АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СБОРНЫХ ЧАШЕЧНЫХ РЕЗЦОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЕСНЫХ ПАР

Енин Е.В., студент гр. ЭЛ-12с, evdok197191@gmail.com,

Полупан И.И., канд. техн. наук, преподаватель кафедры специальностей технического и социально-экономического профиля, ivan_polupan@mail.ru, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, Россия
Аннотация. Предложена усовершенствованная конструкция сборного чашечного резца для обработки колесных пар, позволяющая повысить жесткость крепления пластины в радиальном направлении. Проведен анализ динамической устойчивости предложенной конструкции сборного инструмента. Представленный метод крепления пластины даст возможность увеличить эффективность обрабатывания колесной пары посредством уменьшения числа поломок режущей пластины.

Ключевые слова: сборный чашечный резец, колесная пара, динамическая устойчивость, критерий Найквиста, запас устойчивости.
Введение.

Восстановление профиля колесных пар на колесотокарных станках представляется сложной технологической операцией, которая характеризуется сравнительно невысокой производительностью, а также рядом отличительных черт.

Для процесса обточки колес свойственно колебание в широком спектре припуска, твердости обрабатываемой поверхности [1]. В зависимости от типа дефекта профиля колесной пары глубина резания способна доходить до 14–16 мм, а твердость обрабатываемой поверхности – вплоть до 900 НВ и более.

Кроме того, колесо имеет сложный фасонный профиль, что приводит в процессе обработки к изменению угла контакта режущего инструмента с деталью от 0 до 105°, т. е. ширина среза может в определенный момент достигать 27,5 мм.

Перечисленные факторы, и их изменение в процессе обработки приводят при работе с заранее запрограммированным режимом к сложным колебаниям тепловой и силовой нагрузок на инструмент,

что влечет за собой преждевременный выход инструмента из строя из-за выкрашиваний и поломок режущей пластины, а также пластических деформаций или разрушения элементов механического крепления [2, 3].

---

Цель.

Целью работы представляется исследование, а также анализ динамических характеристик конструкций сборных чашечных резцов с целью восстановления профиля колесных пар.
Материал и методика исследования.

С целью повышения эффективности обработки колесных пар были выполнены аналитические исследования сборных инструментов, применяемых при их обработке. В работе исследовалась конструкция сборного чашечного резца, которая применяется в локомотивном депо и показанная на рис. 2, а.

Крепление режущей пластины 3 в исследуемой конструкции осуществляется прижатием сверху с помощью болта 6, а упорная часть режущей пластины 3 контактирует с упорной частью оправки 2. Прижатие болта 6 осуществляется с помощью шайбы 4 и гайки 5.

Недостатком приведенной конструкции считается отсутствие надежного базирования режущей пластины по цилиндрической поверхности отверстием в радиальной составляющей оси координат.

Для устранения приведенного недостатка была предложена улучшенная конструкция сборного чашечного резца [4], показан-



Рисунок 2 – Базовая (а) и усовершенствованная (б) конструкции сборного чашечного резца
ная на рис. 2, б, которая состоит из державки 1, оправки 2, режущей пластины 3, упругой разрезной втулки 4, болта 5, гайки 6. Торцовая поверхность цилиндрического выступа оправки выполнена конически а также контактирует с конической составляющей упорной разрезной втулки, обратная сторона которой контактирует вместе с торцовой частью головки болта. Оправка прижимается к державке при помощи гайки 6.

Для определения запаса устойчивости исследуемых базовой и усовершенствованной конструкций сборного чашечного резца для восстановления профиля колесных пар авторами данной работы использовался критерий Найквиста [5].

Амплитудно-частотно-фазовые характеристики (АФЧХ) упругой системы сборного чашечного резца базовой и усовершенствованной конструкций представлены на рисунке 3.
Результаты исследования.

Как показал анализ АФЧХ базовой конструкции сборного чашечного резца

---

, длина отрезка на отрицательной оси Re₀(W_и^Y(i)) на участках обработки 1 и 2 равен Re₀(W_и^Y(i))=1,3·10-7.

Для усовершенствованной конструкции сборного чашечного резца, АФЧХ которого показаны на рисунке 3, б, имеем: для участка 1 – Re₀(W_и^Y(i)) = 1,8·10-8, а для участка 2 – Re₀(W_и^Y(i))=1,9·10-8.

В результате, получаем повышение запаса устойчивости ди-намической системы сборного чашечного прибора при восстановлении колесных пар на участке восстановления 1 (восстановление по



а) б)

Рисунок 3 – АФЧХ упругой системы сборного чашечного резца базовой а) и усовершенствованной б) конструкций
кругу катания) – в 7,2 раза; на участке восстановления 3 (переход от галтели к реборде) – в 6,8 раза.


Выводы.

Использование улучшенной конструкции сборного чашечного инструмента путем введения в конструкцию упругой разрезной втулки позволило увеличить жесткость крепления пластины в радиальной составляющей оси координат.

Теоретические изучения динамических характеристик базовой, а кроме того, и улучшенной конструкций сборного чашечного устройства демонстрируют повышение запаса устойчивости конструкции сборного инструмента в 6,8-7,2 раза.
Список использованных источников

1. Экономическая оптимизация процесса восстановления профиля поверхностей катания колесных пар обточкой после отжига их при нагреве токами высокой частоты / М. М. Машнев, В. В. Диденко, А. П. Шифман, И. А. Иванов, А. Д. Алешин // Конструкционно-технологическое обеспечение надежности подвижного состава : сборник научных трудов. – Ленинград : ЛИИЖТ, 1985. – С. 48–53.

2. Сборный твердосплавный инструмент / Хает Г. Л., Гах В. М., Гузенко В. С. и др. – М. : Машиностроение, 1989. – 256 с.

3. Остафьев В. А. Расчет динамической прочности режущего инструмента / В. А. Остафьев. – М. : Машиностроение, 1979. – 168 с.

4. Патент 32230, Украина, МКИ В23В 27/16. Режущий инструмент / Гузенко В. С., Полупан И. И. – Опубл. 12.05.2008, Бюл. № 9.

5. Бессекерский В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бессекерский, Е. П. Попов. – М. : Профессия, 2007. – 752 с.

---

ANALYSIS OF DYNAMIC STABILITY OF COLLAPSIBLE CUP-TIP TOOLS FOR WHEEL PAIRS PROCESSING

Enin E.V., Polupan I.I.

Annotation. The improved construction of collapsible cup-tip tool for wheel pairs processing has been offered, allowing to increase the in the plate in the radial direction. Dynamic stability analysis by offered construction of collapsible cup-tip tool has been conducted. The fixing method has been offered, it will allow the efficiency rise of threatment of wheel pairs in way of cutter decrease plate breakage.

Key words: collapsible cup-tip tool, wheel pair, dynamic stability, Nyquist criterion, stability margin.

---

Смотрите также файлы

• Проектирование учебного занятия по английскому языку на основании примерной рабочей программы по предмету.docx

• Курсовая работа. Теоретические основы дошкольного образования (ДО).pdf

• И. И. Ползунова др. 38. 02. 01. 02. Пз утверждаю зав кафедрой М. В. Бедина Анализ доходов и расходов организации на примере экономического субъекта Пояснительная записка.pdf

• Что такое доброта.docx

• 4, гк жить станет лучше, жить станет веселее Прожиточный минимум повысили.doc