WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ЯСИН МОХАММЕД ХАМДАН

ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ СТАТИКИ И ДИНАМИКИ СТАНИНЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРОШИВОЧНОГО СТАНКА

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование

механической и физико-технической обработки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2007 г.

1

Работа выполнена на кафедре машиностроения, металлорежущих станков и инструментов инженерного факультета Российского университета дружбы народов.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Позняк Г.Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Козочкин М.П.

кандидат технических наук, доцент Ключников А.В.

Ведущая организация - ОАО “Красный пролетарий”.

Защита состоится 25 октября 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.16 при Российском университете дружбы народов по адресу. Москва, 113090, Подольское шоссе, дом 8/5, ауд. 104.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (Москва, 117198, ул. Миклухо-Маклая, д.6).

Автореферат разослан " "Сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент В.В. Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Анализ литературных данных, относящихся непосредственно к теме диссертации, показал, что существует ряд вопросов в области конструирования, изготовления и эксплуатации ультразвуковых (УЗ) станков, связанных с достижением высокой точности обработки, как непосредственно размеров и формы получаемых отверстий, так и координат их расположения. Большая часть экспериментальных и теоретических исследований посвящена процессу обработки, вопросам взаимодействия незакрепленных частиц абразивов с индентором и обрабатываемым материалом: частотам и амплитудам колебаний индентора, процессу размельчения абразивных микрочастиц при реализации микрорезания, оптимального усилия прижима абразивных частиц к обрабатываемой поверхности, скорости смены суспензии в рабочем промежутке, свойств рабочей жидкости и т.д. Значительное число работ посвящено конструкциям станков и особенно УЗ вибраторов. Однако следует отметить, что некоторым элементам конструкций УЗ станков, особенно стойкам, не уделялось должного внимания. Прошивочные станки, особенно небольших типоразмеров, выполняются с С-образными стойками, что позволяет значительно расширить возможности получения отверстий в крупногабаритных деталях.





Полагается, что мощность процесса УЗ микрорезания невелика, частота колебаний рабочего инструмента очень высока и поэтому колебания его не должны оказывать влияния на сравнительно низкочастотные колебания элементов конструкции в рабочей зоне. Однако, как показывают экспериментальные исследования, при УЗ резании возникают низкочастотные колебания несущих деталей. В итоге снижается точность формы прошиваемых отверстий и точность взаимного расположения их осей. В опубликованных работах недостаточное внимание уделялось исследованию статической и динамической жесткости, измерению и анализу низкочастотных колебаний элементов конструкции УЗ станков. Большое число аналитических и экспериментальных работ, посвященных расчетам статики и динамики стоек обычных металлорежущих станков, не может непосредственно быть использовано при конструировании УЗ станков.

Необходимы другие подходы, связанные с выполнением требований уменьшения статических и динамических деформаций в процессе УЗ прошивки отверстий. Таким образом, тема исследования актуальна для теории и практики металлообработки.

Цель работы – разработка и исследование математической и поляризационно-оптической моделей стойки ультразвукового прошивочного станка для повышения точности формы и координат обрабатываемых отверстий путем уменьшения линейных и угловых перемещений направляющих.

Методика исследования. Работа базируется на известных теоретических и экспериментальных исследованиях в области статики и динамики станков, технологии машиностроения, методах фотомеханики и компьютерного анализа линейных и нелинейных дифференциальных уравнений. Эксперименты проводились с применением бесконтактных световолоконных датчиков и пьезоакселерометров, современной регистрирующей аппаратуры и аналого-цифровых преобразователей с последующей компьютерной обработкой полученных результатов.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в разработке и исследовании математических моделей статических деформаций и колебаний стойки УЗ станка, а также в формировании и исследовании поляризационно-оптических моделей, на которых путем сравнительного исследования стоек традиционной и предложенной оригинальной конструкции показана возможность перераспределения сжимающих и растягивающих напряжений в теле стойки, благодаря которому повышается стабилизация положения направляющих инструментальной каретки.

Практическая полезность работы состоит в следующем:

- разработан и отлажен экспериментальный стенд для исследования статических деформаций стойки УЗ станка, на котором можно выполнять детальный анализ перемещений областей стойки, вызываемых растяжениемсжатием, изгибом и кручением.





- отлажена система многоканальной компьютерной регистрации данных и методика обработки результатов экспериментов;

- изготовлены поляризационно-оптические модели стойки - как традиционной, так и новой предложенной конструкции - разработана методика и выполнено их исследование с использованием компьютерной обработки изолиний, полученных цифровой фотокамерой.

Реализация работы. Разработанные методики, результаты работы и программное обеспечение используются в научной работе кафедры Технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов РУДН, при выполнении магистерских диссертаций, в учебном процессе в курсах "Технология машиностроения", «Методика и практика технических экспериментов», "Математическое и физическое моделирование", в научно-исследовательской работе студентов.

Апробация работы. Отдельные разделы работы и работа в целом обсуждалась на заседаниях кафедры Технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов РУДН, на научно-технических конференциях Инженерного факультета РУДН в 2005-2007 гг.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 3 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, приложения, списка литературы; изложена на страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 7 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и основные направления исследований.

В первой главе рассматриваются основные теоретические положения особенностей процесса ультразвуковой обработки материалов, опубликованные в Советском Союзе, России и за рубежом. В работах Благова В.И., Волосатова В.А., Екатеринчука И.Н., Казанцева В. Ф., Лифшица А. Л., Мечетнера Б. X., Розенберга Л. Д., Самарина И.А., Тявловского М.Д., Хмелев В.Н., Ohira M., Kagayama H., Nishiinura G., S., Gerald M.J., Dennis H.S., Pavlovskata E, Wiercigroch M. и других исследователей, рассматриваются физические явления, происходящие в зоне ультразвукового взаимодействия абразивных частиц и обрабатываемых материалов. В частности, изучались вопросы эффективности, точности полостей и отверстий при ультразвуковой размерной обработке. Много внимания уделено также типовым конструкциям станков, вибраторам для УЗобработки, а в последнее время – динамическим моделям колебаний УЗ станков как многомассовых систем.

К теме исследования относятся также работы в области металлорежущих станков, в которых рассматривались корпусные детали, в частности, стойки.

Расчетным моделям посвящены монографии и статьи Еремина Н.В., Кирилина Ю.В., Левиной З.М., Решетова Д.Н., Табакова В.П., Хомякова В.С. и других ученых.

Глава завершается кратким анализом проблем в выбранном направлении исследования, формулируется цель исследования и выдвигаются следующие задачи исследования:

- разработать методику измерения величины и формы статических перемещений элементов конструкции при деформации стойки;

- разработать методику экспериментального исследования, включая компьютерную фиксацию и обработку записи колебаний стойки при нагружении внешним вибратором, а также силами, возникающими в рабочей зоне при прошивке отверстий;

- провести экспериментальные исследования статики и динамики натурного объекта;

- на основе информации об исследованиях в области стоек металлорежущих станков и полученных в данной работе экспериментальных данных разработать математические модели статики и динамики стойки ультразвукового прошивочного станка;

- разработать новую конструкцию стойки, в которой путем перераспределения напряжений и деформаций в отдельных элементах тела стойки будет обеспечиваться стабильное положение направляющих относительно стола;

- разработать поляризационно-оптические модели стойки исследуемого УЗ станка и стойки новой конструкции;

- выполнить сравнительное исследование статических деформаций и напряжений поляризационно-оптическим методом;

- провести компьютерное исследование влияние различных материалов (алюминиевый сплав, чугун, синтегран) стоек на их статические и динамические характеристики.

Вторая глава посвящена вопросам статических исследований. В ней рассматриваются особенности исследования статических деформаций стойки УЗ станка. Описанные в литературе методики расчета стоек металлорежущих станков носят в значительной степени ориентировочный характер и не могут в полной мере использоваться для разработки и компьютерного исследования их статических и динамических моделей.

Ввиду малости деформаций отдельных элементов стойки УЗ станка, для измерения применялись световолоконные датчики на основе фотоэффекта, разработанные и изготовленные в РУДН. В отличие от применявшихся ранее подобных датчиков, было подобрано такое нагрузочной сопротивление на выходе измерительной системы, что удалось довести чувствительность датчика до 80 мВ/мкм, что в итоге обеспечивает точность измерений до 0,004…0,005 мкм.

Измерительная схема статического экспериментального исследоваия показаны на рис. 1. Специальная сварная рама из трубок квадратного сечения закреплялась на столе станка. По трубкам перемещались и закреплялись в требуемых положениях ползушки, в которых с возможностью на стройки необходимой величины зазора устанавливались измерительные наконечники Рис. 1. Схема измерений статических деформаций стойки: 1 - источник постоянного напряжения (мод.ТЕС 9); 2 - цифровой вольтметр(мод.В7-16); 3 световолоконный датчик (на высоте 50мм); 4 - световолоконный датчик (на высоте 240мм); 5 - световолоконный датчик (на высоте 460мм); 6- световолоконный датчик (на высоте 620мм); 7 - стойка; 8 - жесткая измерительная рама; 9 концентратор; 10 - индикатор(0.01 мм); 11 - механический динамометр; 12- механизм нагружения.

световолоконных датчиков. Для уменьшения разброса результатов дублирующих экспериментов окончательная тарировка в каждой точке измерения производилась заново. Фиксация результатов тарировки и экспериментов выполнялась через аналого-цифровой преобразователь непосредственно на компьютере с последующей статистической обработкой.

Статические эксперименты проводились преимущественно с троекратным (иногда с пятикратным) повторением. Деформации стойки во всех точках следует признать линейными в пределах изменения нагрузки от 20 до 500 Н (рис. 2 и 3). Некоторая нелинейность наблюдалась только в начале нагружения.

Кривые нагружения практически полностью повторяют разгрузочные кривые.

Это, вероятно, связано с высокой жесткостью стыков в соединении «стойкаоснование», которая на порядок Рис. 3. Перемещения точек, расположенных в параллельных сечениях стойки при нагружениях вертикальной силой 460 Н (сплошная линия) и 230 Н выше жесткости самого корпуса стойки, имеющего весьма тонкостенное исполнение.

Для наглядности напряженно-деформированного состояния стойки УЗ станка было выполнено решение задачи с использованием твердотельного моделирования в среде SOLID WORKS. Процесс решения включал на конкретном примере импорт трехмерной геометрической модели, построенной в CADсистеме, через формат SAT, автоматическую генерацию сетки, приложение нагрузок и условий симметрии к геометрической модели, расчет напряжений и деформаций, визуализация результатов в постпроцессоре с использованием симметрии, создание входного файла на языке APDL. Полученные данные целесообразно рассматривать как оценочные, так как сформировать пустотелый объекта исследования с окнами и неоднородной толщиной стенок, что характерно именно для стоек УЗ станков, весьма непросто. Поэтому параллельно выполнялось компьютерное исследование жесткости путем формирования нелинейной математической модели (1) путем разбиения тела стойки на характерные участки, каждый из которых, в свою очередь, расчленялся на узкие слои:

где: – угол поворота верхней площадки стойки в рад., Yp – расстояние от оси стойки до оси инструмента в мм, bi и bi,n - соответственно наружная ширина сечения и ширина полости h j (j) и h j,n (j) - соответственно наружная и внутренняя высота слоя полости сечения стойки в j – ом слое сечения i – го участка.

Третья глава посвящена исследованию динамики стойки УЗ прошивочного станка. Экспериментальное исследование стойки проводилось традиционным частотным методом (рис. 4). Электродинамический вибратор 6 устанавливался на столе станка таким образом, чтобы ось его совпадала с осью концентратора УЗ станка. При измерениях использовались пьезоакселерометры типа KD35. Один акселерометр (поз. 1) закреплялся на подвижном (вибрирующем) столе вибратора, а второй (поз. 5) – последовательно устанавливался в различных точках стойки, которые совпадали с точками измерения её статических деформаций. Генератор 3 через усилитель мощности 2 обеспечивал возбуждение колебаний в диапазоне 10…20000 Гц. Процедура исследований контролировалась с помощью осциллографа 4. Запись сигналов датчиков 1 и 5 производилась на компьютере с помощью внешнего АЦП (на рис. 4 не показан). Пример обработанных на компьютере результатов (после двукратного численного интегрирования показан на рис. 5).

На основании теоретического анализа с учетом особенностей конструкции динамическая модель была представлена как упругая балка с массой (инструментальной кареткой и инструментальной головкой) на ее конце. Для такой модели характерны две основные формы колебаний: изгибные колебания в направлении, перпендикулярном оси стойки, и угловые (крутильные) Рис. 4. Блок-схема измерения динамических характеристик стойки:

1 и 5– пьезоакселерометры KD35, 2 – усилитель мощности LV103, 3 – генератор сигналов низкочастотный ГЗ-117, 4 – осциллограф С1-83, 6 – электродинамический возбудитель колебаний фирмы RFT.

Амплитуда колебаний, мкм Рис.5. Линейчатый спектр вынужденных колебаний верхней части направляющих стойки.

колебания массивной части на конце балки. Известное в теории упругости уравнение изогнутой оси балки с заделанным концом (при постоянном по длине прямоугольным сечением), было преобразовано в математическую модель, учитывающую переменность по форме и размерам сечения, а также промы на отдельных участках. Решение производилось численным методом по разработанной компьютерной программе.

Для этого мысленно разбиваем стойку на малые участки (слои) длиной z и производим суммирование по длине, вводя переменный момент инерции:

где: y (i ) - перемещение i-го слоя сечения стойки, P – сила, приложенная к свободному концу стойки перпендикулярно z (i ) - расстояние i-ой точки от точки приложения силы;

E – модуль упругости материала стойки;

I(i) – момент инерции i ом слое сечения балки.

Момент инерции в i ом слое подсчитываем по формуле:

где: zi - расстояние i – го слоя сечения от заделки, b1(i) и h1 ( i) – ширина и высота наружного контура слоя сечения стойки, b2(i) и h2 ( i) – ширина и высота внутреннего контура слоя сечения стойки.

Аналогично представляются и уравнения изгиба оси стойки, происходящего в результате поворота слоев. Для упрощения теоретического анализа колебаний стойки целесообразно рассматриватсь только формы колебаний, соответствующие первым гармоникам спектра собственных колебаний, так как именно на этих гармониках наблюдаются наибольшие амплитуды колебаний.

Расчет приведенной массы модели при изгибе производится из условия равенства кинетических энергий в колебательном движении реальной стойки и расчетной модели:

где: M пр приведенная масса, y (i ) - перемещение середины i го слоя сечения стойки, n - число расчетных слоев (n = l / z ).

Для расчета частоты изгибных собственных колебаний стойки переменного сечения применялось выражение для одномассовой системы с постоянной жесткостью:

где: yl,ед. - перемещение свободного конца при приложении В результате выполненных расчетов были получены следующие значения приведенной массы модели стойки из алюминиевого сплава для изгибной формы колебаний, коэффициента жесткости и частоты собственных колебаний:

Аналогичным путем были получены значения приведенного момента (массового) для крутильных колебаний, т.е. для формы колебаний, связанной с угловым поворотом сечений стойки:

На полученных моделях проводились компьютерные эксперименты.

Пример АФЧХ при возбуждении колебаний модели в плоскости YOZ с амплитудой силы 40 Н показан на рис. 6. На частотах, близких к собственным частотам 1036 Гц и 1776 Гц амплитуды колебаний стойки достигают значений соответственно 48 и 79 мкм.

Рис. 6. Перемещения верхней части направляющих стойки в результате крутильных (1776 Гц) и изгибных (1036 Гц) в диапазоне частот 0…2000 Гц.

В заключительном разделе гл. 3 выполнен анализ возможности применения стойки из синтеграна. Разработан чертеж синтеграновой стойки, подсчитаны необходимые данные для моделирования и проведен имитационный компьютерный эксперимент по возбуждению колебаний стойки случайным процессом в диапазоне 0…2000 Гц.

Компьютерный эксперимент показал (рис.7), что при замене алюминиевого сплава синтеграном для одних и тех же условиях возбуждения колебаний (среднеквадратичное значение амплитуды колебаний возбуждающей силы 40 Н в частотном диапазоне 1…2000 Гц) в области первого резонанса максимальное значение амплитуды колебаний стойки снижается с 43 мкм до14 мкм, а в области второго резонанса – с 77 мкм до 10 мкм.

амплитуда колебаний, мм Рис. 7. Амплитуда колебаний верхней части стойки при случайном воздействии: вверху – станина из алюминиевого сплава, внизу – из синтеграна.

Четвертая глава посвящена поляризационно-оптическому исследованию напряжений и деформаций стойки УЗ станка на модели. В главе ставится вопрос об общности большой группы технологических машин, которая может быть объединена по признаку консольной компоновки. Для них характерно большое удобство в работе – открытое с трех сторон рабочее пространство, но, вместе с тем, резко уменьшается технологическая жесткость, значительные моменты сил вызывают угловые и линейные смещения оси технологического инструмента – сверла, фрезы, пуансона и т.п. Для уменьшения этих отрицательных моментов приходится увеличивать поперечные размеры стоек, усложнять их форму, применять различные ребра жесткости.

Была поставлена задача разработки конструкцию стойки, которая позволила бы без увеличения толщины стенок и массы, а только за счет изменения расположения участков сжатия и растяжения конструкции значительно уменьшить отклонения от перпендикулярности вертикальных направляющих стойки по отношению к плоскости стола. Детальный аналитический анализ стоек представляет достаточно сложную задачу и выполняется, как правило, в приближенной постановке. В главе выполнено аналитическое рассмотрение упрощенной плоской модели, отражающей условно основные элементы конструкции стойки (рис. 8). На рис. 8 – а) средняя прямоугольная часть имитирует основное тело стойки, а нижняя часть основного тела стойки жестко связана с опорной плитой. Эту связь для простоты можно считать заделкой. Если приложить к Рис. 8. Модели для аналитического рассмотрения модели вертикальные распорные силы P, имитирующие технологическую нагрузку, то они создадут изгибающий момент в основном теле стойки, в результате чего левая сторона модели будет испытывать растягивающие напряжения, а правая – сжимающие. Вследствие этого произойдет изгиб средней прямоугольной части, которая приобретет форму, показанную пунктиром. Направляющие при этом приобретают наклон относительно стола, что приводит к смещению индентора относительно обрабатываемой детали.

На рис. 8 – б) показана плоская модель, полученная из цельной модели путем выполнения Г-образной прорези. Так как при этом происходит существенное ослабление верхней части модели а), соединяют полученный вертикальный кронштейн с верхней частью модели коротким стержнем с шарнирами на его концах. Таким образом, на вертикальный кронштейн будет действовать растягивающая сила P, а на правую часть стойки, расположенную за прорезью – изгибающий момент Ph и сжимающая сила P. Исключив из рассмотрения, ввиду малости, момент трения в соединениях штифтов и элементов стойки, можно утверждать, что в сечениях вертикального кронштейна будут действовать преимущественно растягивающие напряжения, а в сечениях стойки, расположенных за разрезом – изгибающие и сжимающие напряжения.

где: к – напряжения в вертикальном кронштейне, Fк и Fст – площади сечений кронштейна и стойки, I – момент инерции горизонтального сечения стойки, b – размер горизонтального сечения стойки.

Выполненное разделение стойки на две части – вертикальный кронштейн и собственно стойку – обеспечивает изменение картины напряжений и деформаций. Изгибные деформации стойки не будут передаваться на инструментальную головку ультразвукового станка, которая перемещается в направляющих вертикального кронштейна, испытывающего преимущественно растягивающие и лишь незначительные изгибающие напряжения.

Более детально задача была изучена с помощью плоских моделей поляризационно-оптическим методом, при котором можно наглядно увидеть распределение напряжений в теле стойки и проследить, как предложенные конструктивные решения будут сказываться на величине угловых перемещений направляющих. Для проведения экспериментов были изготовлены две поляризационно-оптические модели. Одна из них в масштабе 1:5 (по высоте) имитировала стойку УЗ станка мод. М01, а вторая – в том же масштабе представляла стойку с перераспределением напряжений при нагружении. На рис. 9 – а показана первая модель. Модель имеет форму, приближенную по форме к исследуемой стойке, а ее размеры были выбраны таким образом, чтобы максимально использовалось оптическое пространство установки. Вторая модель (рис. 9 – б) была выполнена из заготовки, полностью повторяющей форму и размеры первой модели, но в ней прорезан специальный угловой паз, в результате которого был образован слева от оси вертикальный кронштейн. Показанный на рис. 8 – б короткий стержень с шарнирами в поляризационно-оптической модели был заменен двумя боковыми накладками 1 и штифтами 2, что аналогично стержню с шарнирами: накладки выполняют ту же задачу – перераспределять напряжения и деформации с целью обеспечения сохранения вертикального положения верхней части модели стойки при ее нагружении вертикальными силами и сохранять жесткость верхней части второй модели стойки.

Рис. 9. Модели стоек, выполненные из поляризационно-оптического материала: а – модель цельной стойки, аналог натурного объекта; б – модель стойки с прорезями: 1 – боковые накладки, 2 – штифты.

При изготовлении стойки в натуре указанная прорезь может формироваться при литье.

Предположительная оценка деформаций показывает, что у модели а на вертикальном участке длиной 60 мм будут наблюдаться равномерно распределенные по горизонтальному сечению напряжения растяжения, а на правой стороне вертикального участка - напряжения сжатия и напряжения растяжения на левой стороне этого участка. Это означает, что вертикальная часть стойки будет упруго отгибаться по часовой стрелке, и верхняя часть вертикального участка потеряет свое вертикальное положение.

У модели б мысленно перерезаем боковые накладки 1 и к штифтам прикладываем противоположно направленные вертикальные силы P, равные нагрузке. Теперь вертикальный кронштейн (если пренебречь моментом трения в шарнирном соединении) будет только растягиваться, а правая часть стойки за разрезом растягиваться и отгибаться.

Были отсняты фотограммы изохром при различных величинах нагружающих сил. Один из примеров фотограмм показан на рис. 10.

Рис. 10. Фотограммы изолиний максимальных касательных напряжений:

Картина напряженно-деформированного состояния модели с прорезями (рис. 10 – б) значительно отличается от исходного варианта. Фотограмма max показывает, что вертикальный кронштейн (левая от прорези часть модели стойки) на всей длине между зонами концентрации напряжений, обусловленных локальными участками внешнего геометрического контура, практически на 80% по ширине имеет однородное напряженное состояние, что является характерным признаком растяжения.

Для правой части модели стойки, расположенной за прорезью, картина изолиний имеет вид, характерный для консольного изгиба с некоторой особенностью напряженного состояния вдоль контура прорези, встречающийся в рамных конструкциях, а именно – наличие точки нулевого момента на контуре в средней части по высоте стойки. Одновременно на правом контуре вертикального кронштейна в середине его высоты примерно на уровне нулевого момента левой части стойки наблюдается напряженное состояние с точкой нулевого момента, характерного для изгиба (см. рис. 10 б).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Выполнена разработка и проведено исследование математической и поляризационно-оптической моделей стойки ультразвукового прошивочного станка, а также предложена оригинальная конструкция стойки, способствующая повышению точности формы обрабатываемых отверстий и их координат путем уменьшения линейных и угловых перемещений направляющих.

Разработана методика проведения статических исследований стойки УЗ станка, измерены линейные и угловые деформации с точностью линейных измерений до 0,005 мкм. В частности, установлено, что угловая податливость вертикальной площадки верхней части стойки составляет 0,96·10- рад/Н.

Разработана нелинейная математическая модель для компьютерных расчетов статических деформаций, учитывающая, в том числе, и дискретную неравномерность формы и размеров сечений стойки.

Выполнены экспериментальные исследования линейных и угловых колебаний тела стойки, на основе которых разработана двухсвязная математическая модель установившие, что собственные частоты колебаний стойки лежат в области 1000…1780 Гц изгибная форма колебаний станины наблюдается при частоте 1078 Гц, а крутильная форма – при 1780 Гц.

Разработана двухсвязная математическая модель изгибных и крутильных колебаний и проведено компьютерное исследование с построением амплитудной фазово-частотной характеристикой (АФЧХ) модели, установившее, что наибольшие значения амплитуд приходятся на вторую форму колебаний (1780 Гц).

Выполнена эскизная разработка конструкции стойки УЗ станка из синтеграна и проведено компьютерное сравнительное исследование амплитудно-частотных характеристик моделей стоек из алюминиевого сплава и синтеграна путем имитации воздействия случайных колебаний. Показано, что на резонансной частоте изгибной формы амплитуда колебаний станины из синтеграна уменьшается с 43 до 14 мкм, а крутильной формы – соответственно с до 10 мкм.

Разработана оригинальная конструкция стойки, в которой путем формирования разделительных полостей обеспечивается перераспределение напряжений и деформаций таким образом, что передняя часть стойки, несущая направляющие, под нагрузкой испытывает преимущественно растягивающие деформации по всему поперечному сечению, а задняя часть изгибающие и сжимающие, что обеспечивает стабильное положение направляющих.

Разработана методика сравнительных поляризационнооптических исследований моделей стоек стандартной и оригинальной конструкции.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Копылов В.В., Кошеленко А.С., Позняк Г.Г., Рогов В.А., Хамдан Я.М.

Исследование деформаций стойки ультразвукового прошивочного станка методом фотомеханики. Журнал техника и технология № 3/2007 стр. 21-24.

2. Ясин М.Х., Позняк Г.Г. Анализ статической жесткости стойки ультразвукового станка. Вестник РУДН № 2/2005 стр. 52-55.

3. Позняк Г.Г., Рогов В.А., Ясин Мохаммед Хамдан. К вопросу о применении синтеграна в конструкциях стоек ультразвуковых станков. Композиционные строительные материалы. Теория и практика. Международная научнотехническая конференция. Сборник статей. Пенза. – 2007, С. 232- 235.

ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ СТАТИКИ И ДИНАМИКИ СТАНИНЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРОШИВОЧНОГО СТАНКА

В диссертации рассмотрены вопросы статики и динамики стойки ультразвукового прошивочного станка. Экспериментально изучены статические и динамические деформации и напряжения стойки. Разработаны математические и физические модели, проведено их исследование в компьютерных экспериментах и поляризационно-оптическим методом. Установлено, что предложенная конструкция позволяет за счет перераспределения областей изгиба и сжатия в теле стойки значительно увеличить стабильное положение направляющих и тем самым повысить точность формы прошиваемых отверстий и их координат

PHYSICAL AND MATHEMATICAL MODELS OF THE STATICS AND

DYNAMICS OF THE BED ULTRASONIC DRILLING MACHINE

In this thesis, the static’s and dynamic’s questions of a rack ultrasonic drilling machine are considered. Static and dynamic deformations and pressure of a rack are experimentally studied. Mathematical and physical models are developed, their research on the computer experiments and on the polarization-optical method are carried out. It established that, the offered design allows redistributing areas of a bend and compression in a body of a rack considerably to increase stable directing position and by that to raise accuracy of the form of drilled holes and their coordinates.



 
Похожие работы:

«ГРИГОРЬЕВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ КОЛЬЦЕВЫХ ДИФФУЗОРОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2014 Работа выполнена на кафедре Паровых и газовых турбин ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский университет МЭИ Научный руководитель : Зарянкин Аркадий Ефимович заслуженный деятель науки и техники РФ,...»

«Колесниченко Мария Георгиевна ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА УПАКОВКИ ИЗ ПЛЁНОК ПОЛИЭТИЛЕНА С ПРОГНОЗИРУЕМЫМИ СВОЙСТВАМИ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (печатные средства информации) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре Инновационные технологии и управление в ГОУ ВПО Московский государственный университет печати. Научный руководитель : доктор технических наук,...»

«СЕЛИВАНОВ ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ УДК 622.32:620.193 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ СКВАЖИННОЙ КОРРОЗИИ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ухта – 2010 Диссертация выполнена на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Ухтинского государственного технического университета. Научный...»

«Матвеев Иван Александрович ФОРМИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРАТЕГИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность: 05.02.22 – Организация производства (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург 2006 Работа выполнена на кафедре операционного менеджмента и бизнес-информатики факультета менеджмента Санкт-Петербургского государственного университета доктор...»

«Булатицкий Дмитрий Иванович УПРАВЛЕНИЕ ЗНАНИЯМИ В СИСТЕМЕ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА ОРГАНИЗАЦИИ Специальность 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Брянск 2010 2 Работа выполнена на кафедре Управление качеством, стандартизация и метрология и кафедре и программное обеспечение Информатика ГОУ ВПО Брянский государственный технический университет доктор технических наук, профессор...»

«Алонсо Владислав Фиделевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЧНОСТНОГО РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ С АБС 05.05.03 – Колесные и гусеничные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград - 2008 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, профессор Ревин Александр Александрович. Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«ЯНТУРИН РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТОВ ПАРАМЕТРОВ КОМПОНОВОК НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ БЕЗОРИЕНТИРОВАННОГО БУРЕНИЯ Специальность 05.02.13 – “Машины, агрегаты и процессы” (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук УФА - 2005 Работа выполнена на кафедре нефтегазопромыслового оборудования Уфимского государственного нефтяного технического университета. Научный руководитель доктор...»

«НАТИГ АДИЛ оглы НАБИЕВ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ. 05.02.13- Машины, агрегаты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философии по технике БАКУ 2010 1 Работа выполнена в Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии Научный руководитель : член АННА, д.т.н профессор...»

«Рожков Николай Николаевич КВАЛИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИ КОМПЛЕКСНОГО ОЦЕНИВАНИЯ КАЧЕСТВА УСЛУГ В СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ Специальность 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна....»

«Дьяков Алексей Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПОДВЕСОК АТС ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИНОКОРДНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ РЕССОР 05.05.03 – Колёсные и гусеничные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Волгоград – 2009 2 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, доцент Новиков Вячеслав Владимирович. Официальные оппоненты : доктор...»

«Идрисова Юлия Валерьевна МЕТОД ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИВОДОВ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Оренбург 2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет...»

«АЛТУНИН ВИТАЛИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООТДАЧИ К УГЛЕВОДОРОДНЫМ ГОРЮЧИМ И ОХЛАДИТЕЛЯМ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Специальность: 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Казань – Работа выполнена на кафедре Конструкции, проектирования и эксплуатации артиллерийских орудий и...»

«ЛУКАШУК Ольга Анатольевна ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН С УЧЕТОМ ДЕГРАДАЦИИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА Специальность 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург - 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО государственный Уральский технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина и ГОУ ВПО государственный горный Уральский университет. Научный руководитель кандидат технических наук,...»

«ХО ВЬЕТ ХЫНГ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ ХЛАДАГЕНТА R410A И ЕГО СМЕСИ С МАСЛОМ НА ТРУБАХ С РАЗВИТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ В ИСПАРИТЕЛЯХ СУДОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН Специальность 05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Астрахань - 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального...»

«ХАЙКЕВИЧ Юрий Адольфович Взаимосвязь формы и геометрических параметров передней поверхности режущей пластины с процессом дробления стружки при чистовом точении Специальность Технология и оборудование 05.03.01 – механической и физикотехнической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тула 2007 Работа выполнена на кафедре Инструментальные и метрологические системы в ГОУ ВПО Тульский государственный университет Научный...»

«УДК 62.7.064 Хомутов Владимир Станиславович Улучшение статических и динамических характеристик электрогидростатического привода в области малых сигналов управления 05.02.02 – Машиноведение,системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Диссертация выполнена на кафедре Системы приводов авиационно-космической техники Московского...»

«Павлов Владимир Павлович МЕТОДОЛОГИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2008 2 • Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет, г. Красноярск • Научный консультант : доктор технических наук,...»

«Попиков Андрей Николаевич ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТВЕРДОМ ТОЧЕНИИ ЗА СЧЕТ УЛУЧШЕНИЯ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ УЗЛА КРЕПЛЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ Специальность 05.03.01 –Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения металлорежущих станков и инструментов инженерного факультета Российского...»

«Гайнов Алексей Александрович ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И РЕСУРСА РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ ГАЗОТРУБНЫХ КОТЛОВ Специальность: 05.08.05 – Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волжская государственная академия водного транспорта (ВГАВТ)...»

«Коперчук Александр Викторович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕХАНИЗМА БЛОКИРОВКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МУФТЫ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Юрга - 2013 2 Работа выполнена на кафедре механики и инженерной графики Юргинского технологического института (филиала) Национального исследовательского Томского политехнического университета и кафедре теоретической и...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.