Введение к работе
Актуальность работы. Основным движителем современных судов до сих пор остается гребной винт. В то же время за последние 20 лет изменились конструкции гребных винтов, появились новые материалы, выросли требования к качеству изготовления, стали жёстче сроки поставки винтов на судостроительные верфи Для обеспечения этих высоких требований возникла необходимость совершенствования технологии изготовления гребных винтов с целью снижения сроков изготовления и повышения точности изделий
Гребной винт является весьма сложным устройством, предназначенным для преобразования энергии судовой силовой установки в энергию движения судна Тяга, развиваемая гребным винтом, затрачивается на преодоление сопротивления воды движению судна Гребной винт перерабатывает большую мощность, чем корпус судна, имея при этом на три-четыре порядка меньшую площадь рабочей поверхности Указанными обстоятельствами определяются сложность и ответственность процесса проектирования гребных винтов и высокие требования, предъявляемые к качеству их изготовления Недостаточная точность изготовления лопастей может привести к такой вибрации кормовой оконечности судна, которая сделает невозможной его дальнейшую эксплуатацию От качества гребного винта непосредственно зависит скорость хода судна и нормальная работа главных двигателей, а отсюда экономичность перевозок и в ряде случаев их безопасность
Развитие современных систем автоматизированного проектирования (САПР), таких как CATIA, Unigraphics, а также обработка гребных винтов на пяти- и шестикоординатных станках с ЧПУ позволяют повысить точность изготовления изделий, расширить диапазон механически обрабатываемых поверхностей Использование этих средств приводит к уменьшению объёмов ручных доводочных работ, к сокращению времени простоя станочного оборудования в период разработки и внедрения управляющих программ (УП) для впервые обрабатываемых гребных винтов, к общему снижению сроков изготовления гребных винтов Поэтому исследования, выполненные в диссертационной работе, являются весьма своевременными и актуальными
Цель и задачи исследований. Целью работы является совершенствование технологии изготовления гребных винтов с помощью УП формирования сложных криволинейных поверхностей и использования современных САПР
Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи
разработать методику создания твердотельной модели гребного винта в системе Unigraphics,
создать методику выбора технологии формообразования при формировании сложнопрофильных поверхностей гребного винта,
определить технологические возможности одновременной обработки сложных поверхностей двумя суппортами,
разработать технологию создания УП для станков ЧПУ с помощью систе\ \ мы Unigraphics, \ j
определить технологические особенности изготовления гребных винтов малого диаметра,
разработать технологию изготовления гребных винтов из поковок простейших форм на базе современных САПР,
выявить технологические возможности совместного использования системы Unigraphics с САП СВОП и САП ЦНИИТС,
осуществить внедрение методики создания твердотельной модели, выбора принципиальных схем обработки и технологий обработки гребных винтов с помощью системы Unigraphics в практику винтообрабатывающего производства
Методы исследования В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования При выполнении работы применены основные положения теории проектирования гребных винтов, технологии изготовления, численных методов, теории резания, теории формообразования Разработанные теоретические положения, результаты экспериментально-опытных исследований и конструкторско-технологические решения апробированы в винтообрабатывающем производстве
Научная новизна и научные результаты
Впервые разработана методика создания твердотельной модели гребного винта, базирующаяся на использовании архива данных ранее применявшихся систем автоматизированного программирования
Впервые предложена технология создания УП для гребных винтов с помощью системы Unigraphics
Разработана методика выбора технологического способа формообразования гребного винта по результатам анализа геометрии обрабатываемой поверхности
Впервые создана методика определения условий применения одновременно двух суппортов для обработки сложных поверхностей гребных винтов
Разработаны теоретические основы технологии изготовления гребных винтов из поковок простейших форм с использованием современных САПР
Практическая ценность заключается в использовании при обработке гребных винтов со сложной криволинейной поверхностью САПР высокого уровня (системы Unigraphics), что позволяет сократить сроки изготовления и повысить точность параметров изделия Предложенная в работе методика позволяет сократить время разработки и внедрения создаваемых УП для обработки гребных винтов
Рекомендуемые в диссертации мероприятия по совершенствованию технологии изготовления гребных винтов позволяют увеличить диапазон и топологию, а также объёмы механически обрабатываемых поверхностей гребных винтов, что способствует снижению ручных доводочных работ и повышению точности изготовления гребных винтов
Реализация результатов исследований В результате комплексных исследований разработаны методики создания твердотельной модели гребного винта, выбора способа формообразования сложнопрофильных поверхностей,
определения возможности обработки поверхностей одновременно двумя суппортами, технологии создания УП для станков с ЧПУ, технология изготовления гребных винтов из поковок простейших форм с помощью современных САПР и внедрены в производство в ФГУП «МП «Звёздочка» и ФГУП «НИПТБ «Онега»
Основные результаты работы используются на специализированном винтообрабатывающем производстве ФГУП «МП «Звездочка»
Личное участие автора в работе. Основные результаты работы получены лично автором, включая постановку задач исследования, создание методик, разработку алгоритмов, функциональных схем и программных средств
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на науч -технич конф Архангельской области «XXXII Ломоносовские чтения» (Северодвинск, 2003 г), «XXXIII Ломоносовские чтения» (Северодвинск, 2004 г), «XXXIV Ломоносовские чтения» (Северодвинск,
г), «XXXV Ломоносовские чтения» (Северодвинск, 2006 г), второй Междунар науч -технич конф. «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 2004 г), Междунар науч -технич конф «Информационные технологии в науке, образовании и промышленности» (Архангельск, 2005 г), науч-практич конф «100 лет Российскому подводному флоту» (Северодвинск,
г), науч -технич конф «40 лет Севмашвтузу» (Северодвинск, 2006 г )
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 публикациях Из них 10 статей, в личном авторстве 4 работы Доля автора в остальных - от 30 до 80% В изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК - 1 работа
Рис.1 Элементы гребного винта
1 - ступица, 2 - лопасть, 3 - нагнетательная поверхность лопасти, 4 -засасывающая поверхность лопасти,
- корень лопасти,
- входящая кромка, 7 - выходящая кромка, 8 - край лопасти
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и 12 приложений Работа содержит 105 страниц текста, 79 иллюстраций, 9 таблиц и список литературы из 115 наименований
Похожие диссертации на Совершенствование технологии изготовления гребных винтов с помощью управляющих программ формирования сложных криволинейных поверхностей
