Совершенствование конструкции волновых зубчатых передач, работающих в различных средах

Решетневскце чтения

сплавных инструментов, заточенных различными методами электроалмазной обработки. Установлены закономерности влияния комбинированных методов электроалмазной обработки на расход алмазных кругов на металлической связке, изменение мощности резания и микротвердости обработанных поверхностей, а также на шероховатость поверхности твердых сплавов после обработки.

В результате выявлено преимущество комбинированного метода электрохимического шлифования с одновременной непрерывной правкой шлифовального круга при изготовлении (восстановлении) твердосплавного режущего инструмента, рекомендованного для обработки композиционных материалов.

Сформулированы рекомендации по рациональным технологическим режимам, позволяющим эффективно производить затачивание твердосплавных режущих инструментов для обработки композиционных материалов комбинированным методом электроалмазной обработки.

По результатам исследований эффективности применения различных марок инструментальных материалов в конструкциях режущего инструмента для обработки композиционных материалов, прошедшего технологическую подготовку, установлено, что наибольший экономический эффект достигается при применении твердого сплава марки ВК3М.

В результате исследований выявлено, что для достижения высоких качественных показателей обработанных поверхностей из композиционных материалов необходимо стремиться к повышению скорости резания и уменьшению величины угла при вершине режущего элемента. Варьирование глубины резания и подачи позволит в этом случае управлять производительностью обработки. Разработаны рекомендации по геометрическим параметрам режущего инструмента, условиям и режимам лезвийной обработки композиционных неметаллических материалов.

Внедрение предложенной концепции при подготовке инструментального обеспечения на предприятиях, занимающихся обработкой изделий из композиционных материалов, может внести значительный вклад в развитие экономики страны.

Библиографические ссылки

1. Организация инструментального хозяйства при обработке композиционных материалов / Д. В. Лобанов, А. С. Янюшкин, Д. А. Рычков, Н. П. Петров // СТИН. 2010. № 11. С. 2-4.

2. Лобанов Д. В., Янюшкин А. С. Подготовка режущего инструмента для обработки композиционных материалов : монография / БрГУ. Братск, 2011.

3. Янюшкин А. С. Технология комбинированного электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов. М. : Машиностроение, 2003.

D. V. Lobanov, A. S. Yanyushkin Bratsk State University, Russia, Bratsk

MANUFACTURING TECHNIQUES AND SELECT THE TOOL FOR RATIONAL PROCESSING OF PRODUCTS FROM COMPOSITE NONMETALLIC MATERIALS

In work actions for improvement of technological preparation of the cutting tool for processing of composite non-metallic materials are considered. Theoretical development, techniques, software products and recommendations for improvement of preparation of the cutting tool at the enterprises which are engaged in manufacturing ofproducts from composite materials are presented

© Лобанов Д. В., Янюшкин А. С., 2012

УДК 621.833.16

Р. С. Лукин

Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВОЛНОВЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ, РАБОТАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

Рассмотрены конструктивные методы, позволяющие управлять характером контактного взаимодействия зубьев. На примере модификации формы волнового генератора и выбора коэффициента смещения показано изменение картины контактного взаимодействия.

Ресурс волновых передач зависит от многих факторов [1]. Решение конструктивной задачи по поиску оптимальных параметров передачи затруднено вследствие отсутствия методики по проверочному расчету волновых зубчатых передач (ВЗП) с гибким элементом. Применение современных численных методов

дает возможность анализировать взаимодействие звеньев зубчатых передач внешнего зацепления. Учет различных факторов, характерных для волновых передач позволяет получить характер взаимодействия звеньев с заданной точностью. При этом использование различных препроцессоров по расчету и модели-

Механика специальных систем

рованию ВЗП существенно сокращает время, затрачиваемое на подготовку модели, что доказывает актуальность их разработки.

На этапе эскизного проектирования полиструктурного подхода при заданном значении модуля и чисел зубьев ВЗП и определенной конструкции гибкого колеса (ГК) происходит выбор коэффициентов смещения зубчатых колес, размеров ГК и волнового генератора. На данном этапе необходимо оценить влияние каждого параметра на характер взаимодействия звеньев. В зависимости от выбранного типа ГК, данный этап может состоять из различных подэтапов, имеющих свои особенности по выбору коэффициентов смещения жестких зубчатых колес ВЗП. При этом значение коэффициента смещения ГК при заданных параметрах исходного контура выбирается из условия обеспечения определенных изгибных напряжений в зоне выкружки зуба, возникающих вследствие деформации ГК.

При рассмотрении варианта исполнения ГК в виде короткого гибкого колеса на этапе эскизного проектирования можно ограничиться выбором коэффициентов смещения и диаметра вершин зубчатых колес.

При рассмотрении варианта исполнения ГК в форме «стакана» решается оптимизационная задача по определению основных конструктивных размеров ГК. При этом расчет деформации гибкого колеса с учетом контакта зубьев нецелесообразен ввиду сложности составления расчетной модели вследствие необходимости ввода в расчет трехмерных элементов, а также по причине сложности интерпретации и формализации результатов расчета. В связи с вышеизложенным предлагается исследовать напряженно-деформированное состояние оболочечной модели с точечным приложением нагрузки.

Одной из основных причин выхода из строя волновых зубчатых передач, работающих в составе необслуживаемого привода специального назначения, является превышение по моменту на входном валу вследствие загрязнения смазки продуктами износа. Одним из направлений по повышению ресурса и сохранению точности обработки угла поворота необслуживаемых ВЗП является обеспечение минимального постоянного износа в режиме нормальной эксплуатации. Несмотря на наличие определенного спек-

тра мер [1; 2] по повышению ресурса ВЗП, работающих в различных средах, исходя из ограниченности технологических возможностей предприятия и выбранных материалов и смазок формируются предпосылки для конструктивного решения вопроса по обеспечению ресурса. Используя как критерий требование отсутствия выстоя зубьев передачи под нагрузкой [1] (для предотвращения схватывания поверхностей, свободных от окисных пленок), можно говорить о необходимости управления характером взаимодействия зубьев. Задание значений скольжения зубьев во всех фазах зацепления, не превышающих допустимой величины, обеспечивает требуемое значение интенсивности изнашивания на входе и выходе из зацепления. Одним из инструментов по обеспечению заданного характера взаимодействия звеньев ВЗП является модификация формы волнового генератора. За счет локального увеличения деформации ГК и разнесения зон контакта зубьев достигается снижение контактных давлений или полное отсутствие контакта ГК с жестким колесом (ЖК) в районе вершины волны деформации (см. рисунок).

Геометрию кулачка можно описать зависимостью

Г = г0 + ^ • ( соб(2ф) + к • яп(4Ф) • |,

где коэффициент к регулирует характер зацепления и степень дополнительной деформации гибкого колеса.

Итак, рассмотрены основные аспекты по управлению характером зацепления зубьев ВЗП. Предложена функция, модифицированный профиль кулачка, позволяющий разносить зоны зацепления относительно главной оси генератора волн.

Библиографические ссылки

1. Усаков В. И. Обеспечение работоспособности механизмов приводов космических аппаратов // Решетневские чтения : материалы XV Междунар. науч. конф. : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. Ч. 1. С. 251-252.

2. Дроздов Ю. Н., Павлов В. Г., Пучков В. Н. Трение и износ в экстремальных условиях : справочник. М. : Машиностроение, 1986.

Характер контактного взаимодействия ГК и ЖК. Исполнение волнового генератора: базовое

Решетневские чтения

R. S. Lukin

Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

IMPROVING THE DESIGN OF THE WAVE GEAR, WORKING IN A VARIETY OF ENVIRONMENTS

In this paper the design methods to control the character of the teeth contact. On the example of the modification of the wave form generator and select offset coefficient, changing pattern of contact interaction.

© Лукин Р. С., 2012

УДК 662.822.63

В. А. Меновщиков, Е. В. Вульф

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФИНИШНОЙ, СУПЕРФИНИШНОЙ И ПРИТИРОЧНОЙ ОПЕРАЦИЙ ОПОРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Рассматриваются основные направления развития, улучшения и выявления зависимости между качеством поверхности и снимаемым слоем при различных доводочных операциях механической обработки цилиндрических поверхностей. Приведены результаты влияния уровня шероховатости на долговечность узлов трения машин.

Многочисленными исследованиями установлено, что определяющую роль в обеспечении эксплуатационных характеристик играет состояние поверхностного слоя, который окончательно формируется при финишных операциях.

Микрогеометрия поверхностей деталей машин и механизмов является одним из важнейших эксплуатационных параметров, определяющих надежность и долговечность изделий. Таким образом, особую важность имеют доводочные операции, обеспечивающие качество поверхности.

Цель данной работы - выявление зависимости между качеством поверхности и снимаемым слоем при различных доводочных операциях механической обработки цилиндрических поверхностей.

Сравнению подвергались данные, полученные с помощью исследования шероховатости поверхностей дорожек качения игольчатых подшипников переносным полуавтоматическим прибором T1000 basic класса точности 1.

Анализ экспериментальных данных проводился статистическими методами. Неизбежное рассеивание результатов механических испытаний материалов и деталей машин предопределяет применение корреляционного анализа. Повышенная трудоемкость и длительность испытаний при циклических нагрузках обусловливает их малое число. Отличительная особенность корреляционного анализа при малом числе (менее 30) испытаний заключается в применении специальных методов оценивания доверительных границ коэффициентов корреляции, предложенных Фишером.

Для получения уравнений регрессии за основу было взято отношение толщины снимаемого слоя материала к уровню шероховатости рассчитанное по формуле

t/v = u,

где t - величина снимаемого слоя материала; v - уровень шероховатости.

В результате анализа были получены следующие уравнения регрессии.

Для финишной обработки: v = 1,923u-0,508.

Для суперфинишной обработки: v = 2,449u-0,716.

Для лапингования: v = 0,832u-0,404.

Обрабатывая данные в программе STATGRAPHICS Centurion, с триальной лицензией на 30 дней, простой регрессией получаем первую, аппроксимируемую к прямой линии, модель (рис. 1).

При выполнении регрессионного анализа получено уравнение регрессии, которое с учетом 95%-го доверительного интервала в среде STATGRAPH и для ручного расчета показывает одинаковые значения параметров.

Эти уравнения позволяют прогнозировать величину снимаемого слоя исходя из требуемого уровня шероховатости и используемой доводочной обработки (рис. 2).

Лапингованием и суперфинишированием требуемый уровень чистоты поверхности достигается быстрее, чем финишированием.

При уровне шероховатости до 0,2 мкм рекомендуется применение лапингования.