Введение к работе
Актуальность работы. Важной задачей технического прогресса в машиностроении является создание объёмных машин, таких как насосы, компрессоры и гидромоторы малой и средней производительности, обладающих высокими экономическими показателями при малых габаритах. Однако анализ показывает, что возможности улучшения габаритно - мощностных характеристик ограничены для большинства конструкций.
Появление роторно-волновых объёмных машин на базе взаимодействия одновременно более чем двух криволинейных поверхностей и технологии их производства позволяет обеспечить уменьшение габаритов при сохранении производительности и других показателей машин. Основными деталями такого механизма, определяющими качество, надёжность и долговечность работы всей машины в целом, являются ротор-кулачок и кулачковые планшайбы, имеющие цилиндроидальный или коноидальный профиль.
Однако предварительно проведенные исследования показали, что в научной литературе отсутствует математическое описание вышеуказанных поверхностей, а значительная часть финишных операций формообразования не позволяет обеспечить технические требования по точности и качеству рабочего профиля. Существующая в настоящее время технология обработки сложного пространственного профиля кулачка не удовлетворяют требованиям, как по качественным, так и по точностным показателям.
Поэтому повышение качества и точности формообразования торцевого цилиндроидального профиля с направляющей линий в виде пространственной эпициклоиды является актуальной задачей, которой и посвящена данная работа.
Цель работы. Разработка научно обоснованного и экспериментально подтверждённого кинематического метода формообразования торцевых ци-линдроидальных линейчатых поверхностей, на примере шлифования рабочих поверхностей ротора роторно-волнового компрессора.
Задачи работы. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Определение аналитических зависимостей, описывающих обобщенную пространственную циклоидальную кривую.
-
Определение аналитических зависимостей, описывающих цилиндроидаль-ные линейчатые поверхности с направляющей линий в виде пространственной циклоидальной кривой.
-
Разработка теоретических предпосылок для создания кинематического метода формообразования торцевых цилиндроидальных линейчатых поверхностей с циклоидальной направляющей линией.
-
Разработка методики определения величины подрезания цилиндроидального профиля.
-
Определение факторов, влияющих на изменение величины подрезания цилиндроидального профиля при его обработке ряпиугньтм инструментом.
I Р0<^ национальна»!
-
Разработка кинематической схемы экспериментальной установки для кинематической обработки торцевых нилиндроидальных линейчатых поверхностей с циклоидальной направляющей линией рабочих поверхностей ротора РВМ.
-
Разработка и изготовление экспериментальной установки для кинематической обработки торцевых цилиндроидальных поверхностей с циклоидальной направляющей линией.
-
Проведение экспериментальных исследований по формообразованию шлифованием торцевых цилиндроидальных линейчатых поверхностей с циклоидальной направляющей линией.
Научная новизна. Новые научные результаты, которые автор выносит на защиту:
-
выведенные математические зависимости, описывающие обобщенные пространственные циклоидальные кривые и их эквидистанты;
-
выведенные математические зависимости, определяющие теоретическое положение режущей кромки резца при обработке обобщенных цилиндроидальных кулачков с циклоидальной направляющей линией, а также поверхностей эквидистантных им;
-
разработанную методику моделирования процесса формообразования цилиндроидального профиля и определения величины систематической погрешности подрезания профиля; <
-
разработанную принципиальную схему кинематического формообразования торцевых цилиндроидальных профилей относительно образующей линии инструмента с неподвижной в пространстве осью (шлифовальный круг, фреза);
-
методику расчета настроечных параметров кинематической схемы формообразования торцевых цилиндроидальных профилей с целью получения минимальной величины систематической погрешности подрезания профиля.
Практическая ценность:
-
Разработан новый метод кинематической обработки цилиндроидальных поверхностей деталей машин с пространственной циклоидальной направляющей линией;
-
Разработана методика расчета настроечных параметров процесса формообразования цилиндроидального профиля, обеспечивающих минимальную величину систематической погрешности подрезания профиля.
-
Разработана и изготовлена экспериментальная установка на основе внут-ришлифовального станка модели ЗА227 для исследования кинематического формообразования цилиндроидального профиля кулачка.
-
Исследование рабочей поверхности кулачка при его кинематическом формообразовании шлифованием на экспериментальной установке показало достаточную размерную точность. Величина рассеивания действительных размеров в обрабатываемой партии кулачков не превышала величины допуска ТН = ± 0,04 мм.
Методическое построение работы. Работа выполнялась в несколько этапов. На первом этапе был проведен анализ формы рабочих поверхностей ротора и статора РВМ, анализ методов формообразования криволинейных поверхностей, что позволило сформулировать цель и задачи исследования, а также обосновать применение различных методов исследования.
На втором этапе были определены математические зависимости, определяющие теоретический профиль цилиндроидальпый поверхности ротора РВМ и поверхностей эквидистантным им, разработана принципиальная схема кинематического формообразования торцевого цилиндроидального профиля, разработана методика моделирования процесса формообразования профиля и определения величины систематической погрешности подрезания.
Результаты работ, проведенных на третьем этапе, позволили разработать кинематическую схему и создать само устройство для кинематического формообразования цилиндроидального профиля с циклоидальной направляющей линий на базе внутришлифовального станка. На четвертом этапе проведено определение точностных параметров процесса шлифования при кинематическом методе формообразования профиля с использованием однофакторных экспериментов.
Результаты работы получены с использованием научных положений технологии машиностроения, методов общенаучной методологии, в том числе компьютерного и статистического моделирования, планирования однофакторных экспериментов и других методов, что в целом обеспечило корректность постановки и решения задач, а также адекватность полученных математических и статистических моделей. Реализация работы.
Результаты научных исследований апробированы и внедряются на таких предприятиях как ЗАО "Московский завод автоагрегатов" и ООО "РЕАМ-РТИ" в виде математических моделей для создания проірамм для станков с числовым программным управлением, методики расчета коррекций в процессе формообразования цилиндроидальных поверхностей, обеспечивающей повышение точности обрабатываемого профиля и новой технологии для бес-копирной обработки торцевых цилиндроидальных поверхностей.
Результаты работы используются в курсе лекций "Технология машиностроения" и "Металлорежущие станки".
Апробация работы. Основное содержание работы отражено в 10 опубликованных работах.
Основные положения работы были доложены и получили одобрение на: международной научно-технической конференции "100 лет Российскому автомобилю. Промышленность и высшая школа" МАМИ, Москва, 1996 г.; XXVII научно-технической конференции ААИ "Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа" МГТУ "МАМИ", 1999 г.; XXXI научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров (ААИ), посвященной 135-летию МАМИ, Москва, 2000; XXXIX международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров (ААИ)
"Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров", Москва, 2002; 5-й Международной автомобильной конференции «Двигатели для российских автомобилей», Москва, 2003 г.; Международный научный симпозиум, посвященный 140-летию МГТУ «МАМИ», 2005 г. Результаты исследований были продемонстрированы на ряде международных выставок и удостоены бронзовой и серебряной медалей на Всемирном Салоне изобретений "Эврика - Брюссель 2000" и "Эврика - Брюссель 2001", золотой медали на IV международном Салоне промышленной собственности "Архимед-2001" и золотой медали на IX международном конгрессе "Высокие технологии. Инновации. Инвестиции." Санкт-Петербург, 2004 г.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 91 наименования и приложений.
Работа изложена на 168 страницах, содержит 59 рисунков, 43 таблицы и приложения на 48 страницах.
