Рубан Владислав Миколайович Підвищення ефективності відновлення колісних пар фрезеруванням робочих поверхонь на верстатах КЖ20

Краткое описание

Рубан Владислав Миколайович, старший викладач кафедри прикладної механіки Національної металургійної академії України. Назва дисертації: «Підвищення ефективності відновлення колісних пар фрезеруванням робочих поверхонь на верстатах КЖ20». Шифр та назва спеціальності 05.03.01 процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Спецрада К14.052.02 Державного університету «Житомирська політехніка»

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЖИТОМИРСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
РУБАН ВЛАДИСЛАВ МИКОЛАЙОВИЧ
УДК 621.914.1
ДИСЕРТАЦІЯ
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВІДНОВЛЕННЯ КОЛІСНИХ ПАР
ФРЕЗЕРУВАННЯМ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ НА ВЕРСТАТАХ КЖ20
05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти
13 – Механічна інженерія
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
___________________ В.М. Рубан
Науковий керівник: Сладковський Олександр Валентинович, доктор технічних
наук, професор
Дніпро – 2021

ЗМІСТ
ВСТУП….………………………………………………………………… 21
РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ
РЕМОНТНОГО ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧОГО ПРОФІЛЮ
КОЛІСНИХ ПАР МАШИН РЕЙКОВОГО ТРАНСПОРТУ…............................28
1.1. Передумови ремонтного відновлення робочих поверхонь
колісних пар машин рейкового транспорту…………….………….…....………28
1.1.1. Дефекти профілю робочої поверхні колісних пар
машин рейкового транспорту…………………….………………………………30
1.1.2. Моделювання технологічного зносу та безвідмовної
роботи робочої поверхні колісних пар………………..…………………………39
1.2. Аналіз методів ремонтного відновлення робочих поверхонь
колісних пар рейкового транспорту……………………………...……….…….. 41
1.2.1. Обробка профілю робочої поверхні колісних пар машин
рейкового транспорту на колесотокарних верстатах…………...………………41
1.2.2. Технологія відновлення профілю робочої поверхні
колісних пар на колесофрезерних верстатах КЖ20………...…………………..44
1.3. Аналіз існуючих інструментів для фрезерної обробки
робочих поверхонь колісних пар на верстаті КЖ20……………………………47
1.3.1. Передумови вдосконалення конструкцій збірних фрез
для ремонтного відновлення робочої поверхні колісних
пар машин рейкового транспорту на верстаті КЖ20………...…………………51
1.3.2. Характеристики процесу фрезерування робочих поверхонь
колісних пар на верстаті КЖ20……………………………..……………………56
1.4. Структурно-логічна схема дослідження процесу
відновлення фрезеруванням робочих поверхонь
колісних машин рейкового транспорту…………………..…………………..… 58
ВИСНОВКИ ЗА РОЗДІЛОМ 1……..…………………………………..… 59
МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ……………………………….. 60
19
РОЗДІЛ 2. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБРАНОГО НАПРЯМКУ
ДОСЛІДЖЕННЯ ТА МЕТОДИ ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ………………………..61
2.1. Технологічні характеристики верстата КЖ20……………………….61
2.2. Моделювання процесу фрезерування……………………………...... 68
2.3. Визначення ефективного робочого профілю колісних пар
та математична модель робочого профілю………………..……………….……71
2.4. Метод контролю отворів Ø12 мм в різцетримачах
фасонних фрез…………………...……………………………………………..… 75
2.5. Визначення сили різання…………..…………………………….…....77
2.5.1. Планування експерименту…………………………..…………...….77
2.5.2. Експериментальний метод визначення сили, що діє на
циліндричний різальний елемент збірною фасонної фрези…………..…….….83
2.5.3. Математична модель завантаженості різальних кромок………….90
2.6. Дослідження впливу якості настроювання фасонних
фрез на якість обробленої поверхні кочення колісних пар……..……….....…..94
ВИСНОВКИ ЗА РОЗДІЛОМ 2…………………...………………….….... 107
РОЗДІЛ 3. ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРАКТИЧНІ ОСНОВИ
МОДЕЛЮВАННЯ КОНСТРУКЦІЙ ФАСОННИХ ФРЕЗ…………….….….... 108
3.1. Вдосконалені конструкції фасонних фрез………………………..…. 108
3.2. Графічне визначення кута нахилу різцетримача конструкцій
фасонних фрез……………………………………………………………………. 110
3.3. CAD - модель фасонної фрези до верстату КЖ20………..………… 115
ВИСНОВКИ ЗА РОЗДІЛОМ 3……………………….………………....... 123
РОЗДІЛ 4. ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО
СТАНУ ЕЛЕМЕНТІВ ФАСОННИХ ФРЕЗ ДО ВЕРСТАТІВ КЖ20........……..125
4.1. Вибір розрахункової схеми елементів фасонних фрез……..……….125
4.2. Визначення програми, щодо використання при розрахунках МСЕ..126
4.3. Розрахунок циліндричних різальних елементів ……...….....……….127
4.4. Визначення кількості одночасно працюючих різальних елементів..131
4.5. Розрахунок корпусу фрези………….……………………........…..… 133
20
4.6. Розрахунок різцетримача…...……………………………….....…….. 137
4.7. Висновки до розділу………...……………….……………….………. 141
РОЗДІЛ 5. ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ
ФАСОННИХ ФРЕЗ ДО ВЕРСТАТІВ КЖ20…………………………………… 142
5.1. Підвищення ефективності при визначення сили, що діє на
циліндричний різальний елемент збірної фасонної фрези…….…………...…..143
5.2. Підвищення ефективності при визначенні кута перекриття…..……145
5.3. Підвищення ефективності при визначенні
періоду частоти різцетримачів…………………………………………...…...….145
5.4. Підвищення ефективності при визначенні кута
повороту різального елемента……………………………………………………147
5.5. Підвищення ефективності використання
різальних елементів…………………………………………...………………..…149
ВИСНОВКИ ЗА РОЗДІЛОМ 5…..………………………………………. 153
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ………………………………………………….. 154
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………. 156
ДОДАТКИ………………………………………………………...……...…171

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі на підставі сукупності загальних наукових
результатів вирішено актуальне завдання підвищення ефективності процесу
відновлення робочого профілю колісних пар машин рейкового транспорту на
колесофрезерних верстатах КЖ20 збірними фасонними фрезами.
1. Виконано аналіз умов відновлення робочого профілю колісних пар
машин рейкового транспорту на верстатах КЖ20, в результаті чого
встановлено, що підвищення ефективності процесу можна забезпечити за
рахунок розробки фасонних фрез нових конструкцій.
2. Розроблено математичну модель процесу фрезерування в залежності
від товщини зрізаного шару, та подачі на різцетримач, для дослідження
можливостей підвищення ефективності використання спеціальних фасонних
фрез.
3. Розроблено метод визначення величини елементів поперечного зрізу у
процесі фрезерування в залежності від параметрів профілю кочення при
відновленні робочого профілю колісних пар.
4. Досліджений вплив площі поперечного перерізу зрізу окремим
різальним елементом на напружено-деформований стан складових фасонної
фрези та інструменту у цілому в залежності від конструктивних особливостей
останнього з врахуванням особливостей вихідного робочого профілю колісних
пар після експлуатації.
5. Визначено вплив якості налаштування фасонних фрез на показники
шорсткості та точності відновлених поверхонь робочого профілю колісних пар.
6. На основі поєднання результатів теоретичних та експериментальних
досліджень – даних про силове навантаження на окремі робочі елементи фрези,
показники напружено-деформованого стану інструменту, отримані параметри
якості оброблених поверхонь, розроблено нову конструкцію спеціальної
фасонної фрези до верстатів КЖ20.
155
7. Розроблено рекомендації з режимів експлуатації створеної фасонної
фрези для забезпечення підвищення ефективності процесу відновлення при
ремонті робочої поверхні колісних пар на верстатах КЖ20.
8. Результати роботи знайшли практичне використання:
– технічні рішення, а саме конструкція інструменту, методика його
налаштовування, встановлені режими обробки надані до Дніпропетровського
локомотивного депо;
– результати виконаних наукових досліджень впроваджені в навчальний
процес Національної металургійної академії України.