автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Структурная оптимизация процессов сборки многорядных роликовых опор

На правах рукописи

ЖУРАВЛЕВ Андрей Николаевич

СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ МНОГОРЯДНЫХ РОЛИКОВЫХ ОПОР

Специальность 05.02.08 — Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2004

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Самарского государственного технического университета и в ОАО «Волгабурмаш».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

И.К.Рыльцев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ю.З.Житников кандидат технических наук Ю.М.Будников

Ведущая организация: ОАО «Сарапульский машиностроительный завод»

Защита состоится «_22_» декабря 2004 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.02 в Самарском государственном техническом университете по адресу: г. Самара, ул. Галактионовская, 141, корпус № 6, ауд. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан « /0у> ноября 2004 г.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свой отзыв, заверенный гербовой печатью, по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.02.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.02

А.Ф.Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В подавляющем числе случаев отказы техники, эксплуатируемой в тяжелых условиях, происходят по технологическим причинам, связанным с влиянием случайных составляющих на качество изготовления подвижных соединений. К таким соединениям относятся опоры качения, включающие детали цилиндрической формы, например, цапфа лапы, шарошка, кольца подшипников, ролики и др.

По данным НАТИ и МТЗ, основной причиной выхода из строя подшипников тракторов является изнашивание роликов. Радиальный зазор в процессе эксплуатации увеличивается в 20-25 раз. Это приводит к перекосам колец, что является причиной отказов в 20-25% случаев. По данным фирмы FAG (Германия), допустимый угол перекоса двухрядных роликоподшипников составляет примерно 0,4' - 0,5', а допустимый перекос -10 - 15 мкм на 100 мм. По имеющимся данным, 65% отказов трансмиссии автомобилей большой грузоподъемности происходит из-за заклинивания узла карданного шарнира. Нормы предельных зазоров в подвижном соединении шарнира составляют 0,015 - 0,03 мм, допуск несовпадения осей относительно общей оси крестовины - 0,006 мм, а возможный разброс диаметральных размеров роликов -3... 5 мкм. Даже при такой относительно высокой точности шарнирное соединение тел качения подвергается риску заклинивания.

Причиной разброса индивидуальных характеристик при сборке роликовых опор является случайная реализация параметров размерного ряда беговых дорожек и диаметров роликов в комплекте. Это обстоятельство не позволяет выполнить технологический процесс сборки подвижных соединений, обеспечивающий стабильное значение ресурса изделия.

Цель работы - повышение ресурса многорядных роликовых опор на этапе их сборки за счет оптимизации структурной составляющей расположения роликов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие взаимосвязанные задачи.

1. Выявление параметров сборки многорядных роликовых опор, оказывающих влияние на расчетный ресурс изделий.

2. Синтез трехконтурной схемы сборки роликовых опор на основе моделирования процессов взаимодействия поверхностей соединяемых деталей.

3. Оптимизация структурных и технологических параметров сборки многорядных роликовых опор, которые обеспечивают максимальный расчетный ресурс изделия.

Научная новизна. Выявлено влияние структурной составляющей процесса сборки на механизм взаимодействия поверхностей цилиндрических деталей роликовых опор.

С учетом наличия случайной составляющей диаметральных зазоров в комплектах роликов определено условие оптимальной структуры роликов при сборке.

Найдены закономерности взаимодействия роликов с роликовой дорожкой подвижной детали без сепаратора, которые связывают геометрические параметры комплектов и рядов роликов с циклами внешней нагрузки.

Установлено влияние взаимного расположения нескольких роликовых опор конструкции на перераспределение нагрузки по каждой опоре с учетом расчетной величины ресурса изделия.

Методика исследования. Были использованы теоретические и экспериментальные методы исследования сборки роликовых опор, выполненные в лабораторных и производственных условиях. Теоретические исследования проведены с применением математических моделей триботехнических систем, теории вероятности и математической статистики, гармонического анализа реальных профилей поверхностей контактируемых деталей.

Экспериментальные исследования включали стендовые и промысловые испытания изделий, собранных по традиционной и предлагаемой в работе технологиям. При проведении исследований параметров структурной составляющей комплектов роликов применялись теоретико-вероятностные методы с использованием вычислительной техники.

Достоверность научных результатов подтверждена степенью совпадения расчетных значений ресурса изделия, собранного по технологии индивидуальной сборки, при сравнении их с экспериментальными данными, полученными во время натурных испытаний.

Практическая ценность. Внедрена технология индивидуальной сборки роликовых опор с оптимальными технологическими параметрами структурной составляющей, что позволило прогнозировать ресурс изделия на этапе его сборки.

Разработана структурная оптимизация процессов сборки роликовых опор, включающая комплектование роликов, монтаж подвижной обоймы с увязкой циклов силовой составляющей и сборку под сварку роликовых опор, которая дает возможность на этапе сборки обеспечить максимально возможный расчетный ресурс изделия.

Определена область рационального применения технологии индивидуальной сборки двухрядных роликовых опор, позволяющей стабилизировать геометрические параметры (последовательность диаметральных размеров роликов, взаимное расположение комплектов роликов и их расположение относительно цикла внешних сил, а также разновысотность опор в конструкции). Это дает возможность с достаточной степенью вероятности рассчитать ресурс изделия на стадии изготовления.

Даны рекомендации по совершенствованию технологии комплектования роликов с учетом двухрядной конструкции опор, что позволило исключить субъективный фактор и повысить стабильность качественных показателей сборки (стабилизация случайного процесса диаметральных зазоров при

сборке комплектов роликов, стабилизация взаимной ориентации комплектов роликов между собой и с векторами внешних сил).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модель взаимодействий деталей двухрядных роликовых опор, позволяющая исследовать механизм сборки на основе индивидуальных размеров цилиндрических деталей роликовых опор.

2. Процесс взаимодействия реальных рельефов диаметральных поверхностей подвижных деталей в соединениях.

3. Технология индивидуальной сборки роликовых опор, определяющая расчетный ресурс изделия и оптимизирующая структурные составляющие.

4. Рекомендации по выбору оптимальных параметров сборки, обеспечивающих максимальный расчетный ресурс каждого изделия.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на б-ти международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы надежности энергетического и транспортного машиностроения» и «Высокие технологии в машиностроении», г. Самара, 2004; научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы управления и обработки информации», г. Уфа, 2003; «Будущее технической науки», г. Нижний Новгород, «Динамика технологических систем 2004», г. Саратов, «Современные проблемы машиностроения», г. Томск, 2004. По разделам диссертационной работы делались доклады на семинаре молодых ученых при факультете МиАТ СамГТУ в 2004 г. В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на объединенном заседании кафедр «Технология машиностроения», «Автоматизация технологических процессов в машиностроении», «Автоматизированные станочные комплексы» и «Инструментальные системы автоматизированного производства».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 - в центральных издательствах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 129 наименований и приложения. Объем диссертации составляет 118 страниц, в работе имеется 55 рисунков, 21 таблица и 119 страниц приложений.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены научная новизна и практическая ценность, поставлена цель и сформулированы задачи исследования, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена состоянию вопроса технологии сборки изделий, оказывающей влияние на ресурс подвижных соединений.

Решение проблемы повышения ресурса изделий неразрывно связано с совершенствованием и системной разработкой новых технологических мето-

дов управления качеством сборки подвижных соединений, к которым относятся роликовые опоры.

Предпосылкой к работе над совершенствованием сборочных процессов является взаимосвязь технологических параметров сборки, установленная профессорами ААГусевым, Ю.З.Житниковым, Ф.И.Деминым, Б.Л.Штриковым и др.

Эти знания позволяют разработать систему управления параметрами и оптимизировать структурные составляющие комплектов роликов. Такая стратегия научного подхода к совершенствованию процесса сборки по расчетному формуляру была предложена А.П.Соколовским. Необходимым условием выполнения упорядоченной сборки является соблюдение принципа различимой конструктивной симметрии, который сформулировал И.К.Рыльцев. Согласно этому принципу, каждой компоновочной схеме, составляющей структуру сборки комплектующих деталей, ставится в соответствие прогнозируемый ресурс. Данный принцип указывает на структурную взаимосвязь оценок качества сборки роликовых опор, выполненной по методу групповой взаимозаменяемости, с оценкой ресурса изделия.

Исходя из анализа литературных источников можно сделать вывод о возможности различных стратегий решения проблемы оптимизации технологических процессов сборки.

Для сборочного процесса целесообразно применить параметрический метод оптимизации оценок взаимодействия поверхностей сопрягаемых деталей, отличающихся разнообразием геометрических связей реальных профилей. Такая методика позволит решать задачи обеспечения работоспособности роликовых опор вне зависимости от вида поверхностного разрушения кон-тактируемых деталей подвижных соединений, включая процессы диффузии и абразивного износа. Кроме того, эта методика содержит в себе эффективный алгоритм выбора оптимальных параметров сборки роликовых опор, учитывающий последовательность процесса.

В настоящее время отсутствуют системные исследования взаимосвязи процессов сборки и эксплуатации роликовых опор, раскрывающие функциональные зависимости ресурса эксплуатируемого изделия от структурных переменных параметров сборки.

Системный анализ процессов сборки с заданной эксплуатационной характеристикой изделия позволяет определить технологические параметры, оказывающие влияние на оценку расчетного ресурса роликовых опор. Факторы, влияющие на результат сборки: случайные, характеризующиеся неопределенностью конструктивной симметрии и взаимного расположения комплектов роликов (исследованы учеными П.И.Буловским и В.Я.Катковником); силовые и геометрические, зависящие от структурных переменных соединения. Сборка должна учитывать индивидуальные свойства взаимодействия поверхностей деталей подвижных соединений и гарантировать повышение расчетного ресурса изделия с заданным уровнем надежности.

Сборку под сварку роликовых опор исследовал д.т.н. Б.М.Базров. Метод исследований сборочных процессов включает разработку моделей сборки роликовых опор по количеству контуров геометрических связей. Методика, учитывающая взаимосвязь силовых, геометрических и случайных факторов при выполнении соединений, позволяет раскрыть закономерности процессов сборки роликовых опор с минимальной ошибкой структурной составляющей.

На основании анализа литературных источников разработан классификатор типов сборки по степени упорядочения размерного ряда соединяемых деталей, который указывает пути совершенствования процесса сборки многорядных опор качения.

Таблица 1

Тип сборки опор качения Элементы деталей опор качения Роликовые опоры в конструкции

Беговые дорожки подвижных и неподвижных обойм Конструктивные параметры подвижной обоймы Ролики

Индивидуальная сборка Различимы, А. Различимы, » ) 1 Различимы, ^Т» ^р, /р, /р, Рр(/брд//мрд)5 ФЛз Различимы, Лдкь -4ЛК2, Лдкз

Упорядоченная сборка Различимы, Ац ^iii.il Различимы, , ¿/3, Н3, Различимы, "^Р? 'р» <®р(/брА|1д)> Фр-Уэ Неразличимы

Упорядоченная сборка по циклам взаимодействия роликов и дорожек Различимы, Неразличимы Различимы, /р, /р, Фр/Рз Неразличимы

Частично упорядоченная сборка по циклам взаимодействия роликовых дорожек Различимы, А, Аид Неразличимы Неразличимы Неразличимы

Частично упорядоченная сборка по циклам нагрузок на опоры Неразличимы Различимы, Неразличимы Неразличимы

Неупорядоченная сборка Неразличимы Неразличимы Неразличимы Неразличимы

Указанные в табл. 1 условные обозначения параметров включают: £)ш — измеренные диаметры соответственно подвижной и неподвижной обоймы, составляющие / размерную группу с минимальным отклонением зазоров в двухрядном подвижном соединении; - измеренные геомет-

7

рические параметры подвижной обоймы, которая формирует циклы внешних сил; ¿р, йр, 7р, /р — длина и диаметры роликов, составляющие заданную структуру ¡и / селективной группы; ^(/брУ/мрд) - полярный угол фазового смещения комплектов первого ряда роликов относительно комплектов второго ряда; - угловое взаимодействие комплекта роликов с циклами внешних сил.

Системные исследования процессов упорядоченной сборки позволяют рассматривать множество циклов подвижных деталей как реализацию размерных последовательностей роликов, оценивая эксплуатационные параметры опор качения. Имея исходную технологическую информацию по видам реальных рельефов деталей, можно установить взаимосвязи и с их помощью моделировать эксплуатационные процессы в подвижных соединениях на этапе сборки.

В исследованиях, выполненных за последние годы, не в полной мере отражено влияние на расчетный ресурс технологии сборки двухрядных роликовых опор, а в опубликованных работах не учтены условия влияния случайной составляющей диаметральных отклонений контактируемых деталей в пределах нескольких селективных групп на качественный показатель сборки.

Не раскрыта связь между управляемыми величинами многорядных роликовых опор, которая обусловлена следующими тремя факторами. Первый фактор определяет условие взаимодействия разного количества роликов по двум и более беговым дорожкам. Второй - вводимую связь между управляемыми параметрами размерной последовательности роликов через измерительные устройства их комплектации. Третий - связь между управляемыми величинами структурной последовательности роликов через характер внешних сил, воспринимаемых опорой при эксплуатации.

В отечественной и зарубежной литературе нет готовых решений, позволяющих в удобной форме моделировать процессы взаимодействия подвижных деталей роликовых многорядных опор с целью получения достоверной информации о ресурсе собранного изделия. Для достижения поставленной цели предложено структурировать исходную задачу анализа, представляя роликовые опоры в виде трех контуров: внутренний, взаимосвязанный и внешний, с последующим решением задачи синтеза этих контуров.

Вторая глава посвящена исследованию процесса взаимодействия деталей роликовой опоры, зависящего от технологических и кинематических факторов и выполненного на примере трехшарошечного бурового долота.

Объектом исследования являлось типовое изделие - трехшарошечное буровое долото, имеющее в своей конструкции три двухрядные роликовые опоры и работающее в экстремальных условиях. Выбор бурового долота в качестве объекта исследования определялся наличием в конструкции долота всех контуров геометрических связей деталей роликовых опор. Внутренние

поверхности шарошки 3, ролики 2 большой и малой дорожек, цапфа лапы 1 составляют опору качения долота (рис. 1).

Рис. 1. Схема взаимосвязанных контуров взаимодействия деталей роликовой опоры:

А - внутренние контуры расположения роликов в комплектах на беговых дорожках;

Б - внутренний контур угловых взаимных положений комплектов роликов; В - взаимосвязанный контур, включающий расположение комплектов роликов относительно зубков

На схеме (рис. 1) рассмотрены внутренние и взаимосвязанные контуры, которые определяют соответственно этапы сборки роликовых опор, включая комплектацию роликов и установку внешней обоймы (шарошки).

Упорядоченная сборка роликовых опор характеризуется выполнением трех функций. Во-первых, она позволяет определить длину цикла по количеству роликов размерной последовательности в зоне упруго-пластической деформации внутреннего контура. Во-вторых, устанавливает взаимосвязь размерной последовательности роликов с внешними факторами взаимосвязанного контура. В-третьих, формирует начало отсчета фазового смещения двух комплектов роликов между собой, определяя связь внутреннего и взаимосвязанного контуров.

Моделирование процессов сборки роликовых опор в машиностроении, в частности, в производстве буровых долот, должно включать дополнительные условия, учитывающие индивидуальные свойства поверхностей сопрягаемых деталей роликовых опор. Эти условия предусматривают выбор по параметру реального профиля контактируемых поверхностей оптимальной структуры размерной компоновки комплектующих роликов, а также позволяют прогнозировать ресурс опор. Исходным управляемым параметром способа сборки двухрядных роликовых опор выбран набор композиций действительных диаметральных размеров роликов. Такая технология относится к технологии упорядоченной сборки роликовых опор, связывающей их эксплуатационные параметры с параметрами сборки.

Структурная компоновка роликовых опор внутреннего контура требует от селективной сборки оптимизации таких параметров, как последовательность размерного ряда роликов и угловая ориентация собранных комплектов (табл. 2). При этом должно выполняться условие сохранения системы отсчета на всех этапах сборки роликовых опор. Такой способ упорядоченной сборки суммирует пространственные отклонения реальных профилей подвижных деталей с учетом выбранной компоновочной схемы и позволяет моделировать процесс взаимодействия с заданным уровнем вероятности.

Таблица 2

Фрагмент компоновочных схем влияния угла поворота (р на количество благоприятных исходов п+/+, п./.

Как видно из табл. 2, количество благоприятных исходов (совпадений по направлению перемещений роликов по большой и малой роликовым дорожкам в опоре) при развороте комплекта больших роликов относительно малых на угол ф=10о равно 20, неблагоприятных исходов -16. Из этого следует, что К(ф)=20/16>1. При развороте комплекта больших роликов на угол ф=40о количество благоприятных исходов будет равно 15, неблагоприятных- 21. Из этого следует, что К(ф)=15/21<1.

Геометрический смысл благоприятных и неблагоприятных исходов сборки роликовых опор, определяющийся угловыми смещениями осей симметрии комплектов роликов по отношению к осям симметрии роликовых дорожек неподвижной детали, показан на рис. 2.

Р и с. 2. Механизм парных взаимодействий двухрядных опор качения: а — неблагоприятный исход, б - благоприятный исход

Параметр ресурса характеризуется оценками математического ожидания и дисперсии. Оценка математического ожидания параметра ресурса роликовых опор представляет собой результат статистической реализации расчетного ресурса при неограниченном числе перестановок роликов и случайном их положении относительно большой и малой роликовых дорожек. Дисперсия оценивается по рассеянию значений параметра расчетного ресурса при различных угловых поло-

жениях роликов в опоре. Решение этой задачи должно определить степень влияния случайных факторов сборки на значение расчетного ресурса роликовых опор.

Использование технологических параметров на этапе сборки для оценки расчетного ресурса позволяет выбрать оптимальную структуру групп роликов т и угол поворота <р, что дает возможность увеличить ресурс работы долота технологическими методами. При этом необходимо контролировать не только действительные диаметры роликов, но и стабильную структуру комплектов роликов заданного размера. Стабильная структура комплектов роликов заданного размера обеспечивает стационарное распределение роликов в зоне упруго-пластической деформации. Стационарный режим работы роликовых опор характеризуется тем, что структурный коэффициент взаимосвязанного контура сборки роликов большой и малой роликовых дорожек опоры К[<р) равен максимальному значению К(<р)> 1.

Влияние структурной составляющей взаимосвязанного контура на показатели качества сборки оценивались по жесткости £ роликовых опор (1), расчетные значения которой представлены в табл. 3.

где G - внешняя сила, Н;

С - центр масс фигуры, полученной по результатам построения круговой диаграммы перемещений роликов в опоре, мм;

X - масштабный коэффициент, определяющий связь между силой и механическими свойствами контактируемых поверхностей.

Таблица 3

Численные значения жесткости роликовых опор для трех вариантов структуры роликов из 36-ти возможных

Данная таблица указывает на влияние структурной составляющей сборки на жесткость роликовых опор. Это влияние определяется характером расположения комплектов роликов по отношению к вектору внешних сил.

Третья глава посвящена исследованию взаимодействия роликов с роликовыми дорожками подвижной детали, которое характеризуется степенью жесткости кинематических связей. Профиль роликовой дорожки после отработки раскрывает степень статистической взаимосвязи между роликами и роликовыми дорожками с учетом внешней нагрузки на опору. Взаимосвязанный контур характеризуется наличием зависимости циклов каждой пары роликов по отношению к рабочему зубку. Степень этой зависимости оценивалась по исследованию деформационного следа на роликовой дорожке. Расчеты выполнялись с использованием программных продуктов MATHCAD и Excel. Информационным носителем технологической информации являлся деформационный след, оставленный роликами на роликовой дорожке в процессе эксплуатации изделия. С целью установления влияния структурной составляющей сборки на эксплуатационные параметры ис-

пользовались гармонический и корреияционный анализы рельефов роликовых дорожек, выработавших свой ресурс в условиях стендовых испытаний.

Корреляционный анализ деформированных роликовых дорожек позволил констатировать стационарность взаимодействия роликов с контактируемыми поверхностями и выявить наличие жестких кинематических связей в случайном процессе эксплуатации роликовых опор. Поскольку конструкция роликовых опор не предусматривает жестких кинематических связей, то в соответствии с общим принципом их структурной взаимосвязи определялась степень стабильности их траекторий при эксплуатации Оценка степени стабильности траекторий роликов при эксплуатации по выбранному параметру производилась по гармоническому анализу рельефов роликовых дорожек после отработки.

Гармонический анализ роликовой дорожки (рис. 3) указывает на наличие кинематических связей между роликами и угловыми положениями зубков. Эти связи являются необходимым условием при разработке метода упорядоченной сборки с возможностью прогнозирования ресурса роликовых опор. Достаточным условием сборки с прогнозированием ресурса является наличие групповых свойств, которые характеризуют взаимодействие роликов с роликовыми дорожками. Для этого определяется степень статистической взаимосвязи между роликами и роликовой дорожкой с учетом внешней нагрузки на опору.

Р и с 3 Взаимно-корреляционная функция деформационного следа роликовой дорожки

В качестве эксплуатационного параметра рассматривается время работы до возникновения отказа в результате заклинивания опоры. Такой вид отказа является результатом эксплуатационного процесса, т е. взаимодействия подвижных деталей опор качения в течение определенного времени. Этот процесс следует рассматривать как пару событий - сборка и эксплуатация, первое событие отмечает начало действия, а второе — его завершение. Продолжительность эксплуатации на примере роликовых опор долота определяется интервалом времени между событием - началом бурения и событием - завершением, т.е. наступлением заклинива-

ния. В течение всего этого времени могут происходить другие события, которые не входили в предметную область исследования.

Разработанный метод повышает качество сборки за счет уменьшения дисперсии случайных величин.

В четвертой главе устанавливаются связи внутреннего контура между параметрами структурных составляющих расположения роликов двух комплектов и параметрами их диаметральных зазоров. С помощью разработанного алгоритма статистических экспериментов изучены свойства оценок управления технологией комплектования роликов по параметрам диаметральных зазоров двух комплектов для двух способов сборки. Первый способ относится к неупорядоченной сборке комплектов с произвольным выбором действительных диаметральных размеров роликов в пределах одной селективной группы. Второй способ упорядоченной сборки комплектов включает структурный параметр действительных размеров трех селективных групп роликов.

На рис. 4 представлена комплектация роликов для большой и малой роликовых дорожек с оптимальной структурой последовательности действительных размеров роликов О^О^О^Ы^^^^с!,,.. Такая комплектация обеспечивает требуемую точность замыкающего звена (диаметральный зазор) за счет размера компенсирующего ролика.

^ГШ^тах! 7Г0ВР11(ТО]МРЛ)

1Ё1 С,

Р и с. 4. Схема комплектования последовательности роликов большой и малой роликовых дорожек с заданной структурой

По приведенной схеме оценивается влияние упорядоченной сборки на величину диаметрального зазора комплектов роликов. В результате этих исследований разработаны правила комплектования роликов для каждого ряда опоры. Эти правила комплектования роликов предполагают составление размерного ряда диаметров роликов с учетом структурной составляющей. Комплект роликов, составленный из разных селективных групп, стабилизирует случайный процесс формирования функции диаметральных зазоров Хл и позволяет использовать табулированные значения оценки случайного процесса в виде квантили нормального распределения 11а. Если при комплектовании роликов структура отсутствует, то случайный процесс не подчиняется закону распределения случайных величин что приводит к доминированию случайного фактора в процессе сборки роликовых опор. Этот недостаток характерен для существующей технологии сборки роликовых опор.

Конструкции буровых долот, имеющие двухрядные роликовые опоры, позволяют решить технологические задачи сборки подобных изделий, которые обеспечивают совершенствование расчета параметров подвижных соединений, управляя геометрическими показателями качества контактируемых деталей. В качестве расчетных параметров упорядоченной сборки выбираются: угловое относительное смещение комплектов роликов; величины радиального и торцевого зазоров по селекции роликовых дорожек опор; высоты подъема секции долота при сборке под сварку с учетом их равномерной нагрузки; взаимосвязанная структура комплекта роликов по условию соседства размерного ряда опоры с расположением зубков в шарошке. В данной главе излагается методика применения упорядоченной сборки с плановым определением качественных показателей эксплуатации и последующим прогнозированием остаточного ресурса долот.

С учетом циклического характера эксплуатационных нагрузок предлагается использовать для расчета ресурса тождество М.И.Крагельского, структурированное на основе теории групп:

+ $ Т1 = И^ - (с,,)"' • Хя - {К{<р) ■ с,, {т,в))"-у-Т, (2)

1+1,приК(ф)>1

0,приК(1р) = 1 - степень, учитывающая групповые свойства опор;

-1приК(<р)<1

- квантиль нормального распределения с а уровнем достоверности; -

функционал дисперсии зазоров роликовой опоры, рассчитанный в зоне упруго-пластических деформаций в зависимости от структурной составляющей сборки т и угловой переменной - дисперсия функции скорости изнашивания

роликовой опоры, (мкм/ч)2; Т — ресурс опоры, значение которого подлежало определению, ч; - максимально допустимый зазор между роликами, обеспечивающий работу долота без заклинивания опор, мкм; - коэффициент вариации функции сборочных зазоров с учетом способа сборки; — значение рассеивания замыкающего звена комплектов роликов относительно действительных размеров роликовых дорожек шарошки, рассчитанное по методу полной взаимозаменяемости, в пределах одной селективной группы, мкм; - коэффициент вариации функционала скорости изнашивания роликовой опоры в зависимости от структурной составляющей сборки и угловой переменной расположения рядов зубков в шарошке в, устанавливающий связь внешних циклов нагрузок с внутренней структурой сборки роликовых опор; - структурная составляющая сборки соединений комплектов роликов большой и малой роликовых дорожек (БРД И МРД), которая определяется группой подстановок роликов установленными в определенной последовательности с различными значениями действительных диаметральных размеров, например, К(ф) - структурный коэффициент взаимосвязанного контура сборки роликов БРД и МРД опоры, который равен отношению числа благоприятных исходов к числу неблагоприятных при заданном - математическое ожидание скорости изнашивания, определяется по измеренной величине износа роликов за время ресурсных испытаний, мкм/ч; - угловой параметр, учитывает изолированность фаз взаимодействия комплектов роликов БРД и МРД при сборке, град.

Ресурс опоры, оценивается по значению корней Тт

кприК(р):

Т

учетом групповых свойств

И Tmin уравнения (2) с

^,приК«р) = \, Ч. ^,приК(<р)<1

Для выбора оптимальных параметров упорядоченной сборки опоры долота используется модель (2) расчетного ресурса с учетом оценки допустимого износа роликов. С этой целью рассматривалось влияние на ресурс опоры долота не только технологии комплектации роликов, их взаимного расположения и размещения относительно зубков, но и технология сборки секций под сварку.

После подстановки значений переменных параметров (обменного взаимодействия групп роликов БРД и МРД К((р), а также воздействия группы зубков с группой роликов crJ(m,tp)) в целевую функцию (2) рассчитывается ресурс по разработанной программе MS Excel.

Упорядоченная сборка включает три контура: внутренний, характеризующий количественные связи геометрии поверхностей подвижных деталей в опоре; внешний, определяющий размерные связи секций под сварку, и взаимосвязанный, учитывающий связи размерного ряда комплектов роликов и зубков. Эти контуры позволяют найти показатель расчетного времени работы долота, по которому рассчитывается область существования максимально возможного ресурса при данной комплектации изделия, удовлетворяющего условию работы долота без заклинивания. Область существования максимального ресурса справедлива только для конкретных условий (количества зубков каждого ряда на каждой шарошке, действительных размеров диаметров роликов, величины и знака разновысотности секций под сварку, радиальных зазоров в каждой опоре секции). Изменение этих условий ведет к изменению оптимальных условий взаимодействия деталей подвижных соединений опор внутри каждого контура и, как следствие, - уменьшению ресурса всего изделия.

Расчетные значения оптимальных параметров индивидуальной сборки, позволяющие обеспечить максимально возможный ресурс изделия, представлен в табл. 4.

Таблица 4

Оптимальные параметры индивидуальной сборки

Номер секции Варианты структуры сборки m Угловое смещение комплектов ф, град. Компенсирующие звенья размерной цепи, Адк, мм. Расчетный ресурс, Т, час

1 20 0,24 31,17

2 DsrDmax^mu/ diT,;,x ^sr ^-v.i 20 0 29,77

3 Dsr^maxDrain/ ^max^sr^mm 330 1,35 38,71

Расчетные значения ресурса получены после подстановки управляющих параметров сборки в уравнение (2).

Пятая глава посвящена опытно-промышленной проверке достоверности разработанной модели индивидуальной сборки, представленной в виде целевой функции (2). Методика индивидуальной сборки представлена в виде разработанного алгоритма (рис. 5).

Р и с. 5. Алгоритм индивидуальной сборки роликовых опор

Для проверки достоверности разработанной модели сборки проводилось стендовое испытание изделия, в качестве которого было выбрано горнорудное трехшарошечное самоочищающееся долото 187,ЗМЗ-ПГВ-К426 с типом опоры: ролик - шарик — упорный бурт — ролик - пята - подпятник. Сборка опытного долота проводилась по алгоритму, представленному на рис. 5, и включала следующие этапы.

Селективная компьютерная сборка партии долот 187,ЗМЗ-ПГВ-11426 в количестве 100 штук. Внутренний контур включал подбор шарошек и лап долота по условию минимума радиальных зазоров в роликовых опорах, выполненный по заводской методике. Выбор одного долота из партии с наилучшими показателями АЯ =0,01 мм и ДН=0,06 мм.

Измерение на индикаторной стойке С-Ш-8-50 ГОСТ 10197, индикатор МИГ ГОСТ 9696, диаметра малых роликов Я4163 (06.0,013) и больших роликов Я0408 (ОЮ^Эв-одоз)- Согласно технологии, ролики предварительно отбирались на сортировочной машине ГГТ с допуском 0,0042 мм.

Отбор и комплектование роликов по условию соседства в соответствии с их размерными группами исходя из фактического диаметра (максимальный, средний, минимальный). Малогабаритные ролики разделены на группы с максимальным диаметром — 5,999 мм, средним диаметром — 5,998 мм и минимальным диаметром — 5,997 мм. Крупногабаритные ролики делились следующим образом: с максимальным диаметром - 10,997 мм, средним диаметром - 10,996 мм и минимальным диаметром —10,995 мм.

Сборка трех опор долота , включала комбинаторику

роликов по большой и малой беговым дорожкам. Сборка выполнялась по условию максимального расчетного ресурса опоры: вариант сборки по условию соседства роликов из следующих размерных групп, включая для большой роликовой дорожки - средний / максимальный / минимальный диаметры роликов (при исходных данных количество больших роликов в опоре - 15 штук). Комплект роликов для малой роликовой дорожки имеет следующую размерную структуру роликов — максимальный / минимальный диамет-

ры с последующим соблюдением принципа соседства повторения размерного ряда при общем количестве малых роликов в опоре 14 штук. Комбинаторика роликов во всех трех секциях одинакова по малой и по большой беговым дорожкам.

Взаимосвязанный контур размерного ряда комплектов роликов и зубков выполнялся за счет нанесения меток на основания цапф лап долота 187,ЗМЗ-ПГВ-Я426 (метка должна находиться на оси цапфы, параллельной оси долота с нагруженной стороны опоры). Относительно этих меток производилось угловое смещение по направлению часовой стрелки комплекта больших роликов относительно комплекта малых роликов на угол ф каждой секции: 1 секция - ф=20°, 2 секция - ф=20о, 3 секция — ф=330°. (В условиях технологии частично упорядоченной сборки угловое смещение не контролировалось и относилось к параметру случайного сдвига.) Далее, согласно заводской технологии, шарики закатывались в опоры через замковое отверстие и заваривался замковый палец.

После этого выполнялось регулирование высоты подъема каждой секции долота (рис. 6) за счет набора концевых мер расчетного размера (табл. 4) замыкающих звеньев размерных цепей 5А=1,6 мм, Адк1=0,24 мм, Адкз=1,35 мм с последующей их предварительной фиксацией в виде выполнения операции прихватки. Предварительная проверка параметров разновысотности Адк1 И Адю и окончательная проварка сварных швов долота по всей длине осуществлялась с помощью электронно-лучевой сварки (перед проваркой швов электронно-лучевой сваркой установленные компенсирующие элементы удаляются). Далее проводилась обработка ниппеля долота и нарезание резьбы, затем — повторная проверка параметров разновысотности

Р и с. 6. Развертка размерной цепи сборки трех секций под сварку

Последний этап — окончательный контроль долота по диаметру и разновы-сотности секций в цехе согласно технологии и передача на станцию испытания ЛИИНП СКБ.

Проведенные стендовые испытания позволяют получить дополнительные сведения о величине износа роликов и рассчитать скорость их изнашивания. Дополнительные сведения о процессе износа роликов дают возможность оценить значения ресурса Т(Х), который нужно максимизировать. При условии гладкости гиперповерхности функции ресурса Т = Т(Х) эти сведения помогают ускорить процесс оптимизации сборки, не требуя трудоемких испытаний роликов на износ. Стендовые испытания долота показали, что это условие выполняется и позволяет

использовать примерное равенство оценки градиента функции ресурса при близости значений скоростей изнашивания

ё?ас! Т(у2) = Т(уО, если у2 ~ Гь

что позволяет рекомендовать при оценке скорости изнашивания эмпирические данные испытаний аналогичных типов долот.

Имея численные показатели значения скорости изнашивания долота, прошедшего стендовые испытания, можно считать их близкими для другого долота, собранного по той же технологии. Эти свойства функций изнашивания дают возможность с достаточной для практики степенью достоверности судить о значении расчетного ресурса долота.

Согласно акту стендового испытания долото, собранное по методу индивидуальной сборки, имеет показатель по ресурсу 22,5 часа (ресурс аналогичного долота, испытанного ранее при тех же режимах, составляет 19,5 часов).

Помимо стендовых были выполнены промысловые испытания. Испытания проводились с целью определения эффективности нового способа сборки при бурении скважин в условиях карьера ОАО "Павловскгранит". По результатам промысловых испытаний был рассчитан экономический эффект.

Подтвержденный экономический эффект от применения опытного долота, собранного по технологии индивидуальной сборки, составил 8839 руб., а условный годовой экономический эффект-430410 руб. Данный экономический эффект получен за счет увеличения проходки и стойкости опытных долот соответственно на 14% и 11%.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработан метод индивидуальной сборки, который позволяет выбрать оптимальные параметры соединений (структуру комплектов роликов т, угол разворота комплекта величину диаметрального зазора для малой и большой роликовых дорожек обеспечивая максимально возможные значения расчетного ресурса изделия.

2. Установлена связь внешних циклических нагрузок со структурой роликовых опор, которая выражается через эффекты однозначности структурной ориентации сопрягаемых деталей с заданной функциональностью, что позволяет сократить влияние случайного фактора на сборочный процесс.

3. Выявлены закономерности между значениями расчетного ресурса и параметрами сборки участвующих в парных взаимодействиях роликов. Данные закономерности использованы при комплектовании роликов и их взаимной ориентации и объясняют изменение значений расчетного ресурса в зависимости от структурных параметров сборки, включающих число роликов, которые участвуют в формировании длины цикла комплекта.

4. Установлено наличие жестких кинематических связей между роликами и роликовыми дорожками при отсутствии сепаратора в опорах. Этот результат получен благодаря корреляционному анализу деформационного следа, оставленного роликами на роликовых дорожках. С учетом данного свойства контактирования

роликов стал возможным выбор оптимального параметра угловой ориентации комплектов роликов исходя из степени взаимосвязи между структурой комплектов роликов и циклами внешних нагрузок.

5. Разработана технология выбора параметров сборки, которая позволила уменьшить риск от неблагоприятных исходов, связанных со схемой взаимного положения размерного ряда последовательности роликов и зубков каждой секции опор.

6. Выявлены конструктивно-технологические особенности каждой секции изделия, которые на основе оценки расчетного значения ресурса позволили оптимизировать параметры сборки под сварку секций (знак и направление регулирования секций по разновысотности) с целью обеспечения равной нагруженное™ опор.

7. Предложены научно обоснованные рекомендации по созданию технологии сборки типовых роликовых опор с заданными свойствами симметрии взаимодействия роликов, которые позволили обеспечить максимально возможный расчетный ресурс изделия и стабилизировать выходной параметр эксплуатации за счет уменьшения случайной составляющей процесса сборки (зазора в комплекте больших и малых роликов Ха).

8. Разработаны технологические переходы по упорядочению размерного ряда последовательности роликов внутреннего контура т, смещению углового параметра комплектов роликов (р взаимосвязанного контура и уменьшению неравномерности распределения нагрузки между секциями внешнего контура. Благодаря этим действиям расчетный ресурс стремится к предельному значению.

9. Стендовые испытания долота 187,ЗМЗ-ПГВ-11426, собранного по новой технологии индивидуальной сборки, продемонстрировали увеличение ресурса на 20% и уменьшение износа роликов в два раза по сравнению с долотом, собранным по серийной технологии, применяемой в ОАО "Волгабурмаш".

10. Промысловые испытания, проведенные в ОАО "Павловскгранит", свидетельствуют о том, что средние показатели работы опытных долот типа 171,113-ПГВ-И237 по сравнению с серийными долотами выше по проходке и стойкости соответственно на 14% и 11%.

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Журавлев А. К, Рыльцев И.К Моделирование процесса взаимодействия роликов в опорах буровых долот: Сб. тр. Международной науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин" / Самар. гос. техн. ун-т: В 2 т. Т. 1. М.: Машиностроение, 2004. С.273 - 276.

2. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К Управление качеством сборки опоры бурового шарошечного долота: Мат. Всерос. науч.-техн. конф. "Интеллектуальные системы управления и обработки информации" / Уфимский гос. авиационный техн. ун-т. Уфа, 2003. С. 106.

3. Журавлев А.Н. Математическое моделирование процесса сборки подвижных соединений буровых шарошечных долот: Мат. III молодежной науч.-техн. конф. «Будущее технической науки» Нижегородский гос. техн. ун-т, Н.Новгород, 2004. С. 143-144.

4. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К Моделирование сборки роликовых опор с динамикой групповых взаимодействий подвижных соединений: Сб. тр. VII Международной науч.-техн. конф. по динамике технологических систем «ДТС-2004» / Саратовский гос. техн. ун-т, Саратов, 2004. С. 118-121.

5. Журавлев А.Н. Упорядоченная сборка двухрядных роликовых опор // Сборка в машиностроении, приборостроении. №10.2004. С. 14-17.

6. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Технология упорядоченной сборки трех-секционных двухрядных роликовых опор: Сб. тр. II Международной науч.-техн. конф. «Современные проблемы машиностроения» / Томский политехи, ун-т. Томск, 2004. С. 18-21.

7. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Ресурсосберегающая технология сборки тяжелонагруженных роликовых опор // Тяжелое машиностроение. № 10. 2004. С. 29-31.

8. Журавлев А.Н. Влияние упорядоченной сборки на эксплуатационные параметры двухрядных роликовых опор: Сб. тр. Всерос. науч.-техн. конф. «Высокие технологии в машиностроении» / Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2004. С. 44-47.

Заказ №7Й£Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе

Самарский государственный

технический университет

Отдел типографии и оперативной полиграфии

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус

№24 0 6 5

Введение.'.

1. Обзор литературных источников.

1.1 Современное состояние вопроса сборки подвижных соединений.

1.2 Вопросы повышения качества соединений способом селективной сборки.

1.3 Достижения в области теории трения и изнашивания.

1.4 Выводы по главе.:.

2. Исследование процесса взаимодействия деталей роликовых опор.

2.1 Структурная составляющая компоновки внутреннего контура роликовой опоры.

2.2 Влияние структуры на область упруго - пластических деформаций.

2.3 Влияние структуры на взаимное расположение комплектов роликов.

2.4 Влияние структуры взаимосвязанного контура на характер взаимодействия роликов.

2.5 Выводы по главе.

3. Анализ групповых свойств взаимодействия роликов статистическим методом.

3.1 Влияние силового фактора на характер кинематических связей роликов в опоре.

3.2 Методы исследования деформационного следа беговых дорожек в опоре.

3.3 Выводы по главе.

4. Исследование геометрических связей внутреннего контура между параметрами структурных составляющих расположения роликов двух комплектов и параметрами их диаметральных зазоров.

4.1 Влияние структурной составляющей на величину диаметральных зазоров в комплектах роликов.

4.2 Разработка модели упорядоченной сборки роликовых опор с расчетом • их ресурса.

4.3 Выводы по главе.

5. Проверка достоверности разработанной модели.

5.1 Разработка метода индивидуальной сборки.

5.2 Методика проведения стендовых испытаний.

5.3 Экономическое обоснование.

5.4 Выводы по главе.

В подавляющем числе случаев отказы техники, эксплуатируемой в тяжелых условиях, происходят по технологическим причинам, связанным с влиянием случайных составляющих на качество изготовления подвижных соединений. К таким соединениям относятся опоры качения, включающие детали цилиндрической формы, например, цапфа лапы, шарошка, кольца подшипников, ролики и др.

По данным НАТИ и МТЗ, основной причиной выхода из строя подшипников тракторов является изнашивание роликов. Радиальный зазор в процессе эксплуатации увеличивается в 20-25 раз. Это приводит к перекосам колец, что является причиной отказов в 20-25% случаев. По данным фирмы FAG (Германия), допустимый угол перекоса двухрядных роликоподшипников составляет примерно 0,4' - 0,5', а допустимый перекос - 10 - 15 мкм на 100 мм. По имеющимся данным, 65% отказов трансмиссии автомобилей большой грузоподъемности происходит из-за заклинивания узла карданного шарнира. Нормы предельных зазоров в подвижном соединении шарнира составляют 0,015 - 0,03 мм, допуск несовпадения осей относительно общей оси крестовины - 0,006 мм, а возможный разброс диаметральных размеров роликов -3. 5 мкм. Даже при такой относительно высокой точности шарнирное соединение тел качения подвергается риску заклинивания.

Причиной разброса индивидуальных характеристик при сборке роликовых опор является случайная реализация параметров размерного ряда беговых дорожек и диаметров роликов в комплекте. Это обстоятельство не позволяет выполнить технологический процесс сборки подвижных соединений, обеспечивающий стабильное значение ресурса изделия.

Целью работы является повышение ресурса многорядных роликовых опор на этапе их сборки за счет оптимизации структурной составляющей расположения роликов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие взаимосвязанные задачи.

1. Выявление параметров сборки многорядных роликовых опор, оказывающих влияние на расчетный ресурс изделий.

2. Синтез трехконтурной схемы сборки роликовых опор на основе моделирования процессов взаимодействия поверхностей соединяемых деталей.

3. Оптимизация структурных и технологических параметров сборки многорядных роликовых опор, которые обеспечивают максимальный расчетный ресурс изделия.

Нами было выявлено влияние структурной составляющей процесса сборки на механизм взаимодействия поверхностей цилиндрических деталей роликовых опор.

С учетом наличия случайной составляющей диаметральных зазоров в комплектах роликов определено условие оптимальной структуры роликов при сборке.

Найдены закономерности взаимодействия роликов с роликовой дорожкой подвижной детали без сепаратора, которые связывают геометрические параметры комплектов и рядов роликов с циклами внешней нагрузки.

Установлено влияние взаимного расположения нескольких роликовых опор конструкции на перераспределение нагрузки по каждой опоре с учетом расчетной величины ресурса изделия.

Во время исследования были использованы теоретические и экспериментальные методы исследования сборки роликовых опор, выполненные в лабораторных и производственных условиях. Теоретические исследования проведены с применением математических моделей триботехнических систем, теории вероятности и математической статистики, гармонического анализа реальных профилей поверхностей контактируемых деталей.

Экспериментальные исследования включали стендовые и промысловые испытания изделий, собранных по традиционной и предлагаемой в работе' технологиям. При проведении исследований параметров структурной составляющей комплектов роликов применялись теоретико-вероятностные методы с использованием вычислительной техники.

Достоверность научных результатов подтверждена степенью совпадения расчетных значений ресурса изделия, собранного по технологии индивидуальной сборки, при сравнении их с экспериментальными данными, полученными во время натурных испытаний.

Внедрена технология индивидуальной сборки роликовых опор с оптимальными технологическими параметрами структурной составляющей, что позволило прогнозировать ресурс изделия на этапе его сборки.

Разработана структурная оптимизация процессов сборки роликовых опор, включающая комплектование роликов, монтаж подвижной обоймы с увязкой циклов силовой составляющей и сборку под сварку роликовых опор, которая дает возможность на этапе сборки обеспечить максимально возможный расчетный ресурс изделия.

Определена область рационального применения технологии индивидуальной сборки двухрядных роликовых опор, позволяющей стабилизировать геометрические параметры (последовательность диаметральных размеров роликов, взаимное расположение комплектов роликов и их расположение относительно цикла внешних сил, а также разновысотность опор в конструкции). Это дает возможность с достаточной степенью вероятности рассчитать ресурс изделия на стадии изготовления.

Даны рекомендации по совершенствованию технологии комплектования роликов с учетом двухрядной конструкции опор, что позволило исключить субъективный фактор и повысить стабильность качественных показателей сборки (стабилизация случайного процесса диаметральных зазоров при сборке комплектов роликов, стабилизация взаимной ориентации комплектов роликов между собой и с векторами внешних сил).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель взаимодействий деталей двухрядных роликовых опор, позволяющая исследовать механизм сборки на основе индивидуальных размеров цилиндрических деталей роликовых опор.

2. Процесс взаимодействия реальных рельефов диаметральных поверхностей подвижных деталей в соединениях.

3. Технология индивидуальной сборки роликовых опор, определяющая расчетный ресурс изделия и оптимизирующая структурные составляющие.

4. Рекомендации по выбору оптимальных параметров сборки, обеспечивающих максимальный расчетный ресурс каждого изделия.

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Самаргосударственного технического университета и в ОАО "Волгабурмаш".

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод индивидуальной сборки, который позволяет выбрать оптимальные параметры соединений (структуру комплектов роликов т, угол разворота комплекта <р, величину диаметрального зазора для малой и большой роликовых дорожек Ха), обеспечивая максимально возможные значения расчетного ресурса изделия.

2. Установлена связь внешних циклических нагрузок со структурой роликовых опор, которая выражается через эффекты однозначности структурной ориентации сопрягаемых деталей с заданной функциональностью, что позволяет сократить влияние случайного фактора на сборочный процесс.

3. Выявлены закономерности между значениями расчетного ресурса и параметрами сборки участвующих в парных взаимодействиях роликов. Данные закономерности использованы при комплектовании роликов и их взаимной ориентации и объясняют изменение значений расчетного ресурса в зависимости от структурных параметров сборки, включающих число роликов, которые участвуют в формировании длины цикла комплекта.

4. Установлено наличие жестких кинематических связей между роликами и роликовыми дорожками при отсутствии сепаратора в опорах. Этот результат получен благодаря корреляционному анализу деформационного следа, оставленного роликами на роликовых дорожках. С учетом данного свойства контактирования роликов стал возможным выбор оптимального параметра угловой ориентации комплектов роликов исходя из степени взаимосвязи между структурой комплектов роликов и циклами внешних нагрузок.

5. Разработана технология выбора параметров сборки, которая позволила уменьшить риск от неблагоприятных исходов, связанных со схемой взаимного положения размерного ряда последовательности роликов и зубков каждой секции опор.

6. Выявлены конструктивно-технологические особенности каждой секции изделия, которые на основе оценки расчетного значения ресурса позволили оптимизировать параметры сборки под сварку секций (знак и направление регулирования секций по разновысотности) с целью обеспечения равной нагру-женности опор.

7. Предложены научно обоснованные рекомендации по созданию технологии сборки типовых роликовых опор с заданными свойствами симметрии взаимодействия роликов, которые позволили обеспечить максимально возможный расчетный ресурс изделия и стабилизировать выходной параметр эксплуатации за счет уменьшения случайной составляющей процесса сборки (зазора в комплекте больших и малых роликов Ха).

8. Разработаны технологические переходы по упорядочению размерного ряда последовательности роликов внутреннего контура гп, смещению углового параметра комплектов роликов ф взаимосвязанного контура и уменьшению неравномерности распределения нагрузки между секциями внешнего контура. Благодаря этим действиям расчетный ресурс стремится к предельному значению.

9. Стендовые испытания долота 187,ЗМЗ-1 IIB-R426, собранного по новой технологии индивидуальной сборки, продемонстрировали увеличение ресурса на 20% и уменьшение износа роликов в два раза по сравнению с долотом, собранным по серийной технологии, применяемой в ОАО "Волгабурмаш".

10. Промысловые испытания, проведенные в ОАО "Павловскгранит", свидетельствуют о том, что средние показатели работы опытных долот типа 171,1ТЗ-ПГВ-Я237 по сравнению с серийными долотами выше по проходке и стойкости соответственно на 14% и 11%.

1. A.c. 1397625, Россия. Способ сборки шестеренного насоса/ Богаченко В.К., Яковлевич А.Ф., Рыбалко B.C. Опубл. в б.и. №17, 1995.

2. А.с. 94041598, Россия. Способ сборки подвижных соединений/ Прилуц-кий В.А., Рыльцев И.К., Кудрявченко В.А. Опубл. в б.и. №, 09.11.94.

3. А.с 2140517, Россия. Способ сборки опоры шарошечного долота/Попов А.Н., Матвеев Ю.Г., Торгашов А.В., Головкина Н.Н. Опубл. в б.и. №30, 1998.

4. А.с. 2184203, Россия. Способ сборки шарошечного долота/Морозов Л.В., Ремнев В.В., Павлов М.Ю. Опубл. в б.и. №18, 2000.

5. Бабушкин А.И. Методы сборки самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1985. - 248 с.

6. Базров Б.М. Повышение технологичности бурового шарошечного долота. Вестник машиностроения, 1982, №7 стр. 53-56.

7. Базров Б.М. Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984.-256 с.

8. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. - 358 с.

9. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин. М.: Машиностроение, 1972.-244 с.

10. Болыпев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1963. - 446 с.

11. Бойцов В.В. Прогнозирование долговечности напряженных конструкций: Комплексное исследование шасси самолета. М. Машиностроение, 1985. -232 с.

12. Бойцов В.В. и др. Сборка агрегатов самолета: Учебн. пособие для студентов вузов. М.: Машиностроение, 1988. - 152 с.

13. Борисов М.В. и др. Ускоренные испытания машин на износостойкость как основа повышения их качества. М.: Издательство стандартов, 1976. - 352 с.

14. Буловский П.И., Крылов Г.В., Лопухин В.А. Автоматизация селективной сборки приборов. Д.: Машиностроение (Ленингр. отд.), 1978. - 232 с.

15. В поисках утраченной топологии: Пер. с франц. и англ. / Под ред. Гийу и А.Марена. М.: Мир, 1989. - 294 с.

16. Вильсон А.Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем: Пер. с англ. М.: Наука, 1978. - 248 с.

17. Вороненко В.П. Повышение эффективности сборочных машиностроительных производств путем обеспечения гибкости технологических процессов и структур подразделений: Автореф. дис. . д-ра техн. наук./ Мосстанкин. М., 1997.-44 с.

18. Герасимов А.Г. Точность сборочных автоматов. М.: Машиностроение, 1967.- 152 с.

19. Голего Н.Л. Технологические мероприятия по борьбе с износом в машинах. Киев: ГНТИМЛ, 1961. - 193 с.

20. Горелик А.Л. и др. Современное состояние проблемы распознавания: Некоторые аспекты. М.: Радио и связь, 1985. - 160 с.

21. Гусев А.А. Адаптивные устройства сборочных машин. М.: Машиностроение, 1979.-208 с.

22. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. 432 с.

23. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. - 223 с.

24. Дальский A.M., Кулешова З.Г. Сборка высокоточных соединений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1988. - 304 с.

25. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-500 с.

26. Долецкий В.А. и др. Увеличение ресурса машин технологическими методами. М.: Машиностроение, 1978. - 216 с.

27. Дружинский И.А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое обеспечение: Справочник. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд.), 1985.-263 с.

28. Дудин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978. -232 с.

29. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Моделирование взаимодействия роликов в опорах буровых долот. Тез конф. "Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин". Самарский гос. техн. ун-т. М.: Машиностроение, 2004.

30. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Управление качеством сборки опоры бурового шарошечного долота. Тез. конф. "Интеллектуальные системы управления и обработки информации". Уфа, 2003 г.

31. Журавлев А.Н. Математическое моделирование процесса сборки подвижных соединений буровых шарошечных долот. Тез. конф. "Будущее технической науки". Нижний Новгород, 2004.

32. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Моделирование сборки роликовых опор с динамикой групповых взаимодействий подвижных соединений. Тез. конф. "ДТС-2004". Саратов, 2004.

33. Журавлев А.Н. Упорядоченная сборка двухрядных роликовых опор// "Сборка в машиностроении, приборостроении", №10, 2004.

34. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Ресурсосберегающая технология сборки тяжелонагруженных роликовых опор//"Тяжелое машиностроение", №10, 2004.

35. Журавлев А.Н. Влияние упорядоченной сборки на эксплуатационные параметры двухрядных роликовых опор. Тез. конф. "Высокие технологии в машиностроении". Самара, 2004.

36. Журавлев А.Н., Рыльцев И.К. Технология упорядоченной сборки трех-секционных двухрядных роликовых опор. Тез. конф. "Современные проблемы машиностроения". Томск, 2004.

37. Ильянков А.И., Левит М.Е. Основы сборки авиационных двигателей: Учебн. М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.

38. Исаев А.И., Жабин А.И. Сборка крупных машин. М.: Машиностроение, 1971.- 136 с.

39. Калмуцкий B.C. Прогнозирование ресурса деталей машин и элементов конструкций. Кишинев: Штинца, 1989. - 160 с.

40. Капустин Н.М. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства. М.: Машиностроение, 1972. - 256 с.

41. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

42. Катковник В.Я., Савченко А.И. Основы теории селективной сборки. М.: Машиностроение, 1971. 248 с.

43. Кильдишев Г.С., Аболенцев Ю.И. Многомерные группировки. М.: Статистика, 1978. 160 с.

44. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машино-строит. вузов. М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

45. Коллакот Р. Диагностика повреждений: Пер. с англ. М.:Мир, 1989. -512 с.

46. Комм Э.Л. Исследование влияния конструктивных и технологических факторов на работоспособность, износ и нагруженность опор шарошечных долот. Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук М. 1978г.

47. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования. М.Машиностроение, 1976. - 248 с.

48. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев:Техшка,1970. - 396 с.

49. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машгиз, 1962. - 383 с.

50. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

51. Кулаков Г.А., Гусева И.А., Житников Ю.З., Рыльцев И.К. Автоматизация и механизация серийной сборки изделий. М.: Янус-К, 2003. - 324 с.

52. Линдон Р., Шупп П. Комбинаторная теория групп: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.-447 с.

53. Лифшиц И.М. и др. Введение в теорию неупорядоченных систем. М.: Наука, 1982.-360 с.

54. Лозовский В.Н. Схватывание в прецизионных парах трения. М.: Наука, 1972.-83 с.

55. Ляндон Ю.Н. Функциональная взаимозаменяемость в машиностроении. М.: Машиностроение, 1967. - 219 с.

56. Ляндон Ю.Н. Применение ЭВМ в технике измерения параметров точности деталей: Учеб. пособ. для ИТР. М.: Машиностроение, 1980. - 36 с.

57. Макарова Н.В., Трофимец В.Я. Статистика в Excel. Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2002. - 368 е.: ил.

58. Механизация и автоматизация сборки в машиностроении/ А.В. Воронин и др. М.: Машиностроение, 1985. - 272 с.

59. Митницкий С.Л., Тучин В.И. Сборка секционных трехшарошечных буровых долот методом регулировки. М.: Машиностроение, Химическое и нефтяное машиностроение, 1993. №2. стр. 26-27.

60. Моделирование трения и износа: Материалы I межотраслевого научного семинара по моделированию трения и износа (ГНИИМаш и Научным советом по трению и смазкам АН СССР)/ Под общ. ред. А.В. Чичинадзе. -М.:НИИМАШ, 1970. 318 с.

61. Морозов Л.В. Буровые шарошечные долота, изготовленные по новым технологиям, на службу буровикам// Журнал. Машиностроение, №3, М.: 2003, стр. 41-43.

62. Морозов JI.B., Богомолов P.M. Селективная компьютерная сборка буровых шарошечных долот// Журнал Сборка в машиностроении, приборостроении, №6, М.: 2003, стр. 34-38.

63. Морозов Л.В., Мокроусов В.П., Ищук А.Г. и др. Буровые долота ОАО "Волгабурмаш". Каталог-справочник, г. Самара, ОАО "Волгабурмаш", 2003. 39 с.

64. Научные основы автоматизации сборки машин/Под ред. М.П.Новикова. М.: Машиностроение, 1976. - 472 с.

65. Новоселов О.Н., Фомин А.Ф. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. М.: Машиностроение, 1980. - 280 с.

66. Оптимизация технологических процессов по критериям прочности: Межвуз. тематич. научн. сб./ Отв. ред. B.C. Мухин. Уфа: УАИ, 1983. - 116 с.

67. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. - 208 с.

68. Осетров В.Г. Теоретические основы компенсирующих взаимодействий и структурной оптимизации технологии сборки машин: Автореф. дис. . д-ра техн. наук./Ижевский гос. техн. ун-т. Ижевск, 1998. - 32 с.

69. Переналаживаемые сборочные автоматы/ Под ред. В.А. Яхимовича. -Киев: Технша, 1979. 176 с.

70. Поверхностная прочность материалов при трении: Под. общ. ред. Б.И. Костецкого. Киев: Технша, 1976. - 296 с.

71. Прилуцкий В.А., Рыльцев И.К. Повышение точности сборки подвижных соединений// СТИН. 1997 - №10. - С. 24-27.

72. Прилуцкий В.А., Рыльцев И.К. Определение оптимального положения симметричной детали в подвижном соединении//СТИН. 1998 - №2. - С. 41-44.

73. Прилуцкий В.А., Рыльцев И.К. Повышение точности сборки зубчатых передач// Вестник машиностроения, 1998, №10. С. 19-33.

74. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

75. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов/ Под ред. И.А.Ушакова. М.: Радио и связь, 1988. - 208 с.

76. Рапопорт Г.Н., Солин Ю.В., Гривцов С.П. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.:Машиностроение, 1977. - 246 с.

77. Растригин JI.A. Случайный поиск с линейной тактикой. Рига. Зинатне, 1971.- 190 с.

78. Ремонтнопригодность машин: Под ред. П.Н. Волкова. М.: Машиностроение, 1975. - 368 с.

79. RU №2129668. Способ сборки зубчатых передач/ Самар. гос. техн. ун-т: Авт. изобрет. В.А. Прилуцкий, И.К. Рыльцев, С.Ю.Сергеев (Россия) -96102618/06, заявл. 13.02.96, опубл. 27.04.99, Бюл. № 12.

80. RU №2130131. Способ сборки зубчатых передач/ Самар. гос. техн. ун-т: Авт. изобрет. В.А. Прилуцкий, И.К. Рыльцев (Россия) 96102397/06, заявл. 08.02.96, опубл. 10.05.99, Бюл. № 13.

81. Рыльцев И.К. Технологическое обеспечение качества соединений. Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 1998. - 104 с.

82. Рыльцев И.К. Вопросы унификации оценки качественных признаков технологического процесса изготовления деталей машин. Тез. симп-ма "Проблема унификации в машиностроении". Баку, 1979.

83. Рыльцев И.К., Коваленко В.П. Повышение надежности сборки зубчатых передач. Тез. совещ. "Повышение надежности и ресурсов зубчатых передач в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении". Харьков, 1979.

84. Рыльцев И.К., Коваленко В.П. Комплексный подход к обеспечению качества изготовления коробок перемены передач. Тез. конф. "Повышение качества деталей в машиностроении технологическими методами". Рыбинск, 1980.

85. Рыльцев И.К., Коваленко В.П. Исследование качества сборки коробок перемены передач. Деп. В БУ ВИНИТИ, №2, 1980. 75 с.

86. Рыльцев И.К. Комбинаторные задачи проектирования технологического процесса сборки с использованием ЭВМ. Тез. совещ. "Проектирование на ЭВМ технологических процессов и оснастки". Ростов-на Дону, 1980.

87. Рыльцев И.К., Коваленко В.П., Цибин В.В. Приспособление для определения погрешности сборки. Информ. листок №442-80. Ярославль, 1980.

88. Рыльцев И.К., Коваленко В.П. Исследование качества сборки коробок перемены передач. Тез. конф. "Технологические методы обеспечения качества зубчатых передач". Свердловск, 1981.

89. Рыльцев И.К., Кегелес А.Г. Исследование погрешности сборки статистическими методами. Тез. конф. "Повышение эффективности производства, автоматизации технологических процессов, вспомогательных и транспортных операций в машиностроении". Ярославль, 1981.

90. Рыльцев И.К., Кегелес А.Г. Управление качеством процесса сборки. Тез. конф. "Повышение эффективности производства, автоматизации технологических процессов, вспомогательных и транспортных операций в машиностроении" -Ярославль, 1981.

91. Рыльцев И.К. Поиск оптимальных решений при проектировании сборочных процессов. Тез. конф. "Пути повышения эффективности производства, качества выпускаемой продукции и экономией материала". Махачкала, 1981.

92. Рыльцев И.К., Кегелес А.Г. Математическое обеспечение процессов управления качеством сборки с помощью машин-автоматов. Совещ. "Машины-автоматы 81". - Тамбов, 1981.

93. Рыльцев И.К. Оценка погрешности сборки коробок передач. Деп. в НИИМАШ, №5, Москва, 1981.

94. Рыльцев И.К. Оперативное управление качеством сборки коробок передач. Совещ. "Механизация и автоматизация ручных и трудоемких работ в машиностроении". Ижевск, 1981.

95. Рыльцев И.К. Имитационное моделирование при проектировании конструкций с высоким уровнем надежности. Тез. конф. "Прогрессивные методы проектирования современных машин, их элементов и систем". Горький, 1986. - С.88-90.

96. Рыльцев И.К. Системы прогнозирования работоспособности шарнирных узлов. Тез. конф. "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭВМ". Куйбышев, 1989.

97. Рыльцев И.К. Размерно-функциональная оптимизация сборочных процессов. Тез. конф. "Совершенствование процессов механической обработки и сборки в машиностроении". Горький, 1996. - С.82-83

98. Рыльцев И.К., Кегелес А.Г. Технологический процесс сборки коробок передач с помощью ЭВМ. Информ. листок №82-30. Ярославль, ЦНТИ, 1982.

99. Рыльцев И.К., Куракина Т.А. Управление качеством сборки комплекта толкателя. Реф. сб. "Технология машиностроения". М.: ЦНИИТлегпищмаш, №1, 1983.

100. Рыльцев И.К., Кондаков Б.М. Прогнозирование состояния шарнирного соединения по результатам качества сборки. Тез. II всес. научн. техн. конф. "Надежность и долговечность машин и приборов". Куйбышев, 1984.

101. Рыльцев И.К., Кондаков Б.М. и др. Имитационное моделирование установки детали роботом на станок. Тез. конф. "Роботизация ручного труда автозагрузка - 87". Тула, 1987.

102. Рыльцев И.К. Система прогнозирования работоспособности шарнирных узлов. Тез. конф. "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения". Куйбышев, 1989. - С.218-219.

103. Рыльцев И.К., Толкачев Н.М., Кузуб Ю.И. Интеллектуальная система прогнозирования работоспособности роботизированного технологического комплекса. Тез. конф. "Интеллектуальные системы в машиностроении". Самара, 1991. - С.39-41.

104. Рыльцев И.К., Филимонов И.В. Модель агрегатирования износа на основе фрактальной теории. Тез. конф. "Износостойкость машин". Брянск, часть 1, 1995.-С.149.

105. Рыльцев И.К. Управление качеством сборки с прогнозированием времени работоспособности узла. Тез. конф. "Современные проблемы автоматизации машиностроения". Самара, 1995. - С.21-22.

106. Рыльцев И.К. Метод акустической диагностики подвижного соединения. Тез. конф. "Динамика и прочность двигателей". Самара, 1996. - С.24-27.

107. Рыльцев И.К., Луппов А.Н. Исследование качества сборки шестеренного насоса. Тез. конф. "Автоматизация технологических процессов и производств".- Самара, 1977. С. 100-101.

108. Рыльцев И.К. Технология сертифицированной сборки машин// Автоматизация и современная технология, 1998, №10. С.34-37.

109. Рыльцев И.К. Технологические основы обеспечения качества сборки путем автоматизированного поиска оптимального положения детали. Сб. научи. ст. "Современные проблемы автоматизированного производства"// ВИНИТИ, 4.11.98, №3198-В98.

110. Самонастраивающиеся механизмы: Справочник. Л.Н. Решетов. М.: Машиностроение, 1985. - 272 с.

111. Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машгиз, 1955. - 515 с.

112. Справочник по триботехнике: В 3 т. Т. 2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения/ Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чи-чинадзе. М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.

113. Теория систем. Математические методы и моделирование./ Сб. ст. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.-448 с.

114. Технология сборки самолетов: Учеб. для студ. авиац. специальн. вузов/ В.И. Ершов и др. М.: Машиностроение, 1986. - 456 с.

115. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов/ А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Коле-сов и др. М.: Машиностроение, 1986. - 480 с.

116. Трение и износ фрикционных материалов: Сб. ст.: Отв. ред. А.В.Чичинадзе. М.: Наука, 1977. - 136 с.

117. Трение, изнашивание и смазка: Справочник: В 2 кн. Кн. 1/ Под ред. И.В. Крагельского, В.В.Алисина. М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

118. Трение, изнашивание и смазка: Справочник: в 2 кн. Кн. 2/ Под ред. И.В. Крачельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1979. - 358 с.

119. Федоров Б.Ф. и др. Сборка машин в тяжелом машиностроении. М.: Машиностроение, 1971. - 312 с.

120. Фузеев А.В. Трение опор приборов при вибрации. Саратовский политехи. ин-т. Саратов, 1973. - 127 с.

121. Хрущов М.М., Бабичев М.А. и др. Износостойкость и структура твердых наплавок. М.: Машиностроение, 1971. - 95 с.

122. Шерешевский Н.И. Анализ и синтез многоярусной сборки. М.: Машиностроение, 1971. 248 с.

123. Шульц В.В. Форма естественного износа деталей машин и инструмента. JI.Машиностроение (Ленингр. отд.), 1990. - 208 с.

124. Щетинин Г.М. и др. Механизация образования соединений при сборке авиационных конструкций. М.: Машиностроение, 1987. - 256 с.

125. Юзепчук С.А. Технико-экономические основы сборочных процессов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. -230 с.