Содержание к диссертации
Введение
1. Предмет и задачи исследования, состояние вопроса 6
1.1. Щеточные рабочие органы транспортно-технологических путевых машин 6
1.2. Анализ технологических процессов изготовления сменных элементов, применяемых на ремонтных предприятиях и в мастерских дистанций пути 19
Цели и задачи исследований 25
2. Разработка технологического процесса изготовления сменных элементов щеточных узлов 26
2.1. Обоснование технологического процесса изготовления сменных элементов щеточных устройств 26
2.2. Определение энергозатрат при выполнении операции оконцевания каната гильзой 36
2.3. Влияние скорости нагружения на характер деформационных процессов
Выводы 47
3. Экспериментальные иследования операции оконцевания каната гильзой 48
3.1. Задачи экспериментальных исследований
3.2. Экспериментальное определение работы затрачиваемой на операцию оконцевания
3.3. Оценка качества выполнения комбинированной технологической операции оконцевания 57
3.3.1. Оценка величины деформации гильзы на канате при различных режимах нагружения 57
3.3.2. Экспериментальные исследования прочности неразъемного соединения «канат - гильза» Выводы 70
4. Технологическое обеспечение операции оконцевания каната гильзой 72
4.1. Разработка технологического оборудования для оконцевания каната гильзой 72
4.2. Выбор и расчет основных параметров низкочастотной машины ударного действия
4.2.1. Расчет параметров электромагнитного привода 77
4.2.2. Расчет системы возврата бойка 85
4.2.3. Устройство управления электромагнитным приводом
4.3. Установка для выполнения операции оконцевания 92
4.4. Определение работоспособности сменных элементов 98
4.5. Алгоритм расчета параметров ударных машин 99
4.6. Технико-экономическое обоснование разрабатываемого технологического процесса, выводы 112
Общие выводы и результаты по работе 113
Список используемой литературы
- Анализ технологических процессов изготовления сменных элементов, применяемых на ремонтных предприятиях и в мастерских дистанций пути
- Определение энергозатрат при выполнении операции оконцевания каната гильзой
- Оценка величины деформации гильзы на канате при различных режимах нагружения
- Устройство управления электромагнитным приводом
Введение к работе
Актуальность исследования. Увеличение объема грузоперевозок на сети железных дорог России вызывает необходимость обеспечения бесперебойного движения поездов, что требует повышения эффективности использования парков путевых машин для текущего содержания и ремонта железнодорожного пути. В связи с этим все большее внимание уделяется созданию новых и совершенствованию существующих технологий ремонта, позволяющих значительно увеличить срок службы транспортно-технологических машин.
В настоящее время широкое распространение получили машины, рабочими органами которых являются щеточные узлы — снегоуборочные, выпра-вочно-подбивочные-отделочные, балластоуплотнительные; шебнеочисти-тельные, электробапластеры. Наиболее часто подвержены ремонтам снегоуборочные машины (СМ), предназначенные для уборки пути от снега и засорителей. Рабочим органом СМ является ротор с установленными в нем сменными элементами — щетками, предстазляющими собой конструктивные элементы, состоящие из стального каната и плотно закрепленной на его конце гильзы.
В процессе экхплуатации щеточные узлы подвергаются интенсивному изнашиванию. При взаимодействии щеток с обрабатываемой поверхностью происходит их отказ, как правило, из-за срыва гильзы, что приводит к рас-плетению и последующему обламыванию прядей каната. В результате снижается качество очистки пути и возникает необходимость частой замены сменных элементов.
Сменные элементы (СЭ) щеточных узлов (ЩУ) являются неремонти-руемыми изделиями. Поэтому их приходится заказывать на предприятиях-изготовителях путевой техники, что не всегда экономически целесообразно, либо изготавливать в условиях ремонтных предприятий.
Срок службы сменных элементов, изготовленных в заводских условиях, достигает 500 часов, тогда как срок службы элементов, изготовленных в условиях ремонтных предприятий, не превышает 300 часов. К причинам, приводящим к снижению работоспособности, следует отнести отсутствие технически обоснованного технологического процесса изготовления СЭ, а так же отсутствие на ремонтных предприятиях специализированного технологического оборудования, что отрицательно сказывается на качестве неразъемного соединения «канат— гильза» (НСКГ).
Таким образом, разработка технологического процесса и создание оборудования для изготовления СЭ ЩУ в условиях ремонтных предприятий и линейных дистанционных мастерских, обеспечивающего повышение их надежности и рост производительности труда при выполнении ремонтных работ, является актуальной.
Цель работы — разработка технологического процесса и оборудования для изготовления СЭ ЩУ, позволяющих повысить их эксплуатационную надежность за счет увеличения безотказности сменных элементов и долговечности самого ЩУ, сократить время простоя путевых машин при выполнении ремонтных работ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Дать оценку основных показателей качества НСКГ, влияющих на долговечность щеточного элемента.
-
Разработать технологический процесс, обеспечивающий повышение быстродействия и качество выполнения технологических операций процесса изготовления СЭ ЩУ.
-
Провести экспериментальные исследования по определению величины плотности соединения каната и гильзы при квазистатическом и динамическом напруженнях.
4. Разработать принципиальную схему установки, предназначенной для
выполнения технологической операции оконцевания металлического каната
5 гильзой, обосновать конструкцию приводного двигателя, определить его мощность и основные параметры.
7. Создать установку и специализированную технологическую оснастку для реализации процесса оконцевания металлического каната гильзой .
Методы исследования и достоверность результатов диссертационной работы получены на базе основных положений технологии машиностроения, машиноведения, фундаментальных законов и уравнений динамики электромагнитного привода технологических машин. Теоретические исследования выполнены с использованием математического моделирования процессов динамического деформирования твердых тел, элементов теории электрических машин и теории подобия. Экспериментальные исследования проведены с применением стандартной и современной аппаратуры, в лабораторных и производственных условиях. Достоверность теоретических и экспериментальных исследований подтверждены результатами опытной эксплуатации виброударной установки с регулируемой частотой и необходимой энергией единичного удара обеспечивающей скорость выполнения и качество НСКГ.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
-
Разработан новый технологический процесс изготовления сменных элементов, реализуемый динамическим нагружением неразъемного соединения «канат — гильза», включающий новую комбинированную операцию оконцевания, совмещающую в себе формообразование гильзы и создание дополнительного стопора в соединении.
-
Определена требуемая плотность упаковки прядей каната в гильзе, обеспечивающая заданное усилие ее удержания на СЭ.
3. Обоснован выбор модели, отображающей основные физико-
механические характеристики соединения «канат — гильза», что позволяет
оптимизировать по энергоемкости технологический процесс формообразо
вания заготовки.
4. Разработана методика автоматизированного расчета низкочастотных электромагнитных машин ударного действия с использованием элементов теории подобия, предназначенных для получения соединений типа «канат — гильза», различных типоразмеров.
Практическая ценность работы:
Разработан новый технологический процесс, позволяющий сократить время и затраты на изготовление СЭ. Создано технологическое оборудование, представляющее собой виброударную низкочастотную электромагнитную машину ударного действия и изготовлена технологическая оснастка, что позволяет повысить качество изготовления СЭ путевых машин. За счет динамического деформирования соединения «канат — гильза» достигнуто увеличение срока службы ЩУ транспортно-технологических машин, что способствует, уменьшению объемов ремонта путевой техники, экономии материалов, повышению производительности и улучшению условий труда.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты сравнительных испытаний по определению качества неразъемного соединения «канат — гильза», полученного при использовании разработанной и применяемых в настоящее время технологий изготовления СЭ щеточных узлов.
-
Результаты экспериментальных исследований взаимосвязи показателей качества изготовления СЭ и их эксплуатационной надежности.
-
Методика расчета динамических режимов и результаты определения энергоемкости операции оконцевания металлического каната гильзой.
-
Алгоритм автоматизированного расчета приводного электромагнитного двигателя для диапазона изменения энергии единичного удара 40 — 70 Дж.
-
Принципиальная схема машины ударного действия, предназначенной для формообразования стальных деталей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Инте-телектуальный потенциал Сибири» (Новосибирск,2003г); научно-технической конференции «Наука и молодежь XXI века» (Новосн-бирск,2003г); международной конференции «Проблемы и перспективы развития горных наук» (Новосибирск 2004г); научных семинарах кафедры «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин», научно исследовательской лаборатории «ТТМ и РПС» (2004г.-2006г.) Сибирского государственного университета путей сообщения.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в сборниках научных трудов, в материалах и тезисах научно-практических конференций. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем'работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных литературных источников, представленного 125 наименованиями. Диссертация изложена на 124 страницах машинописного текста и содержит 50 иллюстраций и 12 таблиц.
Анализ технологических процессов изготовления сменных элементов, применяемых на ремонтных предприятиях и в мастерских дистанций пути
Машины для очистки пути от снега. До недавнего времени на железнодорожном транспорте в снегоуборочных машинах применялся исключительно жесткий ножевой забор снега. Такие машины на станциях могли убирать снег с путей только в пределах их полезной длины. На горловинах, где лежат стрелочные переводы и пересечения, составляющих 30-40% зависимой площади станций, ножевые машины для уборки снега не работали, так как в этих местах опускать нож ниже уровня головки рельса невозможно. Снег здесь убирался вручную, на что каждую зиму расходовалось по сети дорог в среднем 2-3 млн. чел- дней. С появлением щеточного ротора жесткий ножевой забор снега оказался морально устаревшим, не отвечающим требованиям комплексной механизации трудоемких работ в путевом хозяйстве [80].
Благодаря новому рабочему органу - щеточному ротору - снегоуборочные машина перестали быть сезонными и превратились в универсальные машины круглогодичного использования: в зимнее время - для уборки снега и наледи, а в летний период - для очистки железнодорожного пути от засорителей, к которым относятся торф, шлак, уголь и т.д. Их техническая и экономическая эффективность значительно возросла. В процессе создания новых и модернизации существующих снегоуборочных машин большое значение всегда придавалось конструктивному совершенствованию щеточного ротора.
Следует отметить еще одно очень важное обстоятельство. Прежние ножевые снегоуборочные машины могли работать без предварительной завалки путей только при значительном слое снега, а это мешало нормальной работе станций и снижало их пропускную способность. Щеточный ротор позволил эффективно производить уборочные работы малыми слоями, то есть в профилактическом порядке, без накопления снега и мусора на станционной территории.
На железных дорогах России для таких работ широкое распространение получили снегоуборочные машины типа СМ. В настоящее время в эксплуатации находятся снегоуборочные поезда системы СМ-2, СМ-3, СМ-6 и одно-вагонные снегоуборщики СМ-4, СМ-5. В состав снегоуборочного поезда входят: головная единица; один или несколько промежуточных полувагонов для накопления снега; концевой полувагон с устройством для выгрузки снега [42]. Работа любой снегоуборочной машины основана на следующем принципе: снег с пути щеточным устройством подается на конвейер машины, который доставляет его в полувагоны расположенные за машиной.
Щеточный ротор представленный на рисунке 1.1, представляет собой основной рабочий орган машины СМ, от которого зависит область применения машины и качество выполняемой работы. Щеточный ротор состоит из барабана 1 с установленными в нем кассетами 2, в которых закреплены сменные элементы - щетки 3 [10]. Так как износ щеток по длине барабана неравномерный, над рельсом щетки изнашиваются значительно быстрее, то крепление их на барабане осуществлено отдельными секциями - кассетами, что позволяет производить замену сменных элементов на отдельных, наиболее изношенных участках барабана.
В одной кассете закрепляется по двадцать сменных элементов - щеток. Кассеты, устанавливаются и закрепляются посредством болтов 5 на барабане в шести направляющих пазах 4. В одной направляющей устанавливается четыре кассеты. Сменные элементы (СЭ) показанные, на рисунке 1.2 изготавливаются из стальных канатов диаметром 18 - 22мм имеют длину 0,7 - 0,8 м. Они представляют собой конструктивные единицы, состоящие из каната 1 и плотно закрепленных на его рабочих концах металлических гильзах 2. Первая пара гильз находится непосредственно в зоне контакта СЭ с очищаемой поверхностью, а вторая пара установленная на 220 мм выше и является страховочной. При срыве нижних гильз верхние предотвращают полное расплетение каната. Крепление СЭ в обойме кассеты 3 осуществляется прижимными планками 4 через резиновые прокладки 6, с помощью крепежных болтов 5.
Привод ротора показанного на рисунке 1.3 осуществляется через цепную передачу 1 двумя электродвигателями 2, установленными на верхней балке траверсы 3.
Щеточный барабан вместе с подвешенным впереди защитными козырьками 4, 5 может подниматься вертикально. Положение щеточного барабана относительно рельса регулируется механизмом подъема, состоящим из гидравлических цилиндров 6 и рычажной передачи 7.
Щеточный барабан вместе с подвешенным впереди защитными козырьками 4, 5 может подниматься вертикально. Положение щеточного барабана относительно рельса регулируется механизмом подъема, состоящим из гидравлических цилиндров 6 и рычажной передачи 7.
Козырек поворачивается гидравлическим цилиндром через рычажную передачу. Высота установки козырька определяется высотой убираемого снега. Верхняя часть козырька неповоротная, нижняя - в виде сектора. Загрузочный скребковый конвейер-питатель принимает от щеточного ротора снег и подает его в кузов машины [10].
Помимо ротора сменные элементы установлены на двух крыльях с шириной захвата 5,1 м, предназначенных для забора снега с междупутья. На машине СМ-2 до модернизации боковые щетки для очистки междупутного пространства были смонтированы посредине машины. В рабочем положении они поворачивались в сторону междупутья на угол 45 и опускались на 150 мм ниже головки рельсов. Для очистки междупутья щетками необходимо было делать два прохода: при первом проходе снег забрасывался внутрь колеи, при втором - забирался питателем. Для исключения двух проходов машина СМ-2 была модернизована, и теперь выпускается под маркой СМ-2А, Б, отличающихся установкой сменных элементов в нижней части боковых крыльев
На машинах СМ-3 и СМ-4 наряду с основным рабочим органом - щеточным ротором установлены дополнительные рабочие органы, представляющие собой щеточные устройства для очистки рельсов от снега и грязи. Рельсовые щетки приводятся в действие от электродвигателя через двухступенчатый редуктор и прижимаются к рельсу пружинным устройством.
Выправочно-подбивочные-отделочныемашины. Машина ВПО предназначена для выполнения комплекса заключительных работ технологических процессов технического обслуживания пути и нового строительства. К таким работам относятся: дозирование балласта в путь; выправочная подъемка пути в продольном профиле, по уровню и в плане; уплотнение балласта в под-шпальной зоне (подбивка); планировка поверхности балластной призмы на откосах и междупутье с одновременным ее уплотнением в этих зонах; очистка поверхностей рельсов и шпал от излишков балласта с выбросом в сторону. Машина применяется при реконструкции пути, капитальном, среднем и подъемочном ремонтах при всех типах верхнего строения пути магистральных и промышленных железных дорог. Все основные технологические операции производятся при непрерывном движении машины отдельным тепловозом.
Сам щеточный узел, схема которого приведена на рисунке 1.4 б, состоит из барабана 1 и восьми секций - кассет, в каждой из которых закреплено по семь СЭ, имеющих конструкцию, аналогичную щеткам снегоуборочных ма 13 шин. Привод щеточного барабана осуществляется от электродвигателя 4 через цилиндрический редуктор 3. Щеточный барабан имеет два фиксированных положения: наклонное при работе с железобетонными шпалами и вертикальное - при работе с деревянными. Щеточный барабан вместе с направляющими роликами 2 установлен на поперечной балке, которая четырьмя тягами 5 и двумя гидроцилиндрами 6 связана с фермой машины. В транспортном положении поперечная балка фиксируется транспортным запором. Раздельное управление щеточными узлами осуществляется с пульта управления.
Определение энергозатрат при выполнении операции оконцевания каната гильзой
Маршрут разрабатываемого технологического процесса изготовления СЭ, может быть представлен в следующей технологической последовательности.
1. Доставка каната к месту выполнения работ. Для экономии времени, канат доставляется со склада не отдельными частями, а всей бухтой. После доставки бухту необходимо установить на подставку таким образом, чтобы была возможность осуществлять свободное разматывание каната (рисунок 2.2). Среднее время на доставку и установку одного барабана каната варьируется в диапазоне 8-12 минут в зависимости от способа доставки и расстояния до складских помещений.
2. Нарезка гильз, являющаяся подготовительной операцией. В процессе этой операции осуществляется изготовление гильзы, необходимой для окон-цевания каната. На тросонарезном станке марки ТЕХНОС, рабочим инструментом которого является вращающийся отрезной абразивный круг, производится резка трубы на части длиной 20 мм. Количество гильз изготавливается в зависимости от необходимого количества СЭ. Например, для изготовления СЭ при их замене на одном ЩУ снегоуборочной машины СМ - 2, необходимо изготовить гильзы в количестве 1920 штук. Среднее время изготовления одной гильзы, с учетом разметки и резки трубы, составляет 9 секунд. - подставка; 2 - металлический канат; 3 - барабан. Рисунок 2.2 - Подставка и установленный на ней барабан.
3. Насадка гильз на канат осуществляемая вручную в количестве 40 штук за одну насадку. Этого достаточно для изготовления десяти СЭ. После того как гильзы на канате закончатся, операцию повторяют снова. При увеличении количества гильз одновременно, насаженных на канат, затрудняется их перемещение по канату.
4. Операция оконцевания каната гильзой. Это наиболее ответственная операция технологического процесса изготовления СЭ. Именно она в первую очередь, обеспечивает качество получаемого НСКГ и в конечном итоге, определяет надежность всего ЩУ. Предлагаемое в разрабатываемом технологическом процессе оконцевание - это комбинированная технологическая операция, совмещающая в себе формообразование гильзы и ее фиксацию на СЭ с помощью формируемого стопора при динамическом нагружении соединения. В процессе оконцевания гильза, насаженная на канат, подвергается осадке с использованием оснастки, формирующей НСКГ.
В настоящее время технологическая операция оконцевания осуществляется электропневматическими и гидравлическими прессами, обладающими определенными недостатками. Прежде всего, это достаточно сложная конструкция, содержащая большое количество точно сопрягаемых деталей. В условиях ремонтного производства это приводит к их преждевременному износу и выходу из строя. При этом за счет увеличения зазоров в перепускных клапанах, происходит потеря энергоносителя, что, в свою очередь, приводит к уменьшению усилия, направленного на формирование неразъемного соединения «канат - гильза». Достаточно сложное конструктивное исполнение оборудования требует высокой квалификации персонала при обслуживании и ремонте [71,121].
Кроме того, применяемое оборудование обладает большими массогаба-ритными параметрами [107,108], что исключает мобильность, необходимую для ремонтного производства.
Для изготовления СЭ в соответствии с разрабатываемым технологическим процессом необходимо создание оборудования, обладающего оптимальными, с точки зрения энергозатрат, параметрами, простотой в обслуживании надежностью при эксплуатации. Кроме того это оборудование должно более качественно и с необходимой степенью быстродействия выполнять операцию оконцевания. Особенно важным условием является достижение минимальных массогабаритных характеристик, что обеспечит возможность быстрой переналадки производства.
В целях получения в процессе оконцевания максимального давления в контактной зоне и повышения быстродействия в настоящее время разработан ряд устройств для выполнения формообразования заготовки однократным ударом. Наиболее производительными из них являются пиротехнические прессы [32, 44,35]. В свою очередь главным недостатком этих устройств является повышенная производственная опасность и вредности, связанные с возможным травматизмом и воздействием на организм человека продуктов сгорания и повышенного шума. Пиротехнические устройства сложны в изготовлении, требуют применения специальных конструкционных материалов и обладают малой стабильностью выходных параметров из-за износа пороховой камеры. Оборудование с электромеханическим приводом предполагает преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное с помощью кривошипно-шатунных или кулачковых механизмов. Сложность конструкции и возникающие при работе значительные динамические нагрузки приводят эти механизмы к быстрому износу и поломкам. [106,120].
Наиболее простыми по конструктивному исполнению являются ручные механические прессы [19]. Но их основным недостатком является низкая производительность.
Из анализа рассмотренных устройств видно, что наиболее простые из них требуют затрат ручного труда, а механизированные имеют довольно сложную конструкцию и большие массогабаритные параметры. В наиболее полной мере сформулированным выше требованиям отвечает динамическое нагружение соединяемых деталей. При этом оконцевание осуществляется за один или несколько повторяющихся ударов. С наибольшей эффективностью разрабатываемый технологический процесс может быть реализован применением машин ударного действия, использующих в качестве привода электромагнитный двигатель, который обладает простотой конструкции и высокой надежностью, так как имеет всего одну движущуюся деталь якорь - боек 3 [3,8,13,14,21,61,86,94].
В целях исключения разрывов гильзы и обеспечения высокой плотности упаковки проволок в соединении предлагается оснастка (рисунок 2.3а), представляющая собой две формообразующие поверхности и конус, необходимый для фиксации гильзы на канате путем образования стопора. Форма сечения НСКГ показанная на рисунке 2.36 выбиралась из соображения минимальной энергоемкости операции формообразования [67]. Вполне понятно, что получаемое в этом случае качество НСКГ должно быть подтверждено экспериментальными исследованиями, определяющими плотность упаковки каната в гильзе и силу удержания гильзы на канате.
После того, как гильзы насажены на канат, они устанавливаются между двумя формообразующими поверхностями, и при их динамическом нагруже-нии происходит формирование НСКГ. a) б) -конус; 2 - формообразующие поверхности; 3 - гильза; 4 - металлический канат; Р -нагрузка. Рисунок 2.3 - а) схема нагружения НСКГ при операции оконцевания; б) форма сечения НСКГ после оконцевания
Последовательность оконцевания и расстояние между НСКГ показаны на рисунке 2.4. Время проведения операции оконцевания с учетом разметочных работ, перемещении каната к месту резки, составляет 12с. Более точно время выполнения операции оконцевания можно определить, исходя из расчета необходимого количества циклов нагружения. После выполнения рассмотренной операции, канат и установленные на нем гильзы продвигаются к месту выполнения следующей технологической операции. операция №5
Оценка величины деформации гильзы на канате при различных режимах нагружения
Изучение параметров операции оконцевания при динамическом нагруже-нии заключается в определении величины осадки hk гильзы на канате в зависимости от числа ударов к при различных значениях энергии единичного удара Т достигаемой определенным сочетанием массы m и ее скорости Vo. Полученные экспериментальные зависимости x=f(K, Vo,m) позволяют дать оценку надежности результатов теоретических исследований, проведенных в главе 2.
Границы необходимого для проведения эксперимента диапазона скоростей бойка имеющего массу т, оценивались из условия начала пластического течения материала под действием ударных нагрузок, которые выражаются зависимостью [9,16,74,105]:
Сталь 20 2Д 5000 250 6 Из таблицы 3.2 видно, что осадка заготовки может начаться при скоростях удара не менее 6 м/с. Известно, что скорости движения бойка, обусловленные выбором электромагнитного привода, находятся в диапазоне 9-12 м/с. Таким образом, для выполнения экспериментальных исследований достаточно обеспечить возможность достижения и многократного воспроизводства скоростей ударного нагружения заготовки, не превышающих 12 м/с.
На рисунке 3.8 приведена схема струнного копра для исследования процесса динамической осадки заготовки. В. качестве направляющих в нем используются две струны, между которыми перемещается боек, заключенной в обойму, причем обойма является дополнительной направляющей, необходимой для центрирования бойка относительно струн.
Для проведения эксперимента использовались такие же формообразующие поверхности, канаты и гильзы, что и для проведения предыдущего эксперимента по определению работы затрачиваемой на операцию оконцевания гильзой каната.
Точная величина предударной скорости бойка фиксируется с помощью устройства измерения скорости 9, показанного на рисунке 3.8, которое установлено в непосредственной близости от точки соударения бойка с формообразующей поверхностью 4. В его основе лежит фотооптический метод измерения. Блок-схема устройства измерения скорости представлена на рисунке 3.9. Устройство состоит из блока питания и точечного источника света ИС, световой поток которого, передаваемый к фотодиоду ФД, перекрывается бойком на определенный промежуток времени.
В качестве ИС применена лазерная указка, которая обеспечивает высокую когерентность и узкую направленность светового потока. Последовательно, на выходе канала измерительного устройства, состоящего из усилителя У и дифференцирующего звена Д, появляются импульсы положительной полярности, временной интервал между которыми соответствует времени пролета бойком расстояния «аизм». ШШЇТШ ШШ&ШТШЇЬ струна; 2 - боек; 3 - обойма; 4, 5- формообразующие поверхности; 6 -; 7 — гильза; 8 - канат; 9 - точечный источник света; 10 - натяжные болты; Рисунок 3.8 - Схема струнного копра Эти импульсы подаются на вход регистратора Р, в качестве которого используется измеритель временных интервалов - электронносчетный частотомер 43-32.
Исследования процесса оконцевания при динамическом нагружении производилось при различных уровнях энергии удара, которые получались определенным сочетанием величин скорости и массы бойка. В таблице 3.3 приведены значения используемых при экспериментах уровней энергии удара и соответствующие им значения скорости и массы бойка. Для определения выбраны три уровня энергии единичного удара ЗОДж, 40Дж, 50 Дж. Верхний уровень энергии 50Дж ограничен конструктивными особенностями низкочастотных электромагнитных двигателей. Анализ показывает, что превышение этого уровня приводит к увеличению массогабаритных параметров машин [6,68, 82]. Снижение уровня энергии удара ниже ЗОДж приводит, как показывает предварительный расчет к увеличению количества ударов, что в свою очередь увеличивает время операции оконцевания при изготовлении СЭ. Для установления более точной функциональной зависимости величины осадки заготовки от ко 61 личества ударов выбран промежуточный уровень энергии единичного удара 40Дж.
Настройка стенда на заданный уровень скорости соударения 12м/с осуществлялась соответствующей начальной высотой h подъема бойка.
Для проведения эксперимента были изготовлены бойки из стали 45 с различной массой приведенной в таблице. 3.3, и отличающиеся по длине. Сечение бойка, выбиралось исходя из анализа существующих конструкций машин с электромагнитным приводом. Таким образом, сечение бойков для всех уровней энергии остается постоянным, и соответствует диаметру бойка 35мм. Последовательность проведения эксперимента.
Расчетная зависимость для жескопластического тела,50Дж Расчетная зависимость для упругопластического тела,50дж Экспериментальная зависимость при энергии удара,50Дж Расчетная зависимость для жесткопластического тела,40Дж Расчетная зависимость для упругопластического тела,40Дж Экспериментальная зависимость при энергии удара40Дж Расчетная зависимость для жесткопластического тела.ЗОДж Расчетная зависимость для упругопластического тела.ЗОДж Экспериментальная зависимость при энергии удара.ЗОДж
Рисунок ЗЛО -расчетные и экспериментальные зависимости /z Анализ выполняется для оценки возможности практического применения полученных аналитических зависимостей h =/(к).
Сопоставление полученных экспериментальных и расчетных зависимостей показывает, что величина расхождения результатов не превышает 11,5%, что подтверждает возможность применения физических моделей упругопластического и жесткопластического упрочняющихся тел для практического применения. При этом величина расхождения между расчетом и экспериментом для упругопластического тела составляет - 6%, а для жесткопластического тела - 8% при энергии единичного удара 50Дж, при энергии удара 40Дж -7.5% и 9% соответственно, а при энергии удара ЗОДж -9.5% и 11,5% соответственно. Расчет показывает, что разница между зависимостями h = /(к) при упругопла-стическом и жесткопластическом характере протекания деформационного процесса составляет 2%. Поэтому с достаточной для практики точностью для расчета динамических режимов может быть использована модель жесткопла-стического тела.
Из сопоставления приведенных зависимостей следует что, осадка гильзы на канате существенным образом зависит от энергии единичного удара. Полученные опытным путем, а также рассчитанные значения величины осадки для выбранных уровней энергии единичного удара показывают, что с его увеличением уменьшается количество ударов необходимых, для получения НСКГ. При производственных условиях сокращение количества ударов ведет, в конечном, итоге к снижению времени на изготовление СЭ ЩУ. А это, учитывая получаемое повышение качества, является необходимым условием для данного технологического процесса.
Одной из основных причин, приводящей к расплетению и последующему обламыванию прядей каната в процессе его эксплуатации, - это срыв гильзы. Полученные различными способами НСКГ подвергались испытаниям на срыв гильзы с каната, целью которых было определение усилия, при котором начинается ее движение на канате. Испытаниям подвергались образцы СЭ, НСКГ которых были получены при статическом и динамическом способах нагруже-ния, а так же образцы с различным сечением НСКГ. Для проведения эксперимента по определению силы удержания гильзы на канате использовались следующие заготовки:
Устройство управления электромагнитным приводом
По краям катушка ограничена текстолитовыми щечками, внешний диаметр которых равен внутреннему диаметру корпуса. Силовая катушка выступом текстолитовой гильзы центрируется в корпусе нижним полюсом 14, боковые грани которого плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса. В верхнюю часть корпуса ввернут стакан 5, который через верхний полюс 8 зажимает катушку, предотвращая ее перемещение. Стакан в корпусе фиксируется контрагайкой 7. В верхней части стакана установлен сухарь 2, на котором закреплена возвратная пружина растяжения 4. Другой стороной возвратная пружина соединена с якорем 6. Якорь представляет собой металлический цилиндр, в нижнюю часть которого запрессован боек 11. В нижней части машины силовая катушка поджата направляющей конуса 16, в которую запрессована бронзовая втулка 14, являющаяся упором для пружины сжатия 15 и направляющей бойка и хвостовика конуса 17. Конус является промежуточным стержнем между бойком и верхней формообразующей поверхностью. Пружина сжатия, установленная между бронзовой втулкой и конусом, обеспечивает постоянное прижатие конуса к НСКГ и формообразующим поверхностям. Верхним ограничителем движения конуса является его направляющая, нижним - крышка 18. Резьбовое соединение крышки позволяет, при необходимости, регулировать ход конуса. В процессе формообразования, торец конуса прижимает верхнюю формообразующую поверхность к нижней 21, а концевая часть конуса формирует дополнительный стопор на гильзе. При одновременном осуществлении этих процессов происходит оконцевание каната гильзой заданной формы. На рисунке 4.8 представлено НСКГ, полученное с использованием разработанного оборудования и оснастки.
Для исключения бокового смещения формообразующих поверхностей их перемещение относительно друг друга при оконцевании происходит по двум направляющим шпилькам 20. Помимо этого, нижняя формообразующая поверхность прикреплена болтами к опорной плите. В свою очередь, опорная плита посредством болтового соединения прикреплена к станине стойки.
НСКГ, полученное током в качестве защиты в машине пре с использовании разработанного дусматривается двойная изоляция [32]. оборудования и оснастки Разработанная электромагнитная машина виброударного действия по методу защиты, относится к машинам II класса, то есть все детали машины, находящиеся под напряжением имеют двойную изоляцию [38]. Для катушки - это текстолитовый корпус с эпоксидной пропиткой обмотки, а для кабеля - общая изоляция всех жил. В качестве дополнительной защитной меры используется зануление корпуса установки.
Двойная изоляция представляет собой электрическую изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочей является электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки - обмоточного провода и питающего кабеля, обеспечивающих их нормальную работу. Защита от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции дополнительной изоляцией [23,41,48].
Выбор изоляционного материала определяет эксплуатационные качества машины, так от толщины междувитковой изоляции зависят габаритные размеры и вес машины, а нагреваемость изоляционных материалов определяет допустимые перегревы обмоток. Также большое значение имеют теплопроводность, влагостойкость и механическая прочность изоляционного материала.
Для определения количества контактных взаимодействий сменных элементов с обрабатываемой поверхностью проводились натурные испытания в зимних условиях. Последовательность проведения натурных испытаний СЭ можно представить в следующем виде: 1. В двух кассетах щеточного узла снегоуборочной машины СМ-2, закрепляются сменные элементы, полученные с использованием разработанной технологии и оборудования. Две кассеты заполняются заводскими образцами, остальная часть ЩУ машины СМ-2 комплектуются СЭ, изготовленными в ремонтных мастерских. Для исключения искажения результатов испытаний, возникновение которых возможно при различных условиях эксплуатации, все испытуемые образцы устанавливаются на одном ЩУ снегоуборочной машины. 2. В процессе работы машины фиксируется время работы, без учета вынужденных простоев. Зная рабочее время, и количество оборотов ЩУ в единицу времени можно определить количества контактных взаимодействий сменных элементов с обрабатываемой поверхностью. 3. При срыве 90% гильз со сменного элемента того или иного исполнения считается, что данное исполнение СЭ вышло из строя.
