Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Сложные поверхности вращения в виде резьбовых, зубчатых и др. являются основными элементами деталей, широко применяемых в нефтепромысловом деле и производимых на машиностроительных заводах республики. Сложность их формирования обусловливает относительно низкую эффективность обработки.
Повышение эффективности обработки (ПЗО) является извечной задачей машиностроения. Оно достижимо улучшением технологических (качество поверхности, точность обработки, продолжительность элементов технологического процесса и т.п.) или эксплуатационных (срок службы, грузоподъемность и т.п.) показателей деталей.
Все задачи, которые решаются для достижения требуемого качества при изготовлении, сводятся к нахождению или созданию кинематических и размерных связей и к управлению ими в требуемом направлении.
В настоящее время назрела необходимость обобщить существующие работы в области ПЭО, увязать пути ПЭО со связями, действующими при обработке и эксплуатации поверхностей, сделать эти связи удобными и легкодоступными и, управляя ими, достичь ПЭО сложных поверхностей вращения.
Таким образом, ПЭО деталей со сложными поверхностями вращения является неразрывной частью обеспечения эффективности машиностроительного производства и актуально.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является ПЭО сложных поверхностей вращения на основе управления связями, формирующимися при обработке и эксплуатации поверхностей деталей.
Исходя из поставленной цели определены основные задачи работы:
выявление и классификация связей, действующих при изготовлении и эксплуатации изделий и их элементов; выявление происхождения составляющих размеров обработки и механизмов их формирования;
выявление, систематизация и классификация путей ПЭО; разработка обобщающего критерия для сравнения и оценки эффективности обработки;
- разработка вероятностно - статистического метода опреде
ления связи между радиальными размерами, обеспечиваемыми
при накатывании резьбы и обтачивании подрезьбовой поверхно
сти; выявление связей между средним диаметром цилиндрических
резьб и технологическими параметрами при накатывании; оптими
зация процесса накатывания резьбы;
- исследование технологических связей геометрической
формы и размеров при формировании конических резьб, разнона
правленных конических резьб, цилиндрических зубчатых поверх
ностей, профилей по окружности на боковых поверхностях враще
ния, и на основе управления ими разработка эффективной техноло
гии обработки этих поверхностей;
- исследование некоторых технологически - эксплуатацион
ных связей замковых резьб, разработка и обоснование критерия
для оценки технологически - эксплуатационных связей замковых
резьб, и на основе управления ими ПЭО замковых резьб за счет
смещения центра группирования размера, конструктивно-
технологическим решением и изменением технологии финишной
обработки.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ. ПЭО сложных поверхностей вращения достигается применением научных основ технологии машиностроения, теории вероятностей, упругости, размерных цепей и контактных явлений при трении, методов математической статистики, структурно - функционального анализа в сочетании с аналитическим анализом и многофакторного планирования экспериментов.
Достоверность полученных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными на натурных образцах как в лабораторных, так и в производственных условиях, где использованы специально спроектированные установки и оснастка и современные измерительные приборы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны теоретические основы н методология ПЭО сложных поверхностей вращения на основе управления связями, формирующимися при обработке и эксплуатации поверхностей.
Осуществлена классификация путей ПЭО, связей при обработке и эксплуатации деталей, технологических вертикальных
связей, видов формирования размера обработки и размерных связей при обработке.
Установлено существование квадратичных технологических размерных цепей, содержащих два и более замыкающих звена.
Разработан вероятностно - статистический метод определения связи между радиальными размерами накатанных резьб и обточенной заготовки.
Разработаны гамма методов и способов, технологий и средств, их теоретические и практические основы, позволяющие повысить эффективность формирования конических резьб накатыванием, разнонаправленных конических резьб резанием, зубчатых поверхностей и профилей по окружности на боковых поверхностях вращения.
При оптимизации процесса накатывания резьбы применено вігутреннее планирование эксперимента.
Раскрыт механизм технологически - эксплуатационных связей замковых резьб и разработаны методы повышения эффективности их обработки путем управления ими.
Обнаружено трение и изнашивание по вершинам среза витков замковых резьб при свинчивании и разработана конструкция резьбы, в которой исключено трение по вершинам среза витков при свинчивании и развинчивании.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Темы: "Связи, действующие при изготовлении и производстве машин", "Превращение связей" и др.; предложены для применения в учебном процессе в технических ВУЗах, в соответствии с программой.
Применение при разработке технологических процессов накатывания резьб разработанного метода определения диаметра заготовки под накатывание цилиндрических резьб, выявленных связей между толщиной стенки полой заготовки и диаметром заготовки, шагом и редукцией позволяет рационально осуществить подготовку производства. Разработанная оснастка к резьбонакат-ным головкам позволяет довести до нуля элементы вспомогательных времен, связанных с отходом и закрытием головки, создает предпосылки для автоматизации процесса накатывания резьб.
Разработанные технологии накатывания цилиндрических и конических резьб приводят к улучшению и технологических пока-
зателей резьбоформирования и эксплуатационных показателей резьбовых соединений.
Разработанные способы, устройства и технологии обработки разнонаправленных конических резьб позволяют повысить точность и производительность обработки, улучшают эксплуатационные показатели резьбовых соединений.
Разработанный метод зубонарезания позволяет исключить холостые ходы, имеющие место при зубодолблении, и сократить машинное время зубоформирования по сравнению с зубодолбле-нием.
Применение разработанного метода формирования профилей по окружности на боковых поверхностях вращения позволяет сократить машинное время по сравнению с их фрезерованием.
Предложенные конструкция замковых резьб, повышение твердости трущихся поверхностей замкового соединения, окончание эксплуатации этих соединений по разработанному критерию износа с использованием установленного назначенного ресурса обусловливают повышение эксплуатационных показателей замковых резьб и полное использование их ресурса работы.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ нашла отражение в следующем:
-
Темы: "Классификация связей", "Превращение связей" и т.д., - включены в программу и учебник дисциплины "Технология машиностроения", предназначенные для ВТУЗ-ов Республики.
-
Разработанный процесс накатывания резьб М24х2, М33х2 и МЗбхЗ на шпильках внедрен на машиностроительном заводе им. Ю.Касимова. Годовой экономический эффект - 5000-К1 ман. на станок.
-
Разработан процесс накатывания резьбы \/2" на головке полой штанги и внедрен АзИТМ на Бакинском машиностроительном заводе . Годовой экономический эффект 109500-К1 ман.
-
Разработан и внедрен на Азербайджанском трубопрокатном заводе процесс накатывания конических резьб на ниппелях к
К - коэффициент, учитывающий изменения курса рубля; равен отношению реальной стоимости одного рубля СССР образца 1985 г. к манату настоящего времени.
насосно-компрессорным трубам (НКТ) 060, включая и резьбона-катную головку ВНГТК и оснастку к ней. Годовой экономический эффект- 156000-К1 ман. в год.
-
Критерий износа замковых резьб - количество оборотов свинчивания - проверен и применен на Приморском и Сангачаль-ском МУБР и Сиазанском УБР. Допущение износа резьб до значения, рекомендуемого настоящей работой, позволило увеличить число циклов эксплуатации замковых резьб. Экономический эффект па один комплект замковых пар- 16.83-К1 ман.
-
Конструкция замковой резьбы по А.С. № 563479 использована на предприятиях Российской Федерации.
-
Разработанная технология нарезания профильных канавок по окружности на боковых поверхностях вращения внедрена на машиностроительном заводе им. Б.Сардарова при нарезании канавок на вкладышах к цилиндрическим кранам SK 50x70. Достигнуто сокращение машинного времени обработки канавки более чем в 8 раз.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По основным вопросам выполненных исследований сделано 48 докладов на международных, всесоюзных, республиканских, отраслевых и внутривузовских конференциях, в том числе на:
-
Всесоюзной научно-технической конференции "Технология изготовления конических резьбовых соединений нефтепромыслового сортамента", Баку, 1973 г.
-
Второй Всесоюзной конференции по динамике и прочности нефтепромыслового оборудования, Баку, 1977 г.
-
Республиканской научно-технической конференции "Эффективные технологические процессы производства машин", Баку, 1977 г.
-
Расширенном научном семинаре каф. "Термическая обработка и металловедение" МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, Москва, 1977 г.
-
Республиканской научно-технической конференции "Трение, износ и смазочные материалы", Баку, 1978 г.
-
Республиканской конференции "Пути повышения надежности, долговечности соединений типа вал - втулки и инструмента", Баку, 1980 г.
-
Республиканской научно-технической конференции "Прогрессивные методы повышения долговечности деталей нефтяного оборудования", Баку, 1980 г.
-
Республиканской научно-технической конференции "Пути повышения технического уровня и качества оборудования нефтяной и газовой промышленности", Баку, 1988 г.
-
Республиканском научно-методическом семинаре "Методология САПР в машиностроении", Баку, 1993 г.
10. Научных конференциях профессорско - преподаватель-
ского состава и магистров Аннабинского технического универси
тета Алжирской республики, 1987 и 1988 гг.
-
7-ой и 8-ой Международных конференциях "Проектирование и изготовление машин", Анкара, Турция, 1996 и 1998 гг.
-
Научных конференциях профессорско - преподавательского состава и аспирантов Азербайджанского технического университета в 1972-1998 гг.
ПУБЛИКАЦИЯ. По теме диссертации опубликовано более 80 печатных работ, в том числе 9 авторских свидетельств, 1 патент РФ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 292 наименований и приложения. Содержит 295 страниц машинописного текста, 92 рисунка, 16 таблиц.
