Минимизация погрешностей растачивания нежестких гильз гидроцилиндров на основе моделирования процесса их образования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Горелова, Ася Юрьевна

• Горелова, Ася Юрьевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Горелова, Ася Юрьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО МЕТОДАМ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ГИЛЬЗ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

1. 1 Общие положения

1.2 Технология обработки гильз гидроцилиндров

1.2.1 Инструмент для растачивания гильз гидроцилиндров

1.2.2 Типовой технологический процесс обработки глубокого отверстия нежесткой гильзы гидроцилиндра

1.3 Основные погрешности обработки глубоких отверстий

1.4 Методы повышения точности при растачивании глубоких отверстий

1.4.1 Динамическое гашение колебаний инструмента

1.4.2 Системы автоматического управления положением инструмента

1.4.3 Гироскопические системы стабилизации положения

1.4.4 Применение компьютерного моделирования для повышения точности обработки гильз гидроцилиндров

1.5 Анализ теоретических исследований, направленных на повышение точности обработки глубоких отверстий

1.6 Выводы по Главе 1

1.7 Уточнение цели и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ОБРАЗОВАНИЯ ОГРАНКИ ОТВЕРСТИЯ ПРИ ГЛУБОКОМ РАСТАЧИВАНИИ

2.1 Разработка математической модели образования огранки глубокого отверстия нежесткой гильзы гидроцилиндра при его растачивании

2.2 Влияние погрешности заготовки на величину огранки глубокого отверстия

2.3 Подходы к минимизации огранки поперечного профиля глубокого отверстия

2.4 Выводы по Главе 2

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ОТВЕРСТИЯ ПРИ РАСТАЧИВАНИИ

3.1 Разработка математической модели образования погрешностей продольного профиля глубокого отверстия при растачивании

3.2 Влияние отклонения оси отверстия заготовки на величину погрешности А е продольного профиля отверстия

3.3 Подходы к минимизации погрешности продольного профиля глубокого отверстия при его растачивании

3.3.1 Использование гироскопического эффекта для минимизации погрешности продольного профиля глубокого отверстия

3.3.2 Гидропривод вращения ротора гироскопа

3.4 Выводы по Главе 3

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ГИЛЬЗ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

4.1 Компьютерное моделирование процесса образования огранки поперечного профиля гильзы гидроцилиндра телескопирования

4.1.1 Описание разработанных компьютерных моделей

4.1.2 Методика проведения компьютерного эксперимента

4.1.3 Интерпретация результатов компьютерного моделирования

4.2 Экспериментальное исследование эффективности гироскопической стабилизации положения оси расточной головки

4.2.1 Описание экспериментальных установок для оценки эффективности гироскопической стабилизации положения оси расточной головки

4.2.2 Методика проведения и обработки результов эксперимента

4.2.3 Влияние массы грузика на эффективность виброгашения модели

4.3 Компьютерное моделирование вращения гидрореактивного ротора гироскопа

4.3.1 Описание компьютерной модели гидрореактивного ротора

4.3.2 Постановка задачи и методика проведения компьютерного исследования вращения гидрореактивного ротора

4.4 Выводы по Главе 4

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

5.1 Расточная головка, оснащенная направляющими шпонками с галтелью

5.2 Расточная головка с направляющими шпонками, расположенными по винтообразной линии

5.3 Расточная головка, оснащенная гироскопическим стабилизатором положения оси расточной головки

5.3.1 Методика выбора рабочих и конструктивных параметров гироскопического стабилизатора положения оси расточной головки

5.4 Расточная головка, оснащенная гироскопическим стабилизатором с гидрореактивным приводом вращения гироскопа

5.5 Пассивный динамический гаситель колебаний заготовки

5.6 Активный динамический гаситель колебаний заготовки

5.7 Выводы и результаты по Главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг программы расчета эффективности гироскопической стабилизации

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Документы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Минимизация погрешностей растачивания нежестких гильз гидроцилиндров на основе моделирования процесса их образования»

ВВЕДЕНИЕ

В качестве силовых элементов оборудования нефтегазового и горнодобывающего комплексов зачастую используют гидроцилиндры. Большую долю из них составляют гидроцилиндры, гильзы которых имеют длины в диапазоне I е [965...7500] мм, диаметры - й е[100...250] мм, их относят к нежестким деталям (толщина стенки ^ст е [10.14] мм) с глубокими отверстиями (I/й > 10). Они входят в состав подъемного оборудования (краны, домкраты, подъемные механизмы) и в механизмы горизонтального перемещения сверхтяжелых объектов (верхние строения морских стационарных платформ, кантиливеры самоподъемных плавучих буровых установок, буровые порталы). Описанные гидроцилиндры являются опорными элементами механизированной шахтной крепи, обеспечивают телеско-пирование стрелы автокрана и мачты буровой установки. Некоторые из них работают под давлением, достигающим 50 МПа, в условиях запыленности, воздействия высоких и низких температур.

От качества таких гидроцилиндров напрямую зависят надежность и безопасность эксплуатации оборудования, основной причиной поломок которого является нарушение их герметичности. Это обусловливает требования к точности обработки глубоких отверстий нежестких гильз гидроцилиндров. Заготовкой для их производства является труба в стадии поставки, которая обладает отклонением А оси отверстия от прямолинейности. Перед началом размерной обработки, включающей обтачивание, обработку заходного участка, люнетных шеек, растачивание и финишную обработку раскатным инструментом, заготовку подвергают рихтовке для уменьшения величины А. Однако оставшееся отклонение А от прямолинейности оси отверстия заготовки приводит к дисбалансу при обработке цилиндрической заготовки с вращением вокруг её оси. Более того, вследствие низкой жесткости, заготовка приобретает свойства упругого подвеса. Вместе с упру-

гим подвесом направляющих шпонок расточной головки возникает сложная колебательная система «расточная головка-заготовка», что приводит к образованию ряда погрешностей: огранки поперечного профиля, увода, отклонения от прямолинейности оси, погрешностям формы продольного профиля отверстия, которые, предположительно, проявляются как технологическая наследственность от погрешности А отклонения от прямолинейности оси отверстия заготовки.

При появлении огранки (около 20% случаев для обработки гильз гидроцилиндров телескопирования стрелы автокрана), финишную обработку раскатным инструментом заменяют хонингованием, что позволяет обеспечить размерный допуск, но снижает качество поверхности отверстия.

Другим методом повышения точности обработки гильз гидроцилиндров является гашение колебаний вышеописанной динамической системы. Применяют отдельные динамические гасители и системы управления положением инструмента по диагностическому сигналу от датчика, например, гироскопического. Однако большинство разработанных решений не учитывают механизм образования погрешностей, а математические модели, описывающие процесс формообразования при использовании известных методов и их экспериментальные проверки, как правило, носят частный эмпирический характер, что ограничивает область их применения для повышения точности растачивания при изменении параметров заготовки.

Для исследования влияния погрешности заготовки на процесс образования погрешностей глубокого растачивания при различных сочетаниях технологических и конструктивных факторов в широком диапазоне областей их определения целесообразно использовать компьютерное моделирование. Однако подобные работы не обнаружены.

Таким образом, исследование механизмов образования и разработка методов минимизации погрешностей формы отверстий нежестких гильз гидроцилиндров при их глубоком растачивании является актуальной научной и практической задачей, решение которой позволит повысить точность обработки гидроцилиндров.

Вопросам повышения точности обработки глубоких отверстий посвящены

исследования Б. М. Бржозовского, С. В. Кирсанова, М. П. Козочкина, М. А. Мин-кова, Ю. Ф. Набатникова, Ф. С. Сабирова, Н. Ф. Уткина, А. И. Ушакова, И. Б. Шендерова. Методы механической корректировки положения резцов разработаны М. Б. Диперштейном, Р. Н. Кулагиным, Л. Л. Фрезинским. Вопросы влияния технологической наследственности на точность обработки изделий машиностроения рассмотрены в работах А. М. Дальского.

Существенный вклад в развитие методов обработки глубоких отверстий внесли научные коллективы ПНИТИ, МГТУ Станкин, МГТУ им. Н. Э. Баумана, СГТУ имени Гагарина Ю. А.

Вопросам получения глубоких отверстий высокой точности посвящены работы коллективов ученых из многих стран мира, в частности, Швеции (фирма "Sandvik coromant"), Италии (компания "Seco"), Израиля (фирма Iscar), Германии (фирма "Botek"). Одной из лидирующих организаций в области разработки систем обработки глубоких отверстий является ассоциация " Boring and Trepanning Association" (BTA), объединившая исследовательские коллективы из более, чем 10 стран.

Целью настоящей работы является повышение точности глубокого растачивании нежестких гильз гидроцилиндров на основе моделирования процесса образования погрешностей формы продольного и поперечного профилей отверстия.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработка математической модели образования огранки поперечного профиля глубокого отверстия при растачивании нежестких гильз гидроцилиндров.

2. Разработка математической модели образования погрешностей продольного профиля глубокого отверстия при растачивании нежестких гильз гидроцилиндров.

3. Разработка, на основе предложенных математических моделей образования погрешностей, новых конструктивно-технологических методов и средств минимизации указанных погрешностей обработки нежестких гильз гидроцилиндров.

4. Проверка теоретических положений методом компьютерного моделирования процесса растачивания с использованием предложенных методов миними-

зации погрешностей.

5. Разработка методик выбора рабочих и конструктивных параметров средств реализации предложенных методов.

Научная новизна исследования состоит в теоретическом обосновании механизмов образования погрешностей формы продольного и поперечного профилей глубокого отверстия при растачивании нежестких гильз гидроцилиндров, проявляющихся как технологическая наследственность погрешности отклонения от прямолинейности оси отверстия заготовки, что обеспечивает принципиально новые подходы к минимизации описанных погрешностей и позволяет повысить точность обработки нежестких гильз гидроцилиндров.

Практическая ценность работы состоит в разработке новых конструктивно-технологических средств в рамках предложенных методов минимизации погрешностей формы продольного и поперечного профилей глубокого отверстия гильзы гидроцилиндра (получено 3 патента РФ на полезную модель, 1 патент РФ на изобретение); разработке методик и рекомендаций расчета параметров разработанных средств, в том числе - на основе решения задачи многокритериальной оптимизации в программном комплексе modeFrontier 4.3.0 (получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ).

Работа выполнена в соответствии с грантом №35/732-14 для молодых научно-педагогических работников ВолгГТУ в рамках реализации Программы стратегического развития. Ее результаты внедрены в учебный процесс на кафедре автоматизации производственных процессов ВолгГТУ в качестве методических указаний к подготовке семестровой работы и выполнению лабораторных работ по дисциплине «Пакеты прикладных инженерных программ».

Разработанные конструкторско-технологические рекомендации по минимизации погрешностей формы глубоких отверстий гильз гидроцилиндров при их растачивании переданы на АО «ГАЗПРОМ-КРАН» для их внедрения в механосборочном цехе №3330.

Теоретические исследования проведены с использованием законов теоретической механики, сопротивления материалов, методов вычислительной математи-

ки, многокритериальной оптимизации по критерию Паретто.

Достоверность результатов определена на основе компьютерных и экспериментальных исследований на разработанных автором компьютерных моделях и лабораторных установках, а также при сравнении с результатами исследований других авторов с применением статистических методов обработки данных.

Автор защищает:

1. Математические модели образования огранки и погрешности продольного профиля глубокого отверстия нежесткой гильзы гидроцилиндра при ее глубоком растачивании.

2. Методы минимизации погрешностей, полученные в результате теоретических исследований механизмов образования погрешностей при глубоком растачивании нежестких гильз гидроцилиндров.

3. Результаты компьютерного моделирования процесса образования погрешностей при растачивании нежесткой гильзы гидроцилиндра с использованием предложенного метода минимизации огранки поперечного профиля глубокого отверстия.

4. Результаты экспериментальной проверки эффективности метода минимизации погрешности продольного профиля глубокого отверстия на основе динамического гашения поперечных колебаний с использованием свойств двухстепенного гироскопа.

5.Конструктивно-технологические средства реализации методов минимизации погрешностей продольного и поперечного профилей глубокого отверстия, обеспечивающие повышение точности глубокого растачивания нежестких гильз гидроцилиндров, и методику проектирования указанных средств.

Материалы диссертационного исследования обсуждались на симпозиумах «Неделя горняка» (Горный институт НИТУ «МИСиС»). М., 2014 - 2017 гг.; конференциях каф. «АПП» ВолгГТУ 2013-2017 гг.; XXI Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. Волгоград, 2016 г; «Сборочные соединения - конструкции и технология». Польша, Жешув-Полянчик, 2016; научно-технической конференции «Производительность и надежность технологиче-

ских систем в машиностроении» (МГТУ им. Н. Э. Баумана). М., 2015; «Инженерные системы-2014» (Инжиниринговая компания «ТЕСИС»). М., 2014; «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы -2014». Казань, 2014; «Техника и технология сборки машин». Польша, Жешув-Березка, 2014.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО МЕТОДАМ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ГИЛЬЗ ГИДРОЦИЛИНДРОВ

1.1 Общие положения

Силовыми элементами большинства механизмов и машин, входящих в состав нефтегазового и горнодобывающего комплексов, являются гидроцилиндры. Большую долю из них составляют гидроцилиндры, гильзы которых имеют длины в диапазоне I е [965...7500] мм, диаметры - йе [100...250] мм, толщину стенки ^ст е [10.14] мм, то есть являются нежесткими деталями [16] с глубокими отверстиями (I/й > 10) [21, 53]. Они входят в состав подъемного оборудования (краны, домкраты, подъемные механизмы) и в механизмы горизонтального перемещения сверхтяжелых объектов (верхние строения морских стационарных платформ, кан-тиливеры самоподъемных плавучих буровых установок, буровые порталы) [1].

Описанные гидроцилиндры являются опорными элементами механизированной шахтной крепи, обеспечивают телескопирование стрелы автокрана и мачты буровой установки. Они работают, как правило, в тормозном режиме при максимальном давлении, достигающем 50 МПа, и с малыми скоростями движения штока (0,003...0,03 мм/ч), в условиях запыленности, воздействия высоких и низких температур, коррозионно-активных веществ. Такие условия эксплуатации обусловливают высокие требования к их герметичности, от которой зависит надежность оборудования [31]. Высокие требования предъявляют и к параметрам, обеспечивающим взаимное расположение деталей гидроцилиндров. Так, отклонения осей штока и глубокого отверстия гильзы гидроцилиндра от прямолинейности варьируются в диапазоне 0,05.0,5 мм [87] для различных гироцилиндров обозначенного класса. При этом наибольшую трудность представляет достижение требуемой точности глубокого растачивания отверстия гильзы гидроцилиндра,

заготовкой для которой является нежесткая труба в состоянии поставки, имеющая отклонение оси от прямолинейности.

1.2 Технология обработки гильз гидроцилиндров

Производство нежестких гильз гидроцилиндров, отношение длины I к диаметру й которых превышает 10, осуществляют на специализированном оборудовании методом глубокого растачивания [5, 28, 29, 35, 47]. По назначению различают три разновидности растачивания: 1) черновое, при котором удовлетворяются требования по расположению оси отверстия и ее прямолинейности; 2) чистовое, при котором обеспечивается требуемая точность диаметральных размеров и шероховатость поверхности; 3) комбинированное, при котором за один рабочий ход выполняются функции чернового и чистового растачивания [29].

Основными методами растачивания, в зависимости от направления действия усилия подачи, являются: растачивание «на растяжение» борштанги и растачивание «на сжатие» борштанги. Первый метод характеризуется тем, что под действием осевой составляющей силы резания борштанга испытывает растягивающие нагрузки, при втором методе обработки действие осевой составляющей силы резания приводит к сжатию борштанги [29, 53]. В связи с необходимостью повышения производительности процесса обработки отверстий, на многих предприятиях используют поочередно растачивание «на растяжение» и «на сжатие». При этом рабочим является как прямой ход, так и обратный. При растачивании сквозных отверстий, смену резцового блока для снятия другого припуска на обратном ходу производят на выходе из отверстия.

В зависимости от кинематической схемы различают три вида обработки глубокого отверстия (Рисунок 1.1) [53]: 1) заготовка 1 вращается, а инструмент 2 имеет только поступательное движение подачи Б; 2) заготовка 1 неподвижна, а инструменту 2 одновременно сообщают вращение и движение подачи Б; 3) заготовка 1 вращается, а инструменту 2 сообщают встречное вращение и поступательное движение подачи Б. Наиболее распространенными для указанного класса изделий являются первая и вторая схемы обработки (Рисунок 1.1, I, II).

По способу подвода и отвода смазывающих охлаждающих технологических сред (СОТС) при растачивании выделяют 4 способа [53]: 1) наружный подвод и внутренний отвод, когда СОТС поступает в зону обработки по зазору между стенками отверстия заготовки и наружной поверхностью инструмента, а отвод вместе со стружкой происходит по внутреннему каналу инструмента. Применение этого способа требует установки заглушки сквозного отверстия; 2) способ наружного подвода и внутреннего отвода, отличающийся от предыдущего тем, что СОТС поступает с другого конца заготовки через отверстие в заглушке; 3) при растачивании «на растяжение» осуществляют внешний подвод и комбинированный отвод стружки, часть которой отводится наружу по обработанному отверстию через канал в инструменте, роль заглушки в этом случае выполняет уплотнение на инструменте; 4) внутренний подвод в зону обработки через канал инструмента и отвод по наружному каналу, роль которого выполняет отверстие заготовки.

1.2.1 Инструмент для растачивания гильз гидроцилиндров

При растачивании глубоких отверстий применяют расточные головки с креплением на борштанге. Обычно расточная головка содержит корпус, паз для установки резцового блока и направляющие шпонки (Рисунок 1.2) [92, 103, 104, 105]. Резцовый блок, как правило, содержит 2 сменные режущие пластины. По конструктивному исполнению направляющие шпонки бывают [29]: 1) зафиксированными в корпусе расточной головки без возможности перемещения; 2) вращающимися; 3) самоустанавливающимися, с возможностью перемещения в рамках зазора; 4) регулируемыми, настраиваемыми на диаметр обработки.

В качестве материала при изготовлении направляющих шпонок используют: резину, дерево твердых пород, текстолит, металл, твердый сплав. По расположению направляющих шпонок относительно резцов различают расточные головки с передним и задним расположением направляющих шпонок, известны конструкции расточных головок с расположением резцового блока между направляющих шпонок [29].

\ Эе| ьУ

\ Б / 2

и 1— N

1 \ г— Ш 1

и 1

Рисунок 1.1 - Схемы растачивания глубоких отверстий

1 - корпус; 2 - паз для установки резцового блока; 3 - направляющие шпонки

Рисунок 1.2 - Расточная головка

После размерной обработки расточной головкой для достижения требуемого качества поверхности производят, как правило, раскатывание отверстия раскатной головкой [35]. Основным элементом такого инструмента являются деформирующие ролики (Рисунок 1.3), которые осуществляют поверхностное пластическое деформирование [35]. Известны конструкции расточного инструмента, (Рисунок 1.4) содержащего и режущий 1 и расточной 2 блоки [49 ,52]. Обработку длинномерных заготовок производят с использованием втулок, люнетов и других направляющих приспособлений [86, 98, 99, 100]. Конструктивные особенности этих приспособлений, а также количество и место их размещения, влияют на точность обработки отверстия. Установку заготовки осуществляют в люнетах, их количество зависит от длины заготовки, установка производится перед началом обработки и не изменяется в процессе. Основная цель установки заготовки в люнеты - обеспечение сбалансированности при вращении за счет снижения величины прогиба при провисании. Для точного позиционирования инструмента относительно заготовки используют кондуктор. Например, кондуктор [99] содержит каретку, на которой установлено приспособление для установки детали, имеющее возможность поворота на каретке, на нижней части которой установлены ролики для перемещения по столу и шпонки для задания каретке направления перемещения. На верхней плоскости каретки установлены опорные ролики.

Для растачивания длинномерных нежестких заготовок применяют расточные головки с самоустанавливающимися направляющими шпонками, имеющими заднее расположение относительно режущего блока. Примером типового инструмента является расточная головка, разработанная пермским научно-исследовательским технологическим институтом (Рисунок 1.5) [103]. Расточная головка состоит из корпуса 1, в передней части которого выполнено окно 2 для размещения расточного блока, а на наружной поверхности выполнены пазы для размещения направляющих шпонок 3, которые имеют прямоугольное плоское основание, призматическую форму в продольном и галтель в поперечном сечениях. Радиус галтели поперечного сечения при этом равен требуемому радиусу обработки.

Г

— г1

о

1 - корпус; 2 - деформирующие ролики Рисунок 1.3 - Раскатная головка

1 2 3

Рисунок 1.4 - Режуще-раскатная головка фирмы Бапёу1к СогошаП (Швеция)

е - длина направляющей шпонки; 1м - расстояние между радиально-подвижными опорами направляющих шпонок; с - жесткость пакета тарельчатых пружин; ¡б -длина расточной головки

Рисунок 1.5 - Конструктивная схема расточной головки для обработки гильз

гидроцилиндров телескопирования По оси корпуса 1 выполнено отверстие 4, в котором установлен виброгаси-

тель, состоящий из сегментов 5, которые одним концом опираются на коническую поверхность головки винта 6, а другим - на коническую поверхность кольца 7, подвижного в осевом направлении и подпружиненного пакетом тарельчатых пружин 8. Каждый такой пакет содержит одинаковое количество пружин. Винты 6 резьбовой частью ввинчены в резьбовое отверстие, выполненное по оси упорной втулки 9, и служат для регулировки жесткости тарельчатых пружин 8. Направляющие шпонки 3 установлены в пазах корпуса 1 на радиально -подвижных опорах 10, выполненных в виде цилиндрических стержней с плоскими торцами и установленных в радиальные отверстия корпуса 1. Длина опор 10 выполнена с таким расчетом, чтобы между дном паза и опорной поверхностью направляющих шпонок 3 был гарантированный зазор 11, размер которого не менее величины необходимого радиального перемещения направляющих шпонок 3. В рамках величины зазора 11 шпонки имеют возможность перемещения, чем обеспечивается их самоустанавливаемость. После установки направляющих шпонок, их настраивают на размер обработки, задавая начальное поджатие тарельчатых пружин 8, и шлифуют вместе с расточной головкой для достижения требуемого радиуса обработки, поэтому форма направляющих шпонок в поперечном сечении имеет галтель с радиусом обработки.

Описанная конструкция расточной головки позволяет использовать расточной блок двумя способами: в качестве плавающего и жестко зафиксированного в окне 2. Виброгаситель 4 минимизирует амплитуду продольных колебаний расточной головки, так как сегменты опираются на конические головки винтов, которые беззазорно установлены в осевом отверстии корпуса [103], однако он не обеспечивает минимизацию поперечных колебаний расточной головки.

1.2.2 Типовой технологический процесс обработки глубокого отверстия

нежесткой гильзы гидроцилиндра Типовым технологическим процессом обработки глубокого отверстия нежесткой гильзы является, например, процесс растачивания гильзы гидроцилиндра телескопирования стрелы автомобильного крана КС Ивановец на предприятии АО «ГАЗПРОМ-КРАН» (Рисунок 1.6). В зависимости от грузоподьемности крана

(16, 25, 32, 35, 40, 50, 60, 80 т) гильзы имеют диаметры: 125, 140, 160, 220 мм. Такие гильзы относят к нежестким изделиям с глубокими отверстиями [21, 29, 53], например, при длине /=7412 мм ее диаметр ^=125 мм, следовательно I / й = 59,3. Их изготавливают на горизонтально-расточных станках для обработки глубоких отверстий, например РТ 2631115 вертлюжного исполнения. Станок оснащен стеблевыми люнетами (люнет борштанги) и люнетами изделия. Заготовкой гильзы гидроцилиндра телескопирования является труба, изготовленная из стали В30ХГСА. Ввиду особенностей прокатного производства, заготовка обладает раз-ностенностью и отклонением А от прямолинейности оси отверстия. При соотношении I / й = 59,3 заготовка относится к нежестким валам [34], что требует обработки в люнетах. Рекомендованное количество люнетов [28, 47] 3 шт. При этом методика выбора расстояния между ними в литературе отсутствует, имеются только рекомендации по назначению этого расстояния, основанные на производственном опыте [46, 54].

Технологический процесс производства гильзы гидроцилиндра телескопи-рования состоит из нижеследующих этапов и операций.

Заготовкой для производства гильзы гидроцилиндра телескопирования длиной I = 7412 мм и диаметром й = 125 мм (Рисунок 1.7) является труба 146 х14 (ГОСТ 23210-89) длиной Ь = 7500 мм. Заготовку подвергают рихтовке-правке гидропрессом по типовому технологическому процессу для достижения допустимого значения величины А отклонения оси отверстия заготовки от прямолинейности. К дальнейшей обработке допускаются трубы с отклонением А< 1,5 мм на погонный метр или 2 мм на всю длину отверстия.

Заготовку гильзы гидроцилиндра после очистки устанавливают на токарный станок РТ2244, где сначала производят подрезку торцев и отрезку отхода по длине трубы, затем обрабатывают шейку 0 144 мм для установки на ней подвижного люнета. Далее размечают и обрабатывают шейки на расстоянии 500 и 3200 мм, для установки роликовых люнетов.

Рисунок 1.6 - Гидроцилиндр телескопирования стрелы автокрана

Рисунок 1.7 - Гильза гидроцилиндра телескопирования стрелы автокрана

Растачивают отверстие под заход инструмента 0 124,4 +0,5мм длиной I = 130 + 5 мм, и обтачивают участок заготовки для установки в патроне 0 140 п7 длиной I = 165 мм.

После токарной обработки производят сборку подготовленной трубы с цапфой и устанавку ее в патрон и два люнета расточного станка РТ263214. Растачивание осуществляется следующими технологическими переходами:

С помощью расточной головки, описанной в разделе 1.2.1, с диаметром двухрезцового расточного блока 0124,3 производят растачивание отверстия:

0124,3 мм; /=7412 мм; ¿=3,15 мм; ¿=1; =113 мм/мин; п=125 об/мин; ¥=49 м/мин.

Затем снимают расточной блок 0124,3, на его место устанавливают расточной блок с 124,98 (закрепляют как плавающий) и обратным ходом растачивают отверстие 0 124,98; /=7412; ¿=1; =184 мм/мин; п=125 об/мин; ¥=49 м/мин.

Растачивают отверстие 0125; /=7412; ¿=0,01 мм ¿=1; Б^ =300 мм/мин; п=100 об/мин; ¥=39,3 м/мин, после чего стебель отводят в начало на холостом ходу.

Последней операцией является раскатывание отверстия 0125^9 Б^ =300 мм/мин, п=66 об/мин; ¥=51,8 м/мин. Для нее используют сменную раскатную головку по типу показанной выше (Рисунок 1.3).

К точности данного вида изделия предъявляются следующие требования: отклонение от круглости не более 0,01 мм, отклонение от прямолинейности оси отверстия не более 0,5 мм на всю длину.

Послеоперационный контроль гильз осуществляют электронной пробкой, изготовленной ОАО НПО «Прибор» ЦДЗ 01.00.000 -11. В обработанное отверстие горизонтально расположенной детали вводят индуктивную пробку. В необходимых или заданных сечениях вдоль отверстия, как правило, 100.150 мм, [34] пробку останавливают и, по показаниям электронного блока, определяют отклонение диаметра отверстия в этом сечении. Продвигая пробку вглубь, определяют отклонение диаметра на половину глубины отверстия. Затем пробку вынимают из детали и повторяют измерения с другого конца детали. Ввиду того, что измерительный прибор базируется внутри отверстия, следовательно, привязан к его координатам, нет информации о погрешностях продольной формы отверстия. Однако результаты измерений указанных изделий инструментом АИК-1 М, произведенные при выполнении исследовательских работ кафедрой автоматизации производственных процессов ВолгГТУ на предприятии АО «ГАЗПРОМ-КРАН» в рамках темы НИР №35/516-68 г., позволили ус-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Горелова, Ася Юрьевна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агагусейнов Ю. А., Вишневская Э. Л., Кулиев И. П., Лейбензон С. Р., Мар-шлок А. Б., Мочалов М. Н., Саркисов В. Г. Самоподъемные плавучие буровые установки. М.: Недра, 1979. 215 с.

2. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation. М.: ДМК Пресс, 2011. 464 с.

3. Баландин Д.В., Федотов И.А. Синтез активного динамического гасителя колебаний с использованеим линейных матричных неравенств // Математическое моделирование и оптимальное управление. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2007.№6. С. 153-159.

4. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. М.: Наука, 1972. Т.2-2.

5. Боярский В.Г., Шеров К.Т., Сихимбаев М.Р., Макеев В.Ф. Самоустанавливае-мость плавающего резцового блока в комбинированном инструменте при обработке на труборасточных станках // Фундаментальные исследования. 2012. №6-2. С. 414-418.

6. Вибрации в технике: справочник / В.К. Асташев [и др.]. М.: Машиностроение, 1981. Т.6-6.

7. Вибрации в технике: справочник / И.И. Артоболевский [и др.]. М.: Машиностроение, 1978. Т.1-6.

8. Горелова А. Ю., Кристаль М Г. Определение рациональных параметров гироскопического стабилизатора положения расточного инструмента // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2015. № 7. C. 3-7.

9. Горелова А. Ю., Кристаль М. Г. Инструмент для обработки гильз гидростоек, оснащённый стабилизатором // Горный информационно-аналитический бюллетень (науч.-техн. журнал). 2015. № 9. C. 131-135.

10. Горелова А. Ю., Кристаль М. Г. Инструмент для обработки глубоких отвер-

стий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. Вып. 3 (июль - сентябрь). С. 75-81.

11. Горелова А. Ю., Кристаль, М. Г. Гироскопическая стабилизация инструмента при обработке глубокий отверстий // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. № 5 (сентябрь-октябрь). С. 81-86.

12. Горелова А. Ю., Стяжин В. Н., Кристаль М. Г. Компьютерное моделирование разгона гироскопического стабилизатора для расточной головки // Компьютерные исследования и моделирование. 2014. Т. 6, № 4. С. 569-575.

13. Горелова А.Ю., Кристаль М.Г., Попов А.И. Динамическая стабилизация положения инструмента при обработке глубоких отверстий для сборки // Technologia i Automatyzacja МоПаги. 2016. №4. С. 28-33.

14. ГОСТ 23270-89. Трубы-заготовки для механической обработки. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 1989. 19 с.

15. ГОСТ 3057-90. Пружины тарельчатые. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 38 с.

16. ГОСТ 30987-2003. Назначение размеров и допусков для нежестких деталей. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 6 с.

17. ГОСТ 9833-73. Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Конструкция и размеры. М.: ИПК Издательство стандартов,1998. 62 с.

18. Кобелев В. М. Эффективность одно-и двухэлементных динамических гасителей колебаний // Труды Одесского политехнического университета. 2008.№2. С. 7-9.

19. Козочкин М. П., Сабиров Ф. С. Выявление дефектов шпиндельных узлов виброакустическими методами // Вестник УГАТУ. 2009. Т.13. №1(34). С. 133-138.

20. Козочкин М. П., Сабиров Ф. С., Порватов А. Н., Боган А. Н. Вибрационный контроль технологического оборудования в производстве // Вестник МГТУ «Станкин». 2012. №4. С. 8-14.

21. Костюкович С.С., Дечко Э.М., Долгов В.И. Точность Обработки глубоких отверстий. Мн.: «Вышэйш. школа», 1978. 144 с.

22. Кулагин Р. Н. Исследование и разработка систем автоматического управления положением инструмента при черновом растачивании глубоких отверстий: дис. канд. техн. наук. Волгоград, 2000. 158 с.

23. Курган В. П., Панкин А. А. Приближенное исследование автоколебаний в нелинейной модели процесса растачивания // Математическое моделирование и краевые задачи: Тр. Всерос. науч. конф. Самарский государственный технический университет, 2004. Вып. 2. С. 136- 139.

24. Ларионов М. А. Повышение точности консольного растачивания глубоких отверстий на основе моделирования процесса их обработки дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2012.

25. Лойцянский Л. Г., Лурье А. И. Курс теоретической механики. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. Т.2-2.

26. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. школа, 1988. 239 с.

27. Магнус К. Колебания. М.: Мир, 1982. 304 с.

28. Малов А. Н. Справочник технолога-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1973. 695 с.

29. Минков М. А. Технология изготовления глубоких точных отверстий. М.- Л: Машиностроение, 1968. 183 с.

30. Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний. М.: Машиностроение, 1972. 367 с.

31. Набатников Ю. Ф. Повышение точности изготовления силовых гидроцилиндров механизированных крепей путем совершенствования технологического процесса сборки: дис. ... докт. техн. наук. Москва, 2012. 262 с.

32. Николаи Е.Л. Теоретическая механика. Л.- М.: ГОНТИ НКТП СССР, Ред. Технико-теор. лит.,1939. Ч. 3.

33. Николаи Е.Л. Теория гироскопов. Л.: ОГИЗ, 1948. 172 с.

34. Обработка глубоких отверстий в машиностроении: справочник / С.В. Кирсанов [и др.]. М.: Машиностроение, 2010. 344 с.

35. Отений Я.Н., Смольников Н.Я., Ольштынский Н.В. Прогрессивные методы обработки глубоких отверстий: монография. Волгоград: РПК «Политехник», 2003. 136 с.

36. Парс Л.А. Аналитическая динамика. М.: Наука, 1971. 636 с.

37. Пельпор Д.С. Гироскопические системы ориентации и стабилизации. М.: Машиностроение, 1982. 165 с.

38. Пельпор Д.С. Гироскопические системы. М.: Высш. Шк., 1988. 424 с.

39. Пермяков А.А., Пациора А.П. Теоретические основы формирования гидродинамического эффекта на направляющих опорах инструмента для обработки глубоких отверстий // Сборник научных трудов «Вестник НТУ» Технолог и в машинобудуванш. 2010. №41. С. 101-110.

40. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. М.: Наука, 1985. 560 с.

41. Повышение эффективности вибрационного сверления глубоких отверстий / О.И. Драчев, [и др.]. Старый Оскол: ТНТ, 2010. 120 с.

42. Ройтеберг Я.Н. Гироскопы. М.: Наука, 1975. 592 с.

43. Свидетельство о Гос. регистрации программы для ЭВМ № 2016613527. Программа расчёта амплитуды колебаний расточного инструмента, оснащённого гироскопическим стабилизатором / А. Ю. Горелова, А. И. Попов, А. В. Дробо-тов, М. Г. Кристаль. 2016.

44. Сергеев С.В. Применение конечноэлементных моделей для расчета погрешностей обработки отверстий // Технология машиностроения. 2012. № 2. С. 60-64.

45. Сихимбаев М.Р. Демпфирования колебаний резца при растачивании отверстий. // Труды университета. Караганда: КарГТУ. 2000. №1. С.6-7.

46. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.1 / под ред. А. М. Дальско-го, А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова, - 5 изд., исправл. - М.: Машиностроение - 1, 2003. 910 с.

47. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2 / под ред. А. М. Дальско-го, А.Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова, - 5 изд., исправл. - М.: Машиностроение - 1, 2001. 944 с.

48. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практи-мум) / В.П. Бородюк [и др.]. М.: Высш. Школа, 1983. 216 с.

49. Степанов М., Иванова М. Исправление погрешности расположения оси отверстия комбинированым осевым инструментом // MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2015. P. 143-147.

50. Стрельцов В.А., Кравцов В.И. Неуравновешенные силы резания, действующие на многолезвийный инструмент при несовпадении оси его с осью исходного отверстия // Труды Фрунзенского политехнического института. 1971. № 54. С. 86-100.

51. Тихенко В.Н., Жеглова В.М. Компьютерное моделирование упругих деформаций борштанги гидропривода микроперемещений отделочно-расточного станка // Труды Одесского политехнического университета. 2005. Вып. 2(24). С. 57-60.

52. Троицкий Н. Д. Глубокое сверление. Л.: Машиностроение, 1971. 176 с.

53. Уткин Н. Ф., Кижняев Ю.Н., Плужников С.К. Обработка глубоких отверстий. Л.: Машиностроение, 1988. 269 с.

54. Ушаков А. И. Динамические процессы при обработке глубоких отверстий: дис. канд. техн. наук. Москва, 1974. 177с.

55. Хомяков В. С., Кочинев Н. А., Сабиров Ф. С. Исследование динамический характеристик шпиндельных узлов // Вестник МГТУ «Станкин», 2008. №4. С. 15-22.

56. Шаврин О. И. Как оформить выводы по диссертации и составлять заключение диссертационного совета. Ижевск: ИжГТУ, 2002. 28 с.

57. Шеин А. И., Земцова О. Г. Оптимизация многомассовых гасителей колебаний

при гармоническом воздействии // Машиностроение и машиноведение. 2010. №1. С. 113-122.

58. Шендеров И. Б. Управление качеством при растачивании глубоких отверстий в интерактивном технологическом процессе изготовления трубных заготовок // Вестник ИжГТУ. 2012. №1. С.30-33.

59. Юрлов М.А., Юрлова Н.А. Стратегии демпфирования колебаний конструкций с пьезоэлементами и внешними электрическими цепями и их экспериментальная иллюстрация // Вестник ПНИПУ. 2014. №4. С. 240-270.

60. Biermann D., Sacharow A., Wohlgemuth K. Simulation of the BTA deep-hole drilling process // Production Engineering Res. Devel. 2009. Р. 339-346.

61. Botek [Электронный ресурс] // BTA - Bohrverfahren . URL: http:// www. botek.de/unsere_produkte/system-bta. (дата обращения: 07.02.2017).

62. Chin D., Yoon M., Sim S. Roundbess modeling in BTA deep hole drilling // Precision Engineering. 2005. P. 176-188.

63. Isaev A.V., Kozochkin M.P. Use of a measurement information system to increase the precision with thin-walled parts are machined on numerically con-trolled milling machines // Measurement Techniques. 2014. P. 1155-1161.

64. Kozochkin M.P., Sabirov F.S., Suslov D.N., Abramov A.P. Vibroacoustic Diagnostics of Spindle Bearings in High-Speed Machine Tools // Russian Engineering Research. 2010. P. 944-947.

65. Lu X., Chen F.,Altintas Y. Magnetic actuator for active damping of boring bars // CIRP Annals-Manufacturing Technology. 2014. P. 369-372.

66. Matsubara A, Maeda M, Yamaji I. Vibration suppression of boring bar by piezoelectric actuators and LR circuit // CIRP Annals-Manufacturing Technology. 2014. P. 373-376.

67. Matsuzaki K., Ryu T., Sueoka A., Tsukamoto K. Theoretical and experimental study on rifling mark generating phenomena in BTA deep hole drilling process

(generating mechanism and countermeasure) // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2015. P. 194-205.

68. Mei D., Kong T., Shih A. J., Chen Z. Magnetorheological fluid-controlled boring bar for chatter suppression // Journal of Materials Processing Technology. 2009. P. 1861-1870.

69. Messaoud A., Weihs C., Hering F. Detection of chatter vibration in drilling process using multivariate control charts // Computational Statistics & Data Analysis. 2008. P. 3208-3219.

70. Munoa J., Beudaert X., Dombovari Z., Altintas Y., Budak E., Brecher C., Stepan G. Chatter suppression techniques in metal cutting // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2016. P. 785-808.

71. Novakov T., James J. M.. Chatter problems in micro and macrocutting operations, existing models, and influential parameters - a review // Manuf. Technol. 2010. Р. 597-620.

72. Product Tooling [Электронный ресурс] // Anti - Vibration Holders and Adapters. URL: http://www.iscar.com/ Products.aspx/CountryId/1/ ProductId/ 4900 . (дата обращения: 07.02.2017).

73. Rubio L., Loya J. A., Miguelez M. H., Fernandez-Saez J. Optimization of passive vibration absorbers to reduce chatter in boring // Nechanical Systems and Signal Processing. 2013. P. 691-704.

74. Sandvik coromant [Электронный ресурс] // Silent tools. URL: http://www.sandvik.coromant.com/en-gb/products/silent_tools . (дата обращения: 07.02.2017).

75. Weinert K., Weihs C., Webber O., Raabe N. Varying bending eigenfrequencies in BTA deep hole drilling: mechanical modeling using statistical parameter estimation // Production Engineering Res. Devel. 2007. Р. 127-134.

76. Пат. DE 102004024170. МПК B23B29/12, B23C5/00, B23C9/00. Die folgenden

Andaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen / Bernd Aschenbach. 01.12.2005.

77. Пат. US 20050258580 МПК F16M 1/00. Damping apparatus for the damping of vibrations / Anders Digernes. 14.04.2003.

78. А. с. 1042955 СССР, B23 Q 15/04. Устройство контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий / Кулагин Р. Н. // Б. И. 1983.

79. А. с. 1352764 СССР, B23 B35/00. Способ обработки глубоких отверстий / Фре-зинский Л.Л., Кулагин Р.Н., Ткаченко А.А. // Б.И. 2000.

80. А. с. 1778388 СССР, F16F15/03. Устройство виброгашения расточной бор-штанги / Егоров А.Л., Курган В.П., Беляков В.И., Чабанов Ю.А., Константинов М.С. // Б.И. 1992, № 44.

81. А. с. 1839920 СССР, G01C 12/18. Гироскопический стабилизатор / Лянзбург В.П., Эйрих В.И., Климарев А.М. // Б.И. 2006, №14.

82. А. с. 1839933 СССР, G01C 19/16, G01C 21/18. Двухосный гиростабилизатор / Гладышев Г.Н., Дмитриев В.С., Янгулов В.С. // Б.И. 2006, № 17.

83. А. с. 1000231 СССР, МКИ В 23 Q 15/00. Устройство для обработки глубоких отверстий / Биленко А.И., Диперштейн М.Б., Качоровский А.Б., Кулагин Р.Н., Ткаченко A.A., Жирнов В.А. // Б.И. 1983, №8.

84. А. с. 500025 СССР, МКИ В 23 Q 15/04. Устройство для контроля положения резцовой головки расточного станка / Диперштейн М.Б., Качоровский А.Б., Кулагин Р.Н. // Б.И. 1976, №3.

85. А. с. 740477 СССР, МКИ B23Q 15/04. Устройство контроля положения инструментальной головки /Кулагин Р.Н. // Б.И.1980, №22.

86. А.с. 831494 СССР, МКИ B23Q 1/24. Самоцентрирующийся люнет / Матвеев Ю.И., Коняхин В.Т., Сенькин Е.С., Кобылин Р.А., Жижин Н.Н., Карцева М.В. // Б.И. 1981

87. Пастоев И. Л. Разработка систем передвижения автоматизированных угледобывающих агрегатов: дис. ... докт. техн. наук. Москва, 1987. 345 с.

88. Патент РФ 1352764, МПК В23В35/00. Способ обработки глубоких отверстий / Фрезинский Л.Л., Кулагин Р.Н., Ткаченко А.А. // Б.И.2000.

89. Патент РФ 139407, МПК В23В29/00. Резцедержатель, демпфирующий вибрации / Горелова А.Ю., Плешаков А.А., Кристаль М.Г., Стяжин В.Н. // Б.И. 2014, № 11.

90. Патент РФ 152126, МПК В23В29/00. Резцедержатель, демпфирующий вибрации / Горелова А.Ю., Плешаков А.А., Кристаль М.Г. // Б.И. 2015, № 13.

91. Патент РФ 2008126, МПК Б23Б1/00. Способ глубокого растачивания прецизионных цилиндров / Шендеров И. Б. // Б.И. 1994.

92. Патент РФ 2067513, МПК В23В51/00. Инструмент для обработки глубоких отверстий / Силин Н.С., Силин В.Н., Свистунов Б.А., Лефнер М.Н. // Б.И. 1996, № 21.

93. Патент РФ 2224219, МПК 001019/30. Гироскопическое устройство / Макаров Б.Ф., Мартынов В.М., Леонов Н.А. // Б.И. 2004, № 31.

94. Патент РФ 2365471, МПК Б23Б29/00. Резцедержатель, демпфирующий вибрации / Михик П. // Б.И. 2009, №24.

95. Патент РФ 2421302, МПК Б23Б35/00. Способ сверления глубокого отверстия в детали / Комаишко С.Г. [и др.] // Б.И.2011, № 17.

96. Патент РФ 2424877, МПК В23В29/034, B23Q17/22. Устройство для сверления или растачивания отверстий / Ведель М.В. // Б.И.2011, № 21.

97. Патент РФ 2539539, МПК В23В35/00. Способ сверления глубокого отверстия в детали/ Горелова А.Ю., Плешаков А.А., Кристаль М.Г. // Б.И. 2015, № 2.

98. Патент РФ 2211116, МПК В23В41/02. Направляющее устройство для обработки глубоких отверстий / Лапин В.В. [и др.] // Б.И.2003.

99. Патент РФ 2098236, МПК В23В49/02. Направляющая втулка / Терехов В.М., Полеев В.П. // Б.И.1997.

100. Патент РФ 26762, МПК В23В49/02. Кондуктор / Макаров В.В. [и др.] // Б.И.

2002.

101. Патент РФ 2014965, МПК В23В29/02. Борштанга для растачивания глубоких отверстий / Аслибекян С.Ф., Филин М.М., Ветров С.И., Мещеряков Р.К. // Б.И.1994, № 27.

102. Патент РФ 2298456, МПК В23В29/02. Расточной инструмент / Корюкина Н.А. // Б.И. 2007, № 13.

103. Патент РФ 2014172, МПК В23В29/03. Расточная головка / Приземирский В.С., Волынский А.А., Хисамутдинов Р.А. // Б.И. 1994.

104. Патент РФ 2196027, МПК В23В29/03. Расточная головка / Смирнов Г.В., Смирнов В.Г., Чалков Н.А. // Б.И.2003.

105. Патент РФ 2113943, МПК В23В5/08. Резцовая головка / Смирнов Г.В., Смирнов В.Г. // Б.И.1998.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

Листинг программы расчета эффективности гироскопической стабилизации

unit Graph;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series, ComCtrls; type

TForml = class(TForm) Editl: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit;Edit4: TEdit;Edit5: TEdit;Edit6: TEdit;Edit7: TEdit;Edit8: TEdit;Edit9: Edit;Edit10: TEdit;Edit11: TEdit;Edit12: TEdit;Edit15: TEdit;Label1: TLabel;Label2: TLabel;Label3: TLabel;Label4: TLabel;Label5: TLabel;Label6: Label;Label7: TLabel;Label8: TLabel;Label9: TLabel;Label10: TLabel;Label11: Label;Label12: TLabel;Label15: Label;Label16: TLabel;Edit16: TEdit;Label18: Label;Label19: TLabel;Label20: TLabel;Label21: TLabel;Edit18: TEdit;Edit19: Edit;Edit20: TEdit; Edit21: TEdit; Chart1: TChart; But-ton1: TButton;Label13: TLabel;Edit13: TEdit;Label14: TLabel;Edit14: TEdit;Label17: Label;Edit17: TEdit;Label22: TLabel;Label23: TLabel;Label24: TLabel;Label25: La-bel;Label26: TLabel;Label27: TLabel;Edit22: TEdit;Edit23: TEdit;Edit24: Edit;Edit25: TEdit;Edit26: TEdit;Edit27: TEdit;Memo1: TMemo;Series1:

TLineSeries;ProgressBar1: TProgressBar;Series2: TLineSeries;Button2:

TButton;Chart2: TChart;ProgressBar2: TProgressBar;Edit28: TEdit;Edit29: TEdit; Se-ries3: TPointSeries;Edit30: TEdit;Panel1: TPanel;Label28: TLabel;Label29: TLabel;Label30: TLabel;CheckBox1: TCheckBox;Panel2: TPanel; procedure EquationSyst (Sender: TObject); procedure EquationDiff (Sender: TObject); procedure MinimizeError (Sender: TObject); procedure Button1Click (Sender: TObject); procedure Chart1DblClick (Sender: TObject); procedure Button2Click (Sender: TObject); procedure Chart2DblClick (Sender: TObject); procedure ReadEdit (Sender: TObject); procedure EditKeyPress (Sender: TObject; var Key: Char); Private { Private declarations } Public { Public declarations } end;

var

Form1: TForm1; time,shagT,ErrFi,ErrNu,Error:real; Selection:array[1..3,1..2] of геа1;//подбираемые решения SolutionFi,SolutionNu:array[1..3,1..2] of геа1;//найденные решения ур-я J0,A0,J,M,M1,a,AA,C1,A1,CC,w,PP,c,e,H,mu,p,b,k1,k2 :real; переменные уравнения

max,min,endTime,timescanstart:real; frombutton2:boolean; implementation {$R *.dfm} //процедура считывания введенных данных и расчет параметров procedure TForm1.ReadEdit(Sender: TObject); begin

a:=StrToFloat(Edit1.text); c:=StrToFloat(Edit2.text); J:=StrToFloat(Edit3.text); AA:=StrToFloat(Edit4.text);PP:=StrToFloat(Edit5.text);

e:=StrToFloat(Edit6.text);CC:=StrToFloat(Edit7.text); A1:=StrToFloat(Edit8.text); C1:=StrToFloat(Edit9.text);M:=StrToFloat(Edit10.text);

b:=StrToFloat(Edit11.text);k1 :=StrToFloat(Edit15.text);k2:=StrToFloat(Edit16.text);M 1:=StrToFloat(Edit18.text);p:=StrToFloat(Edit19.text);H:=StrToFloat(Edit21.text); If not frombutton2 then begin

w:=StrToFloat(Edit12.text); mu:=StrToFloat(Edit20.text); end;

J0:=J+(M+M1)*sqr(a)+AA+C 1; A0:=AA+A1; end;//решение системы уравнений procedure TForm1.EquationSyst(Sender: TObject); begin

ErrFi:=abs(J0*Selection[3,1]+PP*c*e*Selection[1,1]-CC*w*Selection[2,2]-H*sin(mu*time)); //ошибка=отличие от нуля левой части первого уравнения

ErrNu:=abs(A0*Selection[3,2]+CC*w*Selection[2,1]+(p*b+k2)*Selection[1,2]+ k1*Selection[2,2]);// ошибка=отличие от нуля левой части второго уравнения Error^errFi+errNu^^rn^ ошибка системы

end; //расчет значений производных при подобранных значениях

procedure TForm1.EquationDiff(Sender: TObject); begin

Selection[2,1] :=(Selection[1,1] -SolutionFi[1,1] )/shagT;Selection[3,1] :=(Selection[2,1] -SolutionFi[2,1])/shagT;Selection[2,2]:=(Selection[1,2]-

SolutionNu[ 1,1] )/shagT; Selection[3,2] :=(Selection[2,2] -SolutionNu[2,1 ])/shagT; end;

//процедура минимизации ошибки уравнений procedure TForm1.MinimizeError(Sender: TObject); var

shag 1, shag2,ErrLastFi,ErrLastNu,accuracy:real; i:integer; begin

accuracy:=StrToFloat(Edit17.text);//T04HOCTb вычислений If ErrFi>2 then shag1:=1 else

shag1:=0.1;Selection[1,1]:=SolutionFi[1,1]+shag1;Selection[1,2]:=SolutionNu[1, 1]+shag2;

EquationDiff(Self);ReadEdit(Self);EquationSyst(Self);ErrLastFi:=ErrFi;ErrLastNu:=Err Nu;

While Error>accuracy do begin

EquationDiff(Self);EquationSyst(Self); If ErrFi<accuracy/2 then begin for i:=1 to 3 do

SolutionFi[i,2]:=Selection[i,1];//3an^b подходящих значений Fi, Fi', Fi'' end else

If ErrFi>ErrLastFi then

shag1 :=-shag1/2;Selection[1,1] :=Selection[1,1]+shag1;

If ErrFi<ErrLastFi then //при каждом уменьшении ошибки по Fi минимизируем ошибку по Nu begin

If ErrNu>2 then //если ошибка большая то шаг больше shag2:=1 else shag2:=0.1; While ErrNu>accuracy/2 do begin

Selection[1,2]:=Selection[1,2]+shag2;EquationDiff(Self);EquationSyst(Self); If ErrNu>ErrLastNu then

shag2:=-shag2/2; ErrLastNu:=ErrNu; end; end;

If Error<accuracy then // если общее решение нашлось, то записываем Nu,Nu' и Nu''

for i:=1 to 3 do

SolutionNu[i,2] :=Selection[i,2]; ErrLastFi:=ErrFi; // запонить ошибку ErrLastNu: =ErrNu; end;

for i:=1 to 3 do //перезаписываем решение как прошлое begin

SolutionFi[i, 1] :=SolutionFi[i,2];SolutionNu[i, 1] :=SolutionNu[i,2]; end; end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); var ind:integer;

s:string; begin

If not frombutton2 then //если процедура не вызвана второй кнопкой begin

endTime:=StrToFloat(Edit13.text);

Memo1.Lines.Clear; end;

shagT:=StrToFloat(Edit14.text); SolutionFi[1,1]:=StrToFloat(Edit22.text);SolutionFi[2,1]:=StrToFloat(Edit23.text);Solu tionFi[3,1] :=StrToFloat(Edit24.text);SolutionNu[1,1] :=StrToFloat(Edit25.text);Solution Nu[2,1] :=StrToFloat(Edit26.text);SolutionNu[3,1] :=StrToFloat(Edit27.text); Series 1. Clear;Series2. Clear;max:=0;min:=0;

for ind:=1 to trunc(endTime/shagT) do begin

time:=ind*shagT;//время в уравнении

MinimizeError( Self);

If time>timescanstart then //поиск максимальной двойной амплитуды begin

If max<SolutionFi[1,1] then max:=SolutionFi[1,1];

If min>SolutionFi[1,1] then min:=SolutionFi[1,1]; end;

Series1.AddXY(time,SolutionFi[1,1]); Series2.AddXY(time,SolutionNu[1,1]);

If not frombutton2 and checkbox1.Checked then begin

s:=FloatToStr(SolutionFi[1,1])+#9+FloatToStr(SolutionNu[1,1])+#9+floattostr(time);

Memo1.Lines.Add(s); end;

ProgressBar1.Position:=trunc(ind/trunc(endTime/shagT)*100);

end; end;

//при двойном щелчке развернуть график на всю форму procedure TForm1.Chart1DblClick(Sender: TObject); begin

If chart1.Align=alBottom then begin

chart1.BringToFront;chart1.Align:=alClient;

end else begin

chart1.Align:=alBottom; chart1.Height:=270; end; end;

//процедура вычисления коэффициента виброгашения при изменении mu/w0

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

var

w0,x,Afi,shagx,koefstart,koefend,n:real; s:string; er:boolean; begin

endTime:=StrToFloat(Edit13.text); If endTime<5 then begin

ShowMessage('Конечное время необходимо выбрать больше 5 секунд'); exit;//досрочный выход из процедуры end;

Memo1.Lines.Clear;Series3.Clear;ReadEdit(Self); w0:=sqrt(PP*c*e/J); //вычисление частоты собственных колебаний If CheckBox2.Checked then begin

s:='w0 = '+floattostr(w0);

Memo1.Lines.Add(s); end;

koefstart:=StrToFloat(Edit30.Text); x:=koefstart;^ombutton2:=true;shagx:=StrToFloat(Edit28.Text);koefend:=StrToFloat(E dit29.Text);

while x<=koefend do begin

timescanstart:=3;er:=false; mu:=w0*x; Button1Click(Self);Afi:=max-min;w:=0 ;Button 1Click(Self);n: =Afi/ (max-min);

If n>0.7 then // если коэффициент сомнителен, то проверяем на большем отрезке времени begin

endTime:=50;w:=StrToFloat(Edit12.text);timescanstart:=20;Button1Click(Self);Afi:=m ax-min;w:=0;Button 1Click(Self) ;n:=Afi/ (max-min);

If n>1.1 then begin

s:=floattostr(n)+#9+FloatToStr(round(mu*100)/100);n:=1.1; er:=true; end; end;

Series3.AddXY(x,n);x:=x+shagx;ProgressBar2.Position:=trunc((x-koefstart)/(koefend-koefstart) *100);w:=StrToFloat(Edit12.text);

If CheckBox2.Checked then begin

If not er then

s:=floattostr(n)+9+FloatToStr(round(mu*100)/100); memo1.Lines.Add(s); end;

er:=false; endTime:=StrToFloat(Edit13.text); //вернуть конечное время end;

frombutton2:=false;

end;

procedure TForm1.Chart2DblClick(Sender: TObject); begin

If chart2.Align=alNone then begin

chart2.Align:=alClient; chart2.BringToFront;

end else begin

chart2.Align:=alNone;chart2.Height:=250;chart2.Left:=672;chart2.Top:=112;chart2.Wi dth:=481; end; end;

//запрет ввода букв и символов во все поля

procedure TForm1.EditKeyPress(Sender: TObject; var Key: Char);

begin

if not (Key in ['0,..,9,,,-,,,e', #8,7,7]) then Key:=#0;

if (Key in ['.']) then Key:=','; end; end.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Документы

УТВЕРЖДАЮ

¿ГА

« 1 с » ЛуГдУ^п_2017 г.

V I ч /л* /

Технический директор \0«ГАЗПРОМ-КРАН» ^^^Т^Кглюжный В. А.

АКТ

передачи результатов научно-исследовательской (опытно-конструкторской) работы

Комиссия в составе представителей завода АО «ГАЗПРОМ-КРАН»: главного технолога О. А. Зайцевой и главного диспетчера В. А. Чумичева составила акт о передаче представителями ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»: профессором, д-р техн. наук М. Г. Кристалем, аспиранткой А. Ю. Гореловой научно-технической разработки «Конструкторско-технологические рекомендации по минимизации погрешностей формы продольного и поперечного профилей глубоких отверстий при растачивании длинномерных нежестких гильз гидроцилиндров» для внедрения их в механо-сборочном цехе №3330 предприятия.

Новизна разработки подтверждена патентами РФ: на п. м. №№ 152126, 139407, на изобретение №2539539, свидетельством о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2016613527.

От АО «ГАЗПРОМ-КРАН» От ВолгГТУ

гга_2017 года

;чебной работе доцент

Гоник И.Л.

АКТ

об использовании результатов научно-исследовательской работы аспирантки Гореловой А. Ю. в учебном процессе кафедры «Автоматизация

Настоящим актом свидетельствуем о том, что результаты исследования, полученные в кандидатской диссертации аспирантки Гореловой Аси Юрьевны на тему «Минимизация погрешностей растачивания нежестких гильз гидроцилиндров на основе моделирования процесса их образования», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - Технология машиностроения используются в учебном процессе на кафедре «Автоматизация производственных процессов» при подготовке студентов по направлению 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» 27.03.04 «Управление в технических системах» по дисциплине «Пакеты прикладных инженерных программ» при выполнении семестровой и лабораторных работ. Для организации самостоятельной работы студентов имеются «Методические указания по подготовке семестровой работы», подготовленные Гореловой А. Ю. в соавторстве с Кристалем М. Г.

производственных процессов» ВолгГТУ

Начальник учебно-методического управления ВолгГТУ к.т.н., доцент

Стегачев Е. В.

Зав. кафедрой «Автоматизация производственных процессов» ВолгГТУ д.т.н. профессор

Сердобинцев Ю. П.

Ведущий преподаватель дисциплины к.т.н., доцент кафедры АПП ВолгГТУ

Дроботов А. В.

Автор(ы): Горелова Лея Юрьевна (Ш1), Плешаков Алексей Андреевич (К11), Кристаль Марк Григорьевич (Я11), Стяжин Владимир Николаевич (Я11)

Автор(ы): Горелова Лея Юрьевна (Ш1), Плешаков Алексей Андреевич (1Ш), Кристаль Марк Григорьевич (Я11)

Автор(ы): Горелова Лея Юрьевна (Я17), Кристаль Марк Григорьевич (Ш1), Плешаков Алексей Андреевич (Я17)