Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цели и задачи исследований
1.1. Обзор существующих способов разработки прочных грунтов и асфальтобетона 8
1.2. Обзор существующих технологий по ремонту изношенного дорожного полотна 14
1.3. Анализ номенклатуры и конструктивного исполнения существующих фрез для фрезерования прочных материалов и устройства дорожного полотна 24
1.4 Теоретический анализ существующих методик по определению сопротивления резания прочных грунтов и асфальтобетона 54
Выводы по главе 5S
Цель и задачи исследования 59
2. Теоретический анализ процесса фрезерования эксцентричной дорожной фрезой
2.1.. Описание конструкции и принципа работы предлагаемой эксцентричной дорожной фрезы 61
2.2. Математическая модель для определения сопротивления резания асфальтобетона зубом эксцентричной дорожной фрезы 64
2.3. Нахождение переменного радиуса фрезерования
2.3.1. Нахождение радиуса фрезерования для равномерно расположенных зубьев относительно геометрического центра фрезы . 67
2.3.2. Нахождение радиуса фрезерования для равномерно расположенных зубьев относительно оси вращения фрезы. 68
2.4. Определение уравнения движения режущих элементов фрезы 70
2.5. Определение эксцентриситета фрезы в зависимости от величины ее подачи 73
2.6. Определение радиуса расстановки зубьев относительно общего геометрического центра 75
2.7. Определение числа зубьев в поперечном сечении фрезы 78
2.8. Определение угла расположения зубьев относительно их геометрического центра установки 81
2.9. Определение высоты остающегося гребня после фрезерования материала эксцентричной фрезой
2.9.1. Определение высоты остающегося гребня после фрезерования материала эксцентричной фрезой по поступательной скорости движения базовой машины 86
2.9.2. Определение высоты остающегося гребня после фрезерования материала эксцентричной фрезой по геометрическим параметрам эксцентричной фрезы. 89
2.10. Определение угла контакта режущего элемента фрезы с разрабатываемым материалом 92
2.11. Нахождение предельного соотношения между максимальной глубиной фрезерования материала и эксцентриситетом фрезы 102
2.12. Определение абсолютной скорости забойных точек эксцентричной фрезы 103
2.13. Определение работы по фрезерованию материала новым рабочим органом 105
2.14. Определение мощности на привод эксцентричной дорожной фрезы 108
Выводы по главе 110
3. Методика экспериментальных исследований процесса фрезерования асфальтобетона эксцентричной дорожной фрезой
3.1. Программа экспериментальных исследований, параметры, изменяемые и контролируемые в ходе эксперимента 111
3.2. Описание эквивалентного материала для проведения экспериментальных исследований и способы его приготовления 122
3.3. Стенд физического моделирования процесса фрезерования эксцентричной фрезой и экспериментальное оборудование 127
4. Результаты экспериментальных исследований процесса фрезерования асфальтобетона эксцентричной дорожной фрезой
4.1. Влияние глубины фрезерования и эксцентриситета фрезы на параметры ее силовой установки 132
4.2. Влияние поступательной скорости движения и эксцентриситета фрезы на параметры ее силовой установки 138
4.3. Применение ортогонального центрального композиционного планирования для обработки экспериментальных данных. 143
Выводы по главе 153
5. Методика определения основных параметров эксцентричной дорожной фрезы
5.1. Методика определения основных параметров эксцентричной дорожной фрезы применительно для разработки xсфальтобетонных и цементобетонных дорожных покрытий 155
Предполагаемые направления дальнейших исследований 162
Список использованной литературы
- Обзор существующих технологий по ремонту изношенного дорожного полотна
- Нахождение радиуса фрезерования для равномерно расположенных зубьев относительно геометрического центра фрезы
- Описание эквивалентного материала для проведения экспериментальных исследований и способы его приготовления
- Влияние поступательной скорости движения и эксцентриситета фрезы на параметры ее силовой установки
Введение к работе
Приказом Российского дорожного агентства № 231 от 23 мая 2000 г. утверждена «Комплексная целевая программа развития и совершенствования дорожного машиностроения на 2000-2005 гг.», разработанная ГП СоюздорНИИ с участием ГП РосдорНИИ и МАДИ (ТУ). Реализация этой программы призвана повлиять на развитие отечественного рынка дорожной техники и дать основание для разработки новых дорожных технологий и машин. Ее реализация рассчитана не только на период до 2005 г., но и на более длительную перспективу, поскольку в ней подробно проанализированы тенденции развития дорожных технологий и машин, применяемых в развитых странах мира [90, 98].
Одной из важнейших задач дорожной отрасли является обеспечение безопасности и комфорта движения, для чего необходимо обеспечить содержание сети автомобильных дорог, а также улиц городов в нормативном эксплуатационном состоянии. В связи с этим особое значение приобретает развитие технологий и машин для ремонта автомобильных дорог.
Широкое распространение за рубежом получила технология комплексного ремонта дорожных покрытий с применением фрезерования старых изношенных участков. Ведущим рабочим органом в такой технологии является дорожная фреза, которая может использоваться как на разогретом дорожном покрытии, так и на холодном.
Российские дорожники начали осваивать эту технологию более 10 лет назад, с помощью нескольких машин, закупленных у немецких фирм Wirtgen и Vielhaben. В настоящее время в Москве и ряде крупных региональных центров России работают машины для холодного фрезерования, однако говорить о широком распространении данной технологии пока не приходится из-за целого ряда причин. Основными из причин, на наш взгляд является отсутствие эффективных отечественных машин данного назначения, очень высокая стоимость зарубежных фрез и крайняя бедность отечественных подразделений, занятых дорожными работами. Поэтому отбойный молоток или перфоратор до сих пор остаются основными механизированными инструментами при проведении как текущих так и капитальных ремонтов на многих российских автомобильных дорогах и особенно на городских улицах. В результате основными составляющими этого технологического процесса становятся большая трудоёмкость и низкое качество работ.
Большое количество малогабаритных, средних и крупных моделей фрез выпускается многими фирмами и странами. Наиболее крупными производителями такой техники являются фирмы Wirtgen, Caterpillar, Roadtec, CMI, Weber, Vilhaben, Bitelli, Stavostroi, Bartco и ряд других. В России и Беларуси тоже производят подобные машины, а именно холодные планировщики самоходного, прицепного и даже навесного типа (московские "Вирбак" и "Мосгормаш", брянский "Арсенал", минский "Амкодор" и др.). Кроме того, их стоимость из-за использования зарубежных комплектующих также остается высокой для большинства отечественных потребителей. Поэтому направление исследований по созданию фрезерного оборудования нового типа, отвечающего требованиям малой мощности, мобильности и универсальности является актуальным.
Научная новизна работы представлена: предложенным новым рабочим органом, не имеющим аналогов в дорожно-строительной области; установленными закономерностями и математическими моделями, определяющими качественную картину разрушения рабочей среды эксцентричной фрезой и мощности фрезерования предлагаемым рабочим органом в зависимости от его основных геометрических и режимных параметров; установленным диапазоном оптимальных геометрических и режимных параметров эксцентричной фрезы; - разработанной методикой инженерного расчета эксцентричной фрезы.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Теоретическая модель процесса фрезерования эксцентричной фрезой, определяющая характер изменения сопротивления фрезерованию материала с заданными прочными свойствами;
2. Закономерности и теоретические зависимости по определению основных параметров предлагаемой эксцентричной фрезы;
3. Оптимальные геометрические и кинематические параметры, установленные в ходе исследований;
4. Методика инженерного расчета эксцентричной фрезы.
Работа выполнена на кафедре «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ СГТУ под руководством к.т.н. Карошкина А.А.
Автор выражает чувство глубокой благодарности зав. кафедрой ПСМ БИТТУ д.т.н., проф. Кобзеву А.П., к.т.н. Ромакину Н.Е. за возможность эксплуатации базового оборудования института, а также за оказанную помощь.
Обзор существующих технологий по ремонту изношенного дорожного полотна
Автомобильная дорога, как любое другое инженерное сооружение, рассчитана на определенный срок службы, в течение которого она подвергается различного рода и количества воздействиям транспорта и погодно-климатических факторов (влага, температура). Самым первым и наиболее незащищенным ее элементом, испытывающим такие воздействия, является асфальтобетонное (в большинстве своем) покрытие,
В результате многих сотен и тысяч нагружений, а порой и перегрузок покрытия, износа и старения его материалов, а иногда и не очень высокого изначального их качества или неполноценного и неравномерного выполнения отдельных дорожно-строительных операций, особенно уплотнения, на нем с течением времени возникают всевозможные хорошо известные дорожникам и автомобилистам дефекты, деформации и разрушения (шелушения, выкрашивания, неровности, трещины, сколы, выбоины, ямы и т.п.).
Практикой установлено, что поверхность покрытия, нуждающаяся в локальном текущем ремонте, ежегодно может составлять до 2-3% от общей площади покрытия дороги или ее участка. Когда серьезные повреждения и дефекты достигают 12-15%, общепринято ставить на ремонт все 100% этой площади.
Восстановление дорожного покрытия осуществляется различными методами, средствами и материалами, в совокупности определяющими их качество, срок службы и стоимость.
Как правило, ремонтные работы на покрытии в России планируются и выполняются чаще всего весной, с наступлением устойчивой теплой (не ниже +5 С) и сухой погоды, хотя порой может возникать потребность в проведении и срочного внепланового или аварийного ремонта практически в любое время года и при любых погодных условиях.
При текущем ремонте покрытий, по мере надобности, выполняют, во-первых, ямочный ремонт (ликвидация ям, выбоин, сколов), во-вторых, заделку трещин и, в-третьих, поверхностную обработку или укладку тонких верхних слоев покрытия.
Выбор технологического метода ремонта должен отвечать следующим требованиям: 1. Высокое качество заделки дефекта, соответствующее показателям плотности, прочности, ровности и шероховатости основной части покрытия. 2. Продолжительный срок службы отремонтированного участка, 3. Наличие или доступность требуемых материалов, машин и установок для выполнения ремонта по выбранному методу. 4. Сложность или простота реализации намеченного метода ремонта в различных погодных условиях. 5. Оперативность открытия движения транспорта по месту ремонта. 6. Низкая стоимость или высокая экономичность ремонтных работ.
В России, как и во многих других странах, на большей части дорог (до 95-96%) с усовершенствованным типом покрытий уложен асфальтобетон. Поэтому вполне оправданно, что основное количество и наибольшее разнообразие ремонтных материалов, машин, технологий и новых разработок относятся именно к асфальтобетонным покрытиям.
Пожалуй, самым доступным и наиболее распространенным ремонтом такого типа покрытий является метод заделки ям, выбоин и других дефектов горячей асфальтобетонной смесью соответствующего состава.
Наблюдающееся порой низкое качество и малые сроки службы заделанных горячей смесью дефектных мест связаны, как показывает практика, прежде всего с плохой подготовкой таких мест к ремонту.
При использовании горячей технологии качество заделки ремонтных мест на покрытии сильно подвержено помимо всего прочего влиянию погодных условий. В меньшей степени такое влияние сказывается при применении холодных битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких или разжиженных битумов и битумных эмульсий. В этом случае ремонт можно вести не только по сырой поверхности покрытия, но и при небольших отрицательных температурах воздуха (до -5...-ЮС), хотя с точки зрения качества работ предпочтительнее положительные температуры.
При выборе между горячей и холодной технологиями ремонта асфальтобетонных покрытий следует обязательно учитывать, что прочность и водостойкость холодного асфальтобетона, приготовленного на жидком или разжиженном битуме, в 2-3 раза ниже, чем горячего. Поэтому его используют, в основном, для устройства и ремонта покрытий дорог III-IV категорий. Холодные смеси на эмульсиях, полученных из высокосортных битумов или полимербитумов, хорошо себя показали на ремонте покрытий всех категорий дорог. Горячие асфальтобетонные смеси и литой асфальт применяют, как правило, преимущественно при ремонте покрытий дорог I-II категорий.
К третьей группе методов ремонта покрытий можно отнести ремонт нетрадиционными и не очень распространенными в дорожной отрасли специальными материалами и смесями на основе специальных битумных, полимерных, полимербитумных, цементных и других вяжущих, которые не столь широко применяемы, как обычные горячие и холодные битумосодержащие материалы и смеси, и которые используются лишь в некоторых особых случаях, например при аварийном ремонте, заделке дефектов на цементобетонных покрытиях, на покрытиях мостов и т. п.
Подготовка ремонтируемого места покрытия в любом случае включает в себя следующие операции: 1. Очистка поверхности дороги от пыли, грязи и влаги. 2. Разметка границ ремонта выбоин прямыми линиями вдоль и поперек оси дороги с захватом не разрушенного слоя покрытия на 3-5 см, при этом несколько близко расположенных выбоин объединяют одним контуром или картой. 3. Вырезка, вырубка или холодное фрезерование материала ремонтируемого места покрытия по очерченному контуру на всю глубину выбоины, но не менее толщины слоя покрытия, при этом боковые стенки должны быть вертикальными. 4. Очистка дна и стенок места ремонта от мелких кусков, крошки, пыли, грязи и влаги. 5. Обработка дна и стенок тонким слоем жидкого (горячего) или разжиженного битума или битумосодержащей эмульсии.
Небольшие по площади выбоины (до 2-3 м2) можно размечать с помощью довольно уже распространенных ручных нарезчиков швов, снабженных специальными тонкими (2-3 мм) алмазными дисками диаметром 300-400 мм.
Обрезанный материал слоя покрытия может разламываться и удаляться с помощью отбойного молотка с соответствующим наконечником.
При подготовке к ремонту узких и длинных выбоин площадью более 2-3 м или трещин с разрушенными краями целесообразно использовать малогабаритные и компактные самоходные прицепные или навесные холодные фрезы (рис. 1.1), срезающие дефектный материал покрытия .шириной 200-500 мм на глубину 50-150 мм.
Нахождение радиуса фрезерования для равномерно расположенных зубьев относительно геометрического центра фрезы
Одной из эффективных современных технологий содержания дорог является ремонт дорожного покрытия с применением фрез снимающих старое дефектное покрытие. Несмотря на имеющиеся разработки в области фрезерования дорожного полотна, конструкция современной дорожной фрезы не далеко ушла от первоначальной схемы ротора с жестким закреплением зуба в резцедержателе (см. рис. 2.1). Эта схема не имеет ни какой интенсификации процесса фрезерования дорожного полотна, что приводит к значительным энергетическим затратам при проведении данного вида работ.
Учитывая выше сказанное, а также целый ряд работ [100,101], доказывающих энергетическое преимущество рабочих органов с послойным разрушением материала в Балаковском институте техники, технологии и управления Саратовского государственного технического университета проведены исследования различных сложных видов движения зуба фрезы при разработке твердых пород, благодаря которым предполагалось получить выигрыш в процессе фрезерования конструктивно легко реализуемым способом.
В качестве альтернативы ротору с жестким креплением зубьев на роторе при постоянном радиусе фрезерования предлагается новый рабочий орган, у которого ось вращения ротора не совпадает с его геометрическим центром (см. рис. 2.2) [100].
Как видно из рис. 2.2, на котором для упрощения установлено только два зуба в сечении, фреза, находясь в забое и перемещаясь по вектору U вместе с базовой машиной, последовательно производит разрушение материала сначала резцом А на глубину hj, а затем, повернувшись на угол 180 и переместившись вперед, производит разрушение резцом Б на глубину hi. При этом общая глубина фрезерования будет составлять hmax= hj+ hi. При установке в сечении числа зубьев Znp 2 справедливым будет соотношение Л =Х (3Десь является разницей между радиусами установки последовательно разрушающих материал зубьев фрезы в одном ее сечении). Таким образом, новая фреза позволит получить выигрыш по сопротивлению разрушения резцом любой формы при фрезеровании материала на полную глубину hmax за счет поэтапного срезания её стружками с толщиной Л,- hmm.
Проведенный в работе с помощью ЭВМ анализ путей движения зубьев традиционной и эксцентричной фрезы также показал, что суммарный путь всех зубьев для эксцентричной фрезы меньше аналогичного суммарного пути всех зубьев в массиве для фрезы с постоянным радиусом фрезерования, что приводит к снижению суммарной работы разрушения материала при одинаковом значении h, и позволит снизить износ резцов. Таким образом, при одинаковых скоростях базовой машины и частоте вращения эксцентричная фреза будет иметь меньшую мощность привода. Приведенное рассуждение наглядно продемонстрировано на рис.2.3 для фрез с четырьмя зубьями в сечении. Сопоставление путей зубьев массиве при фрезеровании различными типами фрез: а фрезерование эксцентричной фрезой с переменным радиусом фрезерования; б — фрезерование традиционной фрезой с постоянным радиусом фрезерования Проведенный графический анализ показал, что эксцентричная фреза будет иметь следующие преимущества:
1. Меньшую мощность на привод за счет уменьшения суммарного пути всех зубьев в разрабатываемом массиве.
2. Меньшие габариты и как следствие металлоемкость, так как траектория движения зубьев эксцентричной фрезы вписана в траекторию движения зубьев традиционной фрезы с постоянным радиусом фрезерования.
3. Отфрезерованная эксцентричной фрезой поверхность имеет повышенную шероховатость, что приводит к увеличению сил сцепления свежеукладываемой асфальтобетонной смеси на отфрезерованном участке за счет увеличения площади контакта.
4. Возможность подбора геометрических и кинематических параметров, при которых высота остающихся гребней после фрезерования материала может приближаться к максимальной глубине фрезерования, что приведет к. увеличению сдвигоустойчивости слоев асфальтобетона или другого материала, применяемого для восстановления дорожного полотна.
5. Экономия строительных материалов при проведении ремонтных работ за счет того, что эксцентричная фреза вырезает не весь материал на максимальной глубине фрезерования.
Данную фрезу предполагается использовать с максимальным экономическим эффектом в сфере строительства, содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов.
Описание эквивалентного материала для проведения экспериментальных исследований и способы его приготовления
Метод приготовления искусственных материалов, моделирующих фрезеруемый асфальтобетон, должен обеспечивать соответствие свойств эквивалентного материала свойствам натурной среды; относительно малую стоимость и доступность составляющих компонентов; минимальные затраты и простоту технологии приготовления материала; возможность многократного использования материала; стабильность свойств материала в течение длительного времени; соблюдение всех экологических требований.
В экспериментальных исследованиях использовался эквивалентный материал, состоящий из песка, глины, технического масла и удовлетворявшего перечисленным требованиям. Он хорошо имитирует как хрупкие, так и вязкопластичные свойства прочных грунтов в широкой их вариации и использовался для моделирования асфальтобетона [27].
В качестве связующего компонента принималась молотая (порошковая) глина, а в качестве наполнителя — песок. Масло, входящее в состав предлагаемого эквивалентного материала, имитировало жидкую фазу, входящую в состав прочного грунта и вязкопластичные свойства асфальтобетона. Испарение технического масла существенно меньше, чем воды, что обеспечивало возможность получения искусственной смеси, вязкость и физико-механические свойства которой не изменяются в течение длительного времени. Это позволяет многократно использовать искусственный материал при последующих испытаниях. Пластичные свойства материала изменялись добавлением масла. Меньшее процентное содержание масла соответствует проявлению хрупких свойств материала, большее - пластичных.
Методика приготовления эквивалентного материала включает в себя операции по приготовлению и контролю свойств полученной смеси.
Вязкопластичные свойства и подобие эквивалентного материала контролировалось по трем параметрам егсж, ар , Суд и отношениям асж р- СуД 1а р. Показатель Суд рассматривается в качестве обобщающего. Контрольно-измерительное оборудование состояло из динамического плотномера для измерения Суд и силовых устройств для испытания образцов на сжатие и разрыв. Прочностные свойства материала зависят от степени уплотнения (числа уплотняющих ударов). При уплотнении смеси удельная энергия единичного удара должна быть не менее 2,2 Дж/см2.
Эквивалентный материал для моделирования асфальтобетона приготавливался по следующей технологии: просушивались и просеивались сухие компоненты смеси (песок и глина); глина измельчалась до фракции размером не более 0,2 мм; компоненты приготавливались в пропорции 8% масла, 40% глины, 52% песка; компоненты перемешивались до получения однородной смеси; смесь укладывалась в контейнер и уплотнялась под действием ударной нагрузки. При уплотнении смеси удельная энергия уплотняющего удара была не менее 2,2 ... 2,6 Дж/см2.
Материал сохраняет состав, и свойства в течение длительного времени и допускает многократное использование. Моделирование на основе данного эквивалентного материала проводилось в следующей последовательности. По свойствам материала для оригинала определялись его безразмерные характеристики о /а и Сщ1аР. Искусственная смесь должна иметь такие же характеристики. Показатель Судм определялся по обобщенному показателю прочности Судн и масштабному коэффициенту Kf. СУДМ Суди fKf На основании показателя прочности к и безразмерных характеристик a la? и Свд/о подбирались соответствующие характеристики эквивалента. По рекомендации, рассмотренной выше, было определено процентное содержание компонентов смеси и число уплотняющих ударов п , необходимых для уплотнения смеси до получения заданной прочности Судм. Дополнительно проводился контроль свойств полученного материала по обобщенному показателю прочности Судм. Так, для приготовления материала, эквивалентного асфальтобетону с прочностными характеристиками а " 6 МПа, тр 1,7 МПа, Судн — 120, сгс /стр = 3,5, Судн1ар =71 МПа", задавалась величина /с/ — 10. Определялась прочность эквивалентного материала по числу ударов плотномера: Судм = Судн1к1 = 120/10 =12. Затем, меняя число уплотняющих ударов и определялись параметры tr Jар и Суд1ар максимально приближенные к аналогичным параметрам натурного материала. Близкие значения параметров а-сж/ тР и Суд1 тр были получены при шести уплотняющих ударах и составили (Гсж г 2,9 и СУД/(7Р = 73 МПа"1 . Последняя операция заключалась в контроле прочности по обобщающему показателю Суд, который должен был составлять Суд = 12.
Рассмотренный искусственный материал является дешевым и основан на доступных и недефицитных компонентах. Обеспечивается постоянство свойств материала в течение длительного времени. Это позволяет многократно использовать его для повторных испытаний. Путем изменения числа уплотняющих ударов или добавления смеси других компонентов в требуемых массовых долях получают новые материалы с различными прочностными характеристиками. Это увеличивает функциональные возможности модели, уменьшает расход компонентов смеси при приготовлении искусственных материалов с новыми свойствами, а также сокращает трудовые и энергетические затраты на экспериментальные исследования.
Влияние поступательной скорости движения и эксцентриситета фрезы на параметры ее силовой установки
В данной работе исследуется процесс фрезерования материала новым фрезерным рабочим органом. В качестве функции отклика рассматривается мощность на его привод в зависимости от трех факторов: X! - эксцентриситет, х2 - глубина фрезерования и хз - подача фрезы. Необходимо получить математическую модель, адекватно описывающую мощность на привод рабочего органа от вышеуказанных факторов [80,99]. Для решения поставленной задачи явление описывалось вначале линейной моделью и применяя шаговый процесс, достигло почти стационарной области, для которой линейная модель стала неадекватной (см. первые восемь строк табл. 4.1). После этого было принято решение описывать рассматриваемое явление квадратичной моделью ОЦКП, для чего достроили ядро звездными точками и одной точкой в центре плана. Результаты испытаний см. табл. 4.1. Математическая модель, отвечающая заданным условиям, имеет вид Y -В0-х0 +#, -я, +В2 -х2 + В3 -х, +Bl2 -хх-x2+Bl3 -JC, -Xj+B х2-хъ + + Ви -JC, + Вп х2 + Въъ хг Как видим, необходимо определить десять коэффициентов модели и провести ее полное исследование. Определение коэффициентов проводим в следующей последовательности:
1. Производим корректирование всех квадратичных переменных модели. При этом скорректированные переменные составляют для первой - восьмой строк
Приступаем к вычислению коэффициентов математической модели. Учитывая при этом то обстоятельство, что информационная матрица для планов ОЦКП диагональная, коэффициенты модели вычисляем по формуле, как для линейной модели v tti- /-і с той лишь разницеВычислим дисперсии коэффициентов полученной модели.
Учитывая, что применению плана ОЦКП предшествует шаговый процесс, тот проверка однородности дисперсии уже производилась и в этом случае вторичная проверка уже не проводится. Дня определения дисперсии всего эксперимента S2{Y} в центре плана ставят дополнительно несколько точек. Для данного рабочего органа было произведено четыре дополнительных опыта в центре плана, при этом бьшо получено й, что знаменатель в этой формуле для различных коэффициентов имеет различное значение. Как видно, незначащим оказался коэффициент Вц, В33 Таким образом, после отсева незначащих коэффициентов математическая модель рассматриваемого явления запишется в виде Г = 3,858-0,849х1 +4,6Ьдг2 -0,562- -0,8- -х2 -0,52-xt -JC3 + -0,43-Jc2-jr3+1,396 2
6. Проверим полученную модель на адекватность (см. табл. 4.4). Учитывая, что параллельные опыты не производились, или если модель насыщенная, то в этом случае в центре плана ставим несколько дополнительных точек на основании которых и будем судить об адекватности модели. Опытное значение критерия Фишера в этом случае, равно отношению дисперсии неадекватности к дисперсии воспроизводимости. 1. С увеличением глубины фрезерования должно увеличиваться значение эксцентриситета при соблюдении условия фрезерования материала всеми режущими элементами фрезы. В противном случае может возникнуть эффект «холостой» работы части зубьев с малым радиусом фрезерования. Этот эффект полностью исключается при соблюдении условий, рассмотренных во второй главе работы.
2. При малых значениях эксцентриситета и больших поступательных скоростях рост среднего крутящего момента и мощности фрезерования более интенсивен из-за большого угла контакта с материалом при большей абсолютной скорости режущего элемента, что увеличивает работу на фрезерование материала и как следствие мощность на привод рабочего органа.
3. С ростом величины эксцентриситета е фрезы, происходит снижение среднего крутящего момента и мощности до некоторого оптимального значения по причине уменьшения суммарного угла контакта с фрезеруемым материалом из-за большой разницы между максимальным и минимальным радиусами фрезерования. Однако следует учитывать, что при больших значениях эксцентриситета увеличивается площадь не вырезанного массива в поперечном сечении фрезы.
4. Оптимальные значения, пересчитанных на натурный образец, параметров по глубине фрезерования h и эксцентриситету е составляют: е = 100...150 мм. при глубине фрезерования соответственно hmax = 200...400 мм. 5. При значениях отношения эксцентриситета и радиуса фрезы по режущим кромкам —- 0,033 и при увеличении поступательной скорости фрезы происходит рост среднего момента и мощности привода по причине роста абсолютной скорости режущего элемента и некоторого увеличения пути зуба в массиве. Картина фрезерования в целом напоминает обычную фрезу с постоянным радиусом фрезерования при е = 0.
6. При значениях соотношения эксцентриситета и радиуса фрезы по режущим кромкам — = 0,166...0,3 картина меняется и с ростом поступательной скорости происходит снижение среднего момента и мощности привода.
7. Рациональными для получения минимальных значений среднего крутящего момента и мощности привода фрезы рекомендуется, в качестве исходных для расчета, принимать следующие значения конструктивных и режимных параметров эксцентричной фрезы:
