автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества спицевых колес при автоматизированной сборке

Я

КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621.757.06.002

ПАСЕЧНИК ВИТАЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СПИЦЕВЫХ КОЛЕС ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СЮРИВ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1992

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Киевского политехнического института.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Давыгора В. Н.

Официальные оппоненты - доктор технических• наук,

профессор вабайковмч В. Л. - кандидат технических наук, Шаговая & М.

Ведушдя организация - НИТИ ( г. Железнодорожный,

Московской обл.)

Защита состоится 21 сентября 1992 г. в 15 часов на заседании специализированного Совета К Оба 14.1Б по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Киевском политехническом институте по адресу:

252056, Киев-5б, проспект Победы 37, КЕМ, корп. 19, ауд. 340.

Просим Вас и заинтересованных лиц Вашего учреждения принять участие в заседании специализированного Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, на имя ученого секретаря специализированного Совета по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета к. г. н., доцент

Е В. Романенко

~I АННОТАЦИЯ

■ ■ Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме обеспечения качества спицевых колес при автоматизированной сборке и центрировании.

Целью диссертационной работы является повышение качества, и эффективности изготовления спицевых колес на основе исследования напряженно-деформированного состояния деталей колеса в процессе сборки и центрирования, разработки методов и средств технологического обеспечения качества СК. .

В работе решены следующие задачи:

1. Получены зависимости напряженно-деформированного состояния спицевого колеса от его конструктивно-технологических параметров.

2. Методом конечных элементов на основе теории тонкостенных криволинейных стержней получена новая математическая модель напряженно- деформированного состояния спицевого колеса.

3. Проверена адекватность полученной модели.

4. Разработана методика центрирования, оптимальная по геометрическим и силовым показателям качества спицевых колес.

б. Разработаны средства технологического обеспечения качества спицевых колес.

б. Произведена промышленная апробация предложенных разработок с внедрением полученных результатов в производство.

Автор заседает.

1. Нэвую теоретическую модель напряженно-деформированного состояния спицевого колеса, полученную методом конечных элементов с использованием теории тонкостенных криволинейных стержней и позволяющую учесть все основные параметры спицевых колес.

2. Методику центрирования спицевых колес, оптимальную по геометрическим и силовым показателям качества спицевых колес.

3. Програмно-математическое обеспечение методики центрирования спицевых колес, позволяющее оптимальный образом управлять процессом центрирования спицевых колес.

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Мотовелопромышленность является одной из развитых отраслей машиностроения, производящей массовый выпуск товаров народного потребления. Важнейшей составляющей ходовой части мотоциклов , и велосипедов являются колеса. В настоящее время в абсолютном большинстве одноколейных транспортных средств используются спицевые колеса (СК).

Несмотря на появившиеся в последнее время дисковые колеса и литые колеса из легких сплавов и композиционных материалов, спицевые колеса остаются непревзойденными по некоторым механическим и эксплуатационным характеристикам. Выпуск спицевых колес только в странах СНГ составляет несколько десятков миллионов в год, успешно развивается их производство ва рубежем. В будущем будут широко использоваться колеса всех типов, а степень применения будет определяться: 1) типом транспортного средства; 2) задачами, решаемыми на этом транспортном средстве ; 3) возможностями технологии изготовления колес.

Трудоемкость сборки спицевого колеса составляет 55-65% общей трудоемкости его изготовления. Уровень механизации и автоматизации при сборке колес не превышает 20%, в то время, как при изготовлении деталей колес он достигает 90-95%. Производительность труда и качество окончательно изготовленных колес не- • высоко. Поэтому именно в сокращении трудоемкости сборочных операций скрыт наибольший резерв снижения себестоимости спицевых колёс, а дальнейшие исследования в области автоматизации их сборки и центрирования являются весьма актуальными.

Общая методика исследований. При решении поставленных в работе задач использовались основные положения технологии машиностроения, метод конечных элементов (МКЭ), теория тонкостенных криволинейных стержней, аналитическая геометрия, теория вероятностей и математическая статистика, теория планирования эксперимента, методы математического моделирования на ЭВМ.

Научная повиана: Выявлены и исследованы закономерности образования погрешностей сборки СК и напряжений в элементах СК, а также зависимости влияния их друг на друга Разработана теоретическая модель напряженно-деформированного состояния СК. Разработаны алгоритмы, реализующие стратегии наивысшей производитель-

ности, наивысшего качества и максимальной производительности при определенном уровне качества спицевых колес.

Практическая ценность: Полученные результаты позволяют научно-обоснованно управлять процессом автоматизированного центрирования при сборке CK, а также разрабатывать технологические средства обеспечения качества. Разработанные алгоритмы позволяют повысить производительность и качество центрирования CK. Разработанное устройство для измерения натяжения спиц позволяет повысить производительность и точность измерений. Разработанное и реализованное на ГОВЫ програмно-математическое обеспечение может быть использовано для исследования напряженно- деформированного состояния CK.

Реализация результатов работы: Использование результатов исследований при разработке системы управления полуавтомата центрирования спицевых колес в Научно-исследовательском технологическом институте (г. Железнодорожный, Московской области) позволило повысить производительность полуавтомата на 40% и получить экономический эффект 34 тыс. руб.

Апробация работы: Основные положения работы докладывались автором, обсуждались и были одобрены на конференциях и семинарах; международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов' "Молодые ученые в решении комплексной программы научно-технического прогресса стран - членов СЭВ" (г.Киев, 19-22 апреля 1989 г.); международной научной конференции посвященной 25-летию ВМЭИ - Габрово (НРБ, г. Габрово, 11-13 октября 1989 г.); научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества в механосборочном'производстве" (г.Пермь, 25 -26 апреля 1988 г.); научно-технической конференции "САПР сборки, оптимизация технологических процессов, их механизация и автоматизация" (г.Ижевск, 15-16 июня 1989 г.); межреспубликанской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации технологических процессов в машиностроении" (г.Волгоград, 23-25 октября 1989 г.); III областной межотраслевой конференции "Роботизация технологических процессов в машиностроении и приборостроении" (г.Житомир, 19-20 мая 1989 г.); IV областной межотраслевой конференции "Роботизация технологических процессов в машиностроении и приборостроении" (г.Житомир, 23-25 мая 1991 г.); заседаниях кафедры "Технология машиностроения" Киевского политехнического института (1989-1991 г.г.).

Публикации результатов работы: Бо материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов работа Объем работы {35 страниц« машинописного текста, 321 рисунков, 6. таблиц, 7 приложений. Список литературы содержит 100 наименований

Во введении обоснована актуальность темы исследования и кратко сформулированы основные положения и научные результаты диссертации. Приведены сведения об апробации работы, практической ценности и внедрении ее результатов в промышленность.

В первой главе на основе проведенного обзора отечественных и зарубежных исследований по различным типам колес одноколейных транспортных средств, теоретическим и экспериментальным методам исследований спицевых колес, механизации и автоматизации сборки и центрирования спицевых колес,определены цель и задачи исследований.

Во второй главе выполнены теоретические исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) спицевого колеса. Выполнена формальная постановка задачи "и определены пути ее решения. Описана новая теоретическая модель ВДС спицевого колеса, полученная методом конечных элементов на основе теории тонкостенных криволинейных стержней.

Третья глава посвящена проверке адекватности теоретической модели и экспериментальным исследованиям напряженно-деформированного состояния спицевого колеса.

" В четвертой главе описаны три стратегии центрирования спицевых колес. Для . каждой из них произведена постановка задачи, определены целевая функция и ограничения. Описаны алгоритмы, реализующие предложенные стратегии.

Пятая глава посвящена, описанию методики исследования ВДС спицевого колеса, конструкции измерителя натяжения спиц и методики определения его наилучших конструктивных параметров. Приведен анализ путей перспективного использования результатов исследований.

Приложения содержат зависимости для определения коэффициентов матриц влияния, фактический материал экспериментальных исследований и исходные тексты програмно-математического обеспечения, реализующего алгоритмы центрирования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

■ Современное спицевое колесо имеет втулку и тонкостенный обод сложного профиля, соединенные между собой спицами, имеющими аксиальный и тангенциальный наклоны и некоторое натяжение. Вид спицевого набора, число спиц и их жесткостные свойства, качество проката, усилия натяжения спиц и степень равномерности их натяжения, а также геометрическая точность обода относительно оси вращения колеса определяют эксплуатационные показатели качества спицевого колеса

Сборка спицевых колес проводится в два этапа: 1) соединение ступицы и обода посредством спиц и ниппельных гаек; 2) обеспечение взаимно ориентированного положение втулки и обода, а также требуемого натяжения спиц.

На первом этапе выполняется собственно сборка, а на втором этапе - центрирование. Центрирование, как правило, разделяется на предварительное и, окончательное. При предварительном центрировании обеспечивают взаимную ориентацию и фиксацию обода и втулки, а также некоторое натяжение спиц. При окончательном центрировании уменьшают торцевое и радиальное биение до требуемого значения путем увеличения или уменьшения натяжения отдельных спиц.

Поскольку на точность колеса после предварительного центрирования оказывает влияние большое число случайных факторов, то вероятность получения годных колес после этого этапа невелика и большинство спицевых колес нуждается в окончательном центрировании.

Для окончательного центрирования колес требуется система управления, которая бы в зависимости от величины и места биений вырабатывала управляющие сигналы для ниппелевертов. В настоящее время в производстве нашли применение только аналоговые системы управления, которые используют сигналы от датчиков торцевого и радиального биений. Такие системы управления далеки от совершенства, поскольку не обеспечивают максимальную производительность, не исключают возможность появления перетянутых либо ослабленных спиц. Существующие аналоговые системы управления окончательным центрированием и заложенные в их основу алгоритмы являются неоптимальными по геометрическим показателям качества и

в них не решены вопросы обеспечения силовых показателей качества спицевых колес.

При решении вопросов автоматизации центрирования спицевых колес необходимо определить функцию влияния натяжения отдельной спицы на торцевое и радиальное отклонение обода и на изменение натяжения во всех спицах. Такие завмсимости могут быть получены при исследовании напряженно-деформированного состояния колеса.

В настоящее время известны четыре подхода к исследованию НДС спицевого колеса.

Первый подход предполагает представление центральной линии обода СК как балки на упругом основании винклеровского типа и запись дифференциального уравнения этой линии. Впервые в гаком виде задачу поставил и решил К Е. Чуковский. Свое дальнейшее развитие данный подход получил в работах Е И. Феодосьева, Ю. М. Тарно-польского и доведен до логического завершения в работах ученых Львовского политехнического института М. Е Медвидя, Е А. Шабайко-вича, В. И. Сабадоша, А. А. Товта. К сожалению предложенный подход подразумевает замену натяжения спиц упругим основанием и не позволяет учесть натяжение каждой конкретной спицы в процессе центрирования спицевого колеса

Второй подход предусматривает расчет замкнутого кругового кольца как статически неопределенной системы через интеграл Мора. При этом в качестве внешних сил, действующих на обод при центрировании принимаются усилия натяжения спиц. Решение задачи этим методом на сегодняшний день наиболее полно представлено в работах С. Д. Пономарева Решение задачи по расчету СК через интеграл Мора, является универсальным, однако отсутствует какая-либо информация о практическом использовании этого метода к решет нию задачи центрирования СК

Третий подход предусматривает разбиение обода спицевого колеса на конечные элементы и определение напряжений и деформаций каждого конечного элемента Решение по определению напряжений и деформамаций в плоскости колеса было получено в работах Е. А. Киртаева и Р. Ридха (США), однако данное решение трудно применить к процессу центрирования из-за того,что рассмотрена плоская схема колеса, т. е. не учитывается аксиальный наклон спиц и расстояние между рядами их крепления на ободе. Также не учитывается возможный пространственный характер внешней нагрузки и тон-костенность профиля обода СК.

Четвертый подход предполагает разложение торцевого и радиального отклонений обода в гармонический ряд и вычисление но соответствующим гармоникам управляющих воздействий для ниппеле-вертов. Данный подход не учитывает изменение натяжения спиц в процессе центрирования и не гарантирует обеспечение силовых показателей качества СК.

Поскольку ни одно из существующих решений не позволяет полно описать напряжения и деформации обода и спиц, то была разработана новая теоретическая модель. Модель получена методой конечных элементов на основе теории тонкостенных криволинейных стержней.

В данной модели в качестве конечного элемента выбран тонкостенный криволинейный конечный элемент (ТККЭ), представляющий собой участок обода между двумя соседними спицами ( см. рис.1 ). К одному из концов этого элемента прикреплен одномерный линейный элемент - спица, работающий только на растяжение. Положение спицы характеризуется координатами точки крепления и углами наклона спицы в продольной и. поперечной плоскостях. Такими же параметра-

■ч

На предварительном этапе были получены зависимости для составляющих внешней нагрузки и составляющих усилия натяжения спиц, деййствующих в соответствующих сечениях; зависимость удлинения спицы от перемещений в соответствующем узле обода; зависимость усилия в спице от удлинения спицы и поворота соответствующей ниппельной гайки.

Для ТККЭ были записаны: - уравнение совместности перемещений узлов ТККЭ

С<51+1]

[ЛН^З + [ВМР^ + [СН^З

- уравнение равновесия ТККЭ

[Р(+1] - [ШР4] + [©£^3 + С51+13

(1)

(2)

- уравнения составляющих усилия натяжения спиц в матричной форме

- к[кз1+1Нк<51+1Нб1+13 + кСкэ^З.Р-п1+1 (3)

Объединением уравнений ( 1 - 3 ) была получена матрица напряженно-деформированного состояния ТККЭ: в развернутой форме

[<5,+13'

[Р1+13

[АЗ ; [В]

кСкэ^Икб^З-САЗ; Мкз4+|3'[ к<5^ +1 ИВЗ+Г Ю

[г^З СР1]

I ГСЗ ; [03

+ |кС кБ1+1Н кб1+1Н СЗ +[ 63; кС кз1+13- р

В компактной форме

[Юн13 - ГМЬНШ^ + [УМКЫАИ^З

где [^3 -

[^3 п1+1

(4)

(б)

матрица составляющих внешней нагруаки, действующей на 1-й ТККЭ,

[ 6^,1 ¿1+13 - матрицы составляющих деформаций в узлах 1-го • ТККЭ,

[ Р^.С Р1+13 - матрицы составляющих внутренних усилий в узлах 1 1-го ТККЭ,

матрица составляющих усилия натяжения спицы, связанной с 1-м ТККЭ, обороты соответствующего ниппеля, шаг резьбы спицы и ниппеля,

-

п1+1 р

СА],СВЗ ,[(Я ,СПЗ ,[Ш,[Кэ1+13 ,[К<51+1] - матрицы коэффициентов влияния ( значения коэффициентов получены из теории тонкостенных криволинейных стержней), к . - коэффициент, учитывающий геометрические характеристики и материал спицы,

Ее . Рс

, к - -- , (6)

1с

где

Ее - модуль упругости материала спицы, Рс - площадь поперечного сечения спицы, 1с - длина спицы.

Структура напряженно-деформированного состояния спицевого колеса показана на рис. 2.

Рис. 2 Структура напряженно-деформированного состояния спицевого колеса .

Система линейных уравнений, описывающая напряженно-деформированное состояние спицевого колеса, получена из набора зависимостей ( 5 ) в соответствии со структурой ( рис. 2 ).

[1] ;- [03 ; [0] СЫЕ^З [УЮСНШ^З

[03 ; 113 ; -[ИЛ; [03 сна,) [УККЫАИ^З

СО] ; [03 ; [13 ; [03 * сюу • [УЫКНАШу (7)

[03 ; [03 ; [1] [Н^З столищу

Система уравнений ( 7 ), описывающая НДС СК позволяет |

- учитывать пространственный характер внешней нагрузки,

- учитывать пространственное положение и произвольное натяжение каждой спицы.

- моделировать процесс центрирования,

- моделировать влияние погрешностей изготовления деталей колеса на процесс центрирования.

Некоторая громоздкость полученного решения может быть уст-раненна использованием приема, суть которого заключается в следующем: на первом этапе раскрывается статическая неопределенность нагруженного колеса и определяются напряжения и деформации в нулевом узле обода; на втором этапе последовательно определяются напряжения и деформаций во всех узлах обода.

Полученная модель может эффективно использоваться при исследовании спицевых колес. С помощью модели были получены и экспериментально проверены на колесах велосипедов "Салют", выпускаемых Пензенским велозаводом им. Фрунзе, функции влияния единичного оборота ниппеля на изменение торцевого и радиального отклонений обода. Эти функции описаны наборами коэффициентов. Погрешность полученных результатов не превышает ЗХ по радиальному отклонению и 52 - по торцевому отклонению. Данные зависимости позволяют прогнозировать отклонения обода после каждого шага приближения о точностью до 6Х •( с учетом погрешностей вычисления) .

Показателями качества спицевых колес являются; торцевое и радиальное биения ( геометрические показатели ); среднее натяжение спиц и разброс натяжения спиц (силовые показатели). На

- и -

предприятиях стран СНГ регламентируются только допуски на торцевое и радиальное биения. Ц>и этом обеспечиваются только геометрические показатели качества и не обеспечиваются силовые. В то же время в ранее проведенных исследованиях доказано, что именно силовые параметры колеса в первую очередь определяют его эксплуатационную надежность.

Составляющими показателей качества спицевых колес являются:

1? - а + ^сб + ^пц + ^оц

т - ТОб + дТсб + дТпц + АТоц

5 - гсб + ^пц + ^оц

а т °сб + Лопц + ЛоЪц ■

где

^об* тоб ~ Радиальное и торцевое биения обода, поступившего на сборку,

лЯсб,дТсб - изменение радиального и торцевого биений обода в процессе сборки,

5сб, ссб - среднее натяжение и разброс натяжения спиц, обеспечиваемые в процессе сборки, дКПц, дТпц, дЗпц, Дегпц - изменения радиального и торцевого биений, среднего натяжения и разброса натяжения спиц в процессе Предварительного центрирования, дНоц, дТ0Ц, л30Ц,Дсг0ц - изменения радиального и торцевого биений, среднего натяжения и разброса натяжения спиц в процессе окончательного центрирования, Следует отметить, что 1?об, Тоб зависят от большого числа факторов, связанных в первую очередь с технологией изготовления обода. •

дЯсб,дТсб, 5сб, <?сб - зависят от погрешностей базирования и центрирования обода относительно ступицы, схемы приложения и вели- ч чины зажимных усилий, способа обеспечения предварительного на-живления ниппелей и погрешностей исполнительных механизмов. д^ц.дТдц. д^ц.до-дц - зависят от принятой схемы предварительного центрирования, способа обеспечения предварительного натяжения спиц, погрешностей исполнительных и контрольных устройств.. .дРоц,дТоц,д5оц,д*оц - зависят только от множества оборотов ниппельных гаек { т4 > , 1-Г7п.

Учитывая, что для каждого конкретного обода, поступающего на сборку, невозможно учесть все факторы, влияющие на К0б.Тоб.

лКсб^;сб'2сб'°'сб'АКпи'дТпц'л2пц'До'пц' наиболее рациональным будет достижение требуемого качества центрирования СК за счет изменения оборотов ниппельных гаек при окончательном центрировании.

В силу многовариантности набора оборотов ниппельных гаек появляется возможность выбора наилучшего решения по тем или иным критериям. В рамках данной диссертационной работы сформулированы три стратегии центрирования спицевых колес, записаны целевая функция и ограничения для каждой из них (см.табл.1).

Таблица 1.

Целевая функция и ограничения при последовательном центрировании

Стратегия центрирования Целевая функция Ограничения

Наивысшей производительности п * —* mtn R < [ R ], Т < С Т ] "min < { Mi > < tynax

Наивысшего качества о----> min R < С R 3, Т < С Т ] ы min< < м i> < м тах

Наивысшей производительности при установлен-ним уровн» силовых показателей п Y^ * 0)—> min R < С R ], Т < С Т ] "min < < Mi > < Ипах 5 - S0Dt , а < £ с- 1

Первая стратегия - наивысшей производительности, при которой обеспечиваются только геометрические показатели качества. В качестве ограничений выступают допуски на торцевое и радиальное биения и ограничения на максимальный и минимальный обороты ниппеля. В качестве целевой функции выбрано количество перетягиваемых спиц, которое должно стремиться к минимуму.

Вторая стратегия - наивысшего качества, при которой могут быть достигнуты наилучше характеристики спицевого колеса В качестве ограничений в данной стратегии выступают: допуски на тор-,цевое и радиальное биения, ограничения на обороты ниппеля и установленный уровень среднего натяжения спиц. Целевой функцией является минимизацияреаброса натяжения спиц.

Третья стратегия является промежуточной между первой и третьей. В отличие от первой стратегии в ней дополнительно устанавливаются ограничения на разброс натяжения спиц и на среднее натяжение спиц.

Первая стратегия реализована в виде алгоритма и програм-но-математического обеспечения для персональной ЭВМ. Считается, что на операцию окончательного центрирования спицевое колесо поступает со всеми спицами, затянутыми до определенного крутящего момента, соответствующего оптимальному натяжению. При этом изменение оборота любого ниппеля на единицу вызывает изменение торцевого и радиального отклонений обода Эти отклонения описаны множествами коэффициентов. Суммируя биения в контроллируемых точках обода с множествами соответствующих коэффициентов можно . прогнозировать биения после поворота любого ниппеля. В основе алгоритма определения номера ниппеля и величины его поворота лежит градиентный метод с ограничениями. Программа позволяет по введенным показаниям датчиков торцевого и радиального биений определить какой ниппель на какое количество оборотов необходимо повернуть, чтобы торцевое и радиальное биение колеса удовлетворяло требованиям соответствующих допусков. Программа визуализирует отклонения обода после каждой итерации;выводит начальное, текущее и конечное биения; отображает ниппеля и их обороты на каждом этапе приближения. После завершения программа отображает итоговую таблицу, в которой содержатся номера ниппелей и соответствующие им обороты. Данный алгоритм позволяет достичь геометрических показателей качества за 3-9 итераций, на что затрачивается до 9 секунд.

В предложенный алгоритм могут вписаться и две последующие стратегии, однако их практическое применение сдерживается отсутствием в странах СНГ средств точного и быстрого контроля натяжения спиц.

Важнейшим направлением в обеспечении качества спицевых колес является совершенствование технологической оснастки и, в частности, средств контроля натяжения спиц. В рамках данной дис-сертацичнной работы спроектирован и испытан новый измеритель натяжения спиц. Данный измеритель использует зависимость прогиба спицы под действием тарированной поперечной нагрузки, а также зависимость прогиба балки с тензодатчиками и спицы на величины обратно пропорциональные их жесткостям. Измеритель позволяет оп-

редельх'ь натяжение спицы в пределах от 0 до 600Н с точностью до ЗОЕ Разработана также инженерная методика определения наилучших конструктивных параметров измерителя.

Одним из важнейших подготовительных этапов для исследования напряженно-деформированного состояния спицевого колеса является определение характеристик поперечного сечения обода. Поскольку профиль обода является криволинейным, то вычисление всех характеристик его поперечного сечения ( площади поперечного сечения, главных центральных моментов инерции, моментов свободного и стесненного кручения, секториально-линейных моментов инерции и главного секториального момента инерции ) сущесвующими методами в инженерной практике вызывает затруднения. В то же время от точности полученных результатов в значительной степени зависит и достоверность результатов моделирования колеса. В работе предложена инженерная методика и програмное обеспечение для персональной ЭВМ, заменяющие интегрирование суммированием и позволяющие с точностью до 4% определять все характеристики поперечного сечения обода спицевого колеса.

Основные выводы и результаты работы:

1. Предложена новая теоретическая модель напряженно-деформированного состояния спицевого колеса, полученная методом конечных элементов на основе теории тонкостенных криволинейных стержней. Данная модель позволяет:

учитывать пространственный характер внешней нагрузки,

- учитывать пространственное положение и произвольное натяжение каждой спицы,

- моделировать процесс центрирования,

- моделировать влияние погрешностей изготовления деталей колеса на процесс центрирования.

Использование предложенной модели позволяет с точностью 3-5% определять деформации обода.

2. Получены новые зависимости удлинения спицы в результате перемещения соответствующего ей узла обода и изменения усилия натяжения спицы от ее удлинения и поворота ниппельной гайки, что впервые позволило определять изменение натяжение каждой конкретной спицы в процессе центрирования спицевого колеса

3. Определены теоретические и проверены экспериментально

зависимости изменения торцевого и радиального отклонения обода при единичном обороте ниппеля. Это позволяет с точностью до 6% прогнозировать, отклонения обода после каждого шага приближения.

- 4. Сформулированы три стратегии центрирования спицевых колес. Записаны целевая функция и ограничения для каздой стратегии. Использование предложенных стратегий позволяет получать либо спицевые колеса наивысшего качества, либо максимальную производительность процесса центрирования.

5. Разработан алгоритм и програмное обеспечение для стратегии наивысшей производительности центрирования спицевых колес. Програмное обеспечение реализовано на персональной ЭВМ и позволяет за время до 9 секунд определить набор ниппелей и количество оборотов каждого из них необходимые для исправления первоначальных геометрических погрешностей колеса.

6. Разработана инженерная методика и програмное обеспечение для определения характеристик поперечного сечения обода спицево-го колеса. Програмное обеспечение реализовано на персональной ЭВМ и позволяет определить все характеристики с погрешностями не превышающими 4%.

7. Разработан и испытан измеритель натяжения спиц, позволяющий с точностью до ЗОН и в пределах от 0 до 600Н определять усилие натяжение спицы. Разработана инженерная методика определения наилучших конструктивных параметров измерителя.

8. Результаты исследования были'использованы при разработке системы управления полуавтоматом центрирования спицевых колес в Научно-исследовательском технологическом институте, г. Железнодорожный, Московской области, что позволило:

- на 40 % повысить производительность полуавтомата,

- получить годовой экономический эффект 34 тыс. руб.

Основные положения и результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Давыгора К Н. .Пасечник В. А. .Бейрак М. Л. Повышение качества спицевых колес // Технология и организация производства. -К - Укр НИИНТИ. -1989,N3,0.15-17.

2. Бейрак М. Л. .Давыгора К Н. .Пасечник В. А.. Полуавтомат для центрирования колес // Технология и организация производства. -К; УкрНИИНТИ.-1989.N3,0.17-18.

3. Давыгора В. Н. Пасечник Е А. Радиальные деформации' обода • спицевого колеса при центрировании // Технология и автоматизация

машине .¡троения: Респ. межвед. науч. -техн. сб. - К.: Тэхника. - 1989. -Вып. 45.- С. 22-24.

4. Пасечник Е А.. Бейрак М. JL Автомат для центрирования спи-цэвых колес // Роботизация технологических процессов в машиностроении и приборостроении: Тез.докл. III обл. межотрасл. конф.. -Житомир. -1989. -С. 18-19.

Б. Давыгора В. Е , Пасечник Е А. Проблемы автоматизированной сборки спицевых колес с использованием ЭВМ // САПР сборки, оптимизация технологических процессов, их механизация и автоматизация: Тез. докл. науч. -техн. конф. -Ижевск. -1989. -С. 25.

6. Давыгора Е Е .Ташев а. Ж. .Пасечник Е А. Оптимизация центрирования многосвяаных соосных кольцевых конструкций на примере спицевых колес //Научная конференция, посвященная 25-летию Высшего машинно-электротехнического института г. Габрово: Тез. докл. -Габрово.НРБ.-1989.-С. 74 - 77.

7. Пасечник Е А., Давыгора Е Е Автоматизированная сборка спицевых колес с управлением от ЭВМ // Проблемы автоматизации технологических процессов в машиностроении: Тез. докл. межреспубл. науч. -техн. конф. -Волгоград. -1989. - С. 96-97.

8. Пасечник Е А., Бейрак М. Л Проблемы достижения оптимальных параметров качества спицевых колес при центрированиии // Роботизация технологических процессов в машиностроении и приборостроении: Теэ. докл. IV обл. межотрасл. конф. - Житомир. - 1989. -С. 20-21.

9. Пасечник Е А., Давыгора Е Е Диалоговая система для авто- . матизации центрирования спицевых колес // Технология и автоматизация машиностроения: Респ. межвед. науч. -техн. сб. - К.: Тэхника. -1989. - Вып. 47. - С. 67-69.

Подл, к печ.^^-^Фориат^/^Бумага ^¿(/нГ-печ. офс. Усл. печ. я. С, Уч.-изд. л. а (С Тираж /00

bwtJrAf/i Бесплатно

Киевская книжная типография научной книги. Киев, Репина, 4.