических цехах. Окончательная обработка прецизионных отверстий, чтобы выполнить технические требования, производится при монтаже днища (или патрубка) в сборе с базовой деталью. Эта операция выполняется либо дрелью, либо пневмомашинами, а то и вручную.

В последнее время имеются попытки использовать совместную обработку отверстий фланцевых соединений при монтаже днищ и патрубков. Для этой цели используются различные конструкции переносных устройств, разработанные и изготовленные на самих предприятиях.

Цель и задачи исследований. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать технологию совместной обработки прецизионных отверстий фланцевых соединений крупногабаритного оборудования, переносное устройство для совместной обработки отверстий во фланцах и инженерную методику отработки.

Научная новизна работы. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлены аналитические и эмпирические зависимости, устанавливающие связь между точностью обработки отверстий и режимами резания и жесткостью технологической системы; решена задача базирования переносных устройств на объект и влияния их точности на погрешность обработки; определена эмпирическая зависимость величины погрешности обработки от технологических факторов процесса механической обработки отверстий.

Объекты исследований. Способы обработки отверстий во фланцевых соединениях и их влияние на точность; средства (оборудование) для совместной обработки отверстий во фланцах;. базирование переносных устройств на объект. I

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований обработки прецизионных отверстий во фланцевых соединениях крупногабаритного оборудования.

2. Технологию совместной обработки отверстий ■ во фланцах крупногабаритного оборудования.

3. Методику моделирования точности обработки отверстий, зависимой от технологических факторов.

4. Инженерную методику обработки отверстий с обеспечением требований к точности, размеров и качеству поверхностей.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Назначения и технические требования к фланцевым соединениям

5. Результаты работы внедрены на ОАО «Оскол-цемент» и проведены работы по обработке отверстий на предприятии ООО «Завод Невский Ламинат» с ориентировочной экономической эффективностью 284 900 рублей в год.

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий /Ю.П.Адлер, Е.А.Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1971.-284с.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора -машиностроителя: В Зт./ В.И. Анурьев. М. : Машиностроение, 1980.-Т.1.-782с.

3. Аршинов В.А. Резание металлов / В.А.Аршинов, Г.А.Алексеев.- М.: Машиз, 1959. -490с.

4. АС 831410 (СССР). Переносной сверлильно-фрезерный станок /Л.А.Бенин, В.В.Березкин, С.Ю.Михаэль.- Бюл., 1981, №19.

5. АС 276694, Переносной рельсосверлильный станок / Н.Г.Тарасенко, Б.И.Иноземцев, А.Г.Машков и др.; Опубл. 14.07.197 0; Бюл.№23.

6. Банит Ф.Г. Механическое оборудование цементных заводов /Ф.Г.Банит, O.A. Несвижский. -М. : Машиностроение, 1975.-318с.

7. Банит Ф.Г. Эксплуатация, ремонт и монтаж оборудования промышленности строительных материалов/ Ф.Г.Банит, Г.С.Крижановский, Б.И. Якубович. М. : Стройиздат., 1971.-368с.

8. Боганов А.И. Механическое оборудование цементных заводов/А.И.Боганов. Москва-Свердловск: Машгиз, 1961.-384с.

9. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов/ В.Ф.Бобров. М.: Машиностроение, 197 5.- 344с.

10. Болыиев JI.H. Таблицы математической статистики/ JI.H. Болыиев, Н.В.Смирнов. М. : Наука, 1983.-416с.

11. Бондарь А.Г. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии /А.Г.Бондарь, Г. А. Статюха, И. А. Потяженко Киев: Вища школа, 1980.-264с.

12. Биргер И.А. Сопротивление материалов/ И.А. Биргер, P.P. Мавлютов. М.: Наука, 1986. -560с.

13. Бронштейн И.Н. Справочник по математике/ И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. М. : Наука, 1986. -544с.

14. Воробьев JI.H. Технология машиностроения и ремонта машин /Л.Н.Воробьев. М.: Высш. школа, 1981.-344с.

15. Вульф A.M. Резание металлов /А.М.Вульф. Л.Машиностроение, 1973.-496с.

16. Грановский Г. И. Резание металлов/ Г.И.Грановский, В.Г.Грановский. М.:Высш.шк.,1985.-304с.

17. Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений/ В.А. Горохов. Минск: «Вышэйшая школа», 1986.-238с.

18. Голдобина В.Г.Ресурсосберегающая технология обработки отверстий при ремонте шаровых мельниц/ В.Г.Голдобина: Совещание. Внедрение в пр-во и строительство прогрессивных строит. материалов (тезисы докладов и сообщений.).- Ровно. 1990-С.158.

19. Голдобина В.Г.Обработка отверстий в сопрягаемых крупногабаритных деталях /В.Г.Голдобина: Тезисы докладов к предстоящей Всесоюзной конференции. Ч.4.-Белгород, 1991.-С.48-49.

20. Голдобина В.Г. Проектирование агрегатов для разделки отверстий в промсоединениях /В.Г.Голдобина, Л.В.Лебедев: Тезисы докладов к предстоящей Всесоюзной конференции. Ч.4.- Белгород, 1991.-С.52.

21. Голдобина В.Г. Обработка отверстий во фланцах при монтаже и ремонте цементного оборудования/ В. Г. Голдобина: Экспресс-обзор. Выпуск 4. Серия15.-Москва, 1991.-С.13-16.

22. Голдобина В.Г. Проблема нахождения центра отверстий под крепежные болты / В.Г. Голдобина: Тезисы докладов к предстоящей Международной конференции.4.5.- Белгород, 1993.- С.50-51 <

23. Голдобина В. Г. .Погрешности обработки отверстий в крупногабаритном оборудовании при использовании переносных сверлильных устройств / В.Г.Голдобина: Тезисы докладов Международной конференции.4.4.- Белгород, 1995.- С.62.

24. Голдобина В.Г. Сверление на переносных установках /В.Г.Голдобина: Вестник БГТУ им. Шухова, №11.-Белгород, 2005.- С.289-291.

25. Голдобина В.Г. Математическая модель точности обработки отверстий в крупногабаритном оборудовании при использовании нестационарных станков/ В.Г. Голдобина, И.И. Голдобин // Сборник научных трудов.- Белгород: БелГТАСМ, 1998.- С.188-191.

26. Денисенко В.И. Методы обработки режущими инструментами в сложных и экстремальных условиях резания // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Тула: Тул ПИ, 1991.-38с.

27. Дроздов Н.Е. Эксплуатация, ремонт и испытание оборудования предприятий строительных материалов, изделий и конструкций /Н.Е.Дроздов. М. : Высш. школа, 1979. -312с.

28. Душинский В. В. Оптимизация технологических процессов в машиностроении / В.В.Душинский, Е.С. Пухов-ский, С. Г. Радченко. Киев : Технлка, 1977.-17 6с.

29. Егоров М.Е. Технология машиностроения /М.Е. Егоров, В .И. Деменьтьев, В .JI .Дмитриев .-М. : Высш. школа, 1976.-534с.

30. Егоров C.B. Резание конструкционных материалов /С.В.Егоров, А.Г.Черняков.- М. : Высш.школа, 1975.-188с.

31. Картавов С. А. Технология машиностроения (специальная часть). Киев: «Вища школа» 1974.-272с.

32. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента / П.Г.Кацев.-М.: Машиностроение, 1974.-231с.

33. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания / К.С.Колев, Л.М.Горчаков.- М.: Машиностроение, 197 6.-144с.

34. Колев К.С. Вопросы точности при резании металлов/ К.С.Колев. М.: Машиностроение,1961.- 134с.

35. Колев К. С. Технология машиностроения /К.С. Колев. М.: Высш. школа, 1977.-256с.

36. Корсаков B.C. Точность механической обработки / В.С.Корсаков. М.: Машиностроение, 1961.-380с.

37. Корн. Г.- Справочник по математике для научных работников и инженеров /Г.Корн, Т.Корн. -М. : Наука, 1984.-832с.

38. Лихарев К.К. Сборник задач по курсу сопротивление материалов / К.К. Лихарев, Н.А.Сухова. М. : Машиностроение, 1980.-224с.

39. Малогабаритная расточная головка //Экспресс-информация. Серия 1. Выпуск 2, 1987.-с.13-14.

40. Маталин A.A. Технология .машиностроения /A.А.Маталин.-Л.:Машиностроение, 1985.-4 96с.

41. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов /М.П. Новиков.-М.: Машиностроение, 1980.-592с.

42. Основы технологии машиностроения /Под ред.B.С.Корсакова.-М.: Машиностроение, 1977.-416с.

43. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2т./П.И.Орлов; Под ред. П.Н. Учаева.-М.: Машиностроение, 1988.-Т1.-560с.

44. Пат. 121671 ПНР, МКИ В23 В41/00. Переносной сверлильный станок для обработки отверстий во фланцах турбинных колес.- Заявлено 13.01.78; №204006; опуб. 10.01.84.

45. Пат.4591301 США, МКИ В23 В45/14. Переносной сверлильный станок. заявлено 12.12.84; №680763; опуб. 27.05.86, НКИ 408/76.

46. Пат.115436 ПНР, МКИ В23 В41/00. Передвижной сверлильный станок. Заявлено 23.06.78; №2078 96; опубл.20.09.82.

47. Пелипенко H.A. Состояние и перспективы применения нестационарных станков в машиностроении // Технология и оборудование обработки металлов резанием. Обзорная информация. Серия 7.-М.: ВНИИТЭМР, 1988.-Збс.

48. Пелипенко H.A. Применение передвижных модулей при модернизации и восстановлении работоспособности оборудования в цементной промышленности / H.A.Пелипенко //Ремонт и эксплуатация оборудования: Обзорная информация ВНИИЭСМ.-М.: 1987.- 58с.

49. Погонин А.А Погрешность установки переносного сверлильного станка на обрабатываемое изделие / A.A. Погонин, В. Г. Голдобина. Материалы межвузовского сборника статей.- Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003.-С.63-67.

50. Погонин A.A. Зависимость точности обработки от точности переносного сверлильного станка/ A.A. Погонин, В.Г. Голдобина. // Серия1.Цементная промышленность. Экспресс-обзор, М: 2003, вып. 1-2.- С.25-29.

51. Погонин A.A. Влияние технологической системы на отклонение формы отверстия при сверлении / A.A. Погонин, В.Г. Голдобина, М.А.Озеров // Авиация и космонавтика -2005. Секция «Управление качеством».-М.:МАИ,2005.-С.28.

52. Разработка средств механизации для ремонта шаровых трубных мельниц: Отчет № 018 900368 93 по научно-исследовательской работе. Белгород: БТИСМ, 1990.-76с.

53. Режимы резания металлов: Справочник /Под ред. Ю.В. Барановского. -М.Машиностроение,1972.-407с.

54. Создание универсального станочного модуля для обработки отверстий в крупногабаритных изделиях // Патентная проработка. Белгород: БТИСМ, 1989.-347с.

55. Сопротивление материалов/Под ред.Г.С.Писаренко.-К.: Вища шк., 1986.-775с.

56. Станочные приспособления: Справочник. В 2т./Ред. совет: Б.Н. Вардашкин и др.- М. : Машиностроение, 1984. Т1.-592с.

57. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения. М.: Машгиз, 1946.-207с.

58. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. - Т.2.-496с.

59. Справочник инструментальщика /И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; Под общ. ред. И. А. Ординарцева .-J1. : Машиностроение, 1987 .-846с.

60. Технология тяжелого машиностроения/С.И.Самойлов, В.М.Горелов, В.М.Браславский и др.; Под ред. Самойлова С.И. М.: Машиностроение, 1967.-595с.

61. Технология тяжелого машиностроения. Опыт Урал-машгиззавода /В.А. Попов, Г.А. Иванов, К.Н. Муравьев и др.; Под ред. Шахрая М.А. Москва-Свердловск: Машгиз, 1952.-460с.

62. Технология машиностроения / А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колесов и др.-М.: Машиностроение, 1986.-480с.

63. Трошенский С. П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках / С.П. Трошенский.- М.: Машиностроение, 1964. 204с.

64. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / В.И.Феодосьев.-М.: Наука, 1979.-560с.