ГІДРОІМПУЛЬСНИЙ ПРИВОД УСТАНОВКИ ДЛЯ ВІБРОАБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ДЕТАЛЕЙ СКЛАДНОЇ КОНФІГУРАЦІЇ Автореферат

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, висвітлено її зв'язок з державними науковими програмами, планами і темами кафедри, сформульовані мета і завдання дослідження, визначено наукову новизну, практичну цінність та особистий внесок здобувача, наведена коротка анотація всіх розділів, відомості про публікації та апробацію результатів дисертації, її структуру та обсяг.

У першому розділі розглянуто технологічні особливості різних методів віброабразивної обробки та існуючі типи обладнання для віброабразивної обробки, були виявлені їх основні переваги та недоліки, а також встановлено, що найбільш ефективним для віброабразивної обробки (ВАО) деталей складної конфігурації є обладнання в якому реалізується складнопросторове вібраційне навантаження.

Проблемам підвищення ефективності процесу ВАО та розв'язанню широкого кола теоретичних та прикладних задач динаміки вібраційних машин були присвячені роботи таких відомих вчених, як: Бабічев А. П., Бабічев І. А., Бауман В. А., Берник П. С., Биховський І. І., Божко А. Е., Гноєвий А. В., Іскович-Лотоцький Р. Д., Овчинніков П. Ф., Паламарчук І. П., Шпачук В. П., та багатьох інших. Огляд цих робіт показав, що найбільш істотний вплив на інтенсивність і продуктивність процесу ВАО здійснює енергія зіткнення частинок середовища та оброблюваних деталей. Енергія зіткнення, в свою чергу, визначається режимом коливань – амплітудою і частотою, а також масою абразивних частинок.

Також встановлено, що обладнання для ВАО з гідравлічним приводом має низку переваг: можливість забезпечення заданого закону руху, простота і надійність автоматичного повторення робочих циклів, мала металоємність, невеликі вага та габарити, а також значна питома енергоємність. Показано, що універсальним, ефективним та економічним приводом обладнання для ВАО в якому створюється просторове вібраційне навантаження буде гідроімпульсний привод (ГІП), а для забезпечення ефективної роботи цього привода доцільно використати автоматичні віброзбуджувачі (клапани-пульсатори) різного конструктивного виконання, які забезпечуватимуть необхідне узгодження зсуву фаз переміщення виконавчих елементів ГІП.

У наукових роботах відомих вчених Башти Т. М., Бермана В. М., Бочарова Ю. О., Бочарова В. П., Гаминіна М. С., Зайченка І. З., Єрмакова В. В., Коробочкіна Б. Л., Навроцького К. Л., Попова Д. М., Прокофьєва В. М., Сахна Ю. О, Струтинського В. Б., Федорця В.О., Яхна О. М. та інших створені наукові основи і зроблено вагомий внесок в напрямках математичного моделювання, конструювання і розрахунку гідропривода. Крім того, розробці та дослідженню гідроприводів машин вібраційної дії присвячені наукові роботи Баранова В. М., Гончаревича І. Ф., Кічігіна А. Ф., Лурьє З. Я. та інших. Зокрема в роботах Ісковича-Лотоцького Р. Д., Матвєєва І. Б., Обертюха Р. Р., Севостьянова І. В. та інших доведені переваги ГІП перед іншими типами приводів устаткування вібраційної дії.

Проведений аналіз свідчить про необхідність подальших детальних досліджень динаміки робочих процесів, обґрунтування закономірностей функціональної залежності між параметрами та характеристиками гідроприводів у випадку їх застосування у обладнанні для ВАО в якому реалізується складнопросторове вібраційне навантаження.

В результаті проведеного огляду відомих робіт, аналізу сучасного стану та тенденцій розвитку процесів та обладнання ВАО сформульовано мету та задачі дослідження.

У другому розділі на підставі зробленого у першому розділі аналітичного огляду обладнання для ВАО різних типів були встановлені та обґрунтовані основні вимоги та критерії щодо вибору технологічних параметрів та робочих режимів процесу ВАО із складнопросторовою схемою навантаження. Також були обґрунтовані вимоги вибору принципових та конструктивних схем гідроімпульсного приводу установки для ВАО деталей складної конфігурації. В результаті були запропоновані нові принципові та конструктивні рішення обладнання для ВАО деталей складної конфігурації, зокрема з ГІП та плунжерних вібраційних гідроциліндрів.

Встановлено, що для підвищення питомої потужності, надійності, спрощення конструкції, розширення функціональних можливостей привода, забезпечення оптимальних умов процесу ВАО, підвищення економічності та зниження собівартості, конструкція установки для обробки деталей складної конфігурації має відповідати загальним вимогам, щодо вибору раціональних параметрів вібронавантаження.

У відповідності із цими вимогами розробленими нова конструкція установки для ВАО обробки деталей складної конфігурації (патент України на корисну модель №61057) та плунжерні вібраційні гідроциліндри, що використовуються в ГІП (патенти України на корисну модель №68778, №69742). Принципова схема установки побудованої на основі плунжерних вібраційних гідроциліндрів подана рисунку 1.

Ця установка складається з віброізольованої станини 1, на якій встановлено робочу камеру (вібробункер U-подібної форми) на 3 демпфувальних елементах 2. Просторове вібронавантаження створюється 3-ма гідроциліндрами 4, 5 та 6. Вказані гідроциліндри розташовані під незначним кутом до 3-х головних ортогональних площин, що розширює технологічні можливості. Гідроциліндри монтуються на сферичних шарнірах. Вібраційне навантаження створюється віброзбуджувачами 14.

Також віброустановка містить виконавчий орган примусового переміщення деталі у вигляді трипода, який складається з приводних ланок (гідроциліндрів) 7, 8 та 9, які закріплені за допомогою шарнірів 10 на перекладині 11, штоки яких утримують мотор-шпиндель 12 з пристроєм для закріплення оброблюваної деталі 13.

Насосна станція 15 побудована на основі насосу 16 схеми "тридем" болгарської фірми "Caproni" – 221С.

Установка працює наступним чином.

В положенні завантаження оброблювана деталь 13 закріплюється у мотор-шпинделі 12. Абразивна маса подається в приймальний бункер 3.

Кожний із трьох напірних каналів строєного гідравлічного насосу приєднано до віброзбуджувача 14 золотникового типу, який створює імпульси тиску у виконавчих плунжерних гідроциліндрах 4, 5 та 6. Віброзбуджувач може бути виконаний окремим вузлом або ж вбудованим у гідроциліндр.

У приводі установки для ВАО деталей складної конфігурації запропоновано використати плунжерний вібраційний гідроциліндр, який показано на рисунку 1 (вид І).

Плунжерний вібраційний гідроциліндр містить корпус I.1, у отворі якого розташовано запірний елемент I.3, виконаний у вигляді кульки, плунжер I.2, пружину I.4 та пробку I.5. У плунжері I.2 виконано отвір I.7 Т-подібної форми для підведення робочої рідини до кульки I.3.

У отворі корпуса I.1 виконані кільцеві проточки I.6 та I.8, які з’єднані відповідно з напірним та зливним каналом гідросистеми та забезпечують рух робочої рідини до плунжера I.2 через кільцеву проточку I.9, що виконана на його зовнішній поверхні. Кільцеві проточки I.13, що виконані в порожнині в якій знаходиться кулька I.3, дренажно з'єднані із баком I.12 через дроселі I.10, I.11.

Плунжерний вібраційний гідроциліндр працює таким чином.

У початковому положенні плунжер І.2, що має можливість переміщуватись у корпусі І.1, притискується пружиною І.4 до запірного елемента І.3 виконаного у вигляді кульки, яка перекриває отвір Т-подібної форми І.7 плунжера І.2. При збільшені тиску у порожнині утвореній кільцевою проточкою І.6 корпусу І.1 та отвором Т-подібної форми І.7 до тиску спрацювання р₁ відбувається миттєве збільшення зусилля на його нерухомому запірному елементі І.3.