Работоспособность шлифовальных кругов с наполнителями из углеродсодержащих материалов, бакелизированных в СВЧ-поле

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Таблица 3. Результаты измерения среднего расхода топлива автомобиля
Ездовой цикл Средний расход топлива, л/100 км Увеличение расхода топлива (с ГУРУ), % Увеличение расхода топлива (с ЭМУРУ), %
ГУРУ ЭМУРУ без усилителя
Городской 8,7 8,4 8,1 + 7,41 + 3,70
Магистральный 6,5 6,3 6,2 + 4,84 + 1,61
Смешанный 7,4 7,2 7 + 5,71 + 2,86
— на магистральном режиме — 1,61%.
Таким образом, эксплуатация автомобиля с ЭМУРУ экономичнее автомобиля с ГУРУ в среднем на 3,26%.
Проведенные исследования позволяют однозначно утверждать, что по потребительским качествам система усилителя рулевого управления с электромеханическим приводом превосходит гидравлический привод.
А если вспомнить о таких эксплуатационных недостатках гидравлического привода, как возможность возникновение течей в гидравлической системе- влияние ГУРУ на смежные агрегаты, например, вероятность отказа двигателя при разрыве ремня привода гидронасоса- отсутствие в системе возможности самодиагностирования и сохранения «истории ошибок" — и, особенно, высокой стоимости технического обслуживания и ремонта (с повторной заправкой системы), то целесообразность использования усилителя рулевого
управления с применением электромеханического привода, не вызывает никаких сомнений.
Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на разработку новых и совершенствование уже существующих систем электромеханического усилителя рулевого управления с целью устранения выявленных недостатков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ежов А. Е. Стабилизационный фон / А. Е. Ежов // За рулем. -2010. — № 19. — с. 50−51.
2. ГОСТ 20 306–90. Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний: Госстандарт.
— Введ. 01. 01. 1992
3. Смирнов А. А. Куда уходит бензин? / А. А. Смирнов // Семь верст. — 2009. — № 4 — с. 13−14.
COMPARATIVE ANALYSIS OF SYSTEMS OF STEERING WITH DIFFERENT TYPES OF DRIVES
© 2011
V.V. Ermakov, candidate of technical sciences, professor, head of the chair & lt-^^^•^1 equipment vehicle and electrical apparatus» S.V. Shlykov, senior lecturer of theair «Electric power supply and electrical engineering» A.V. Voroncov, applicant
Togliatti State University, Togliatti (Russia)
Keywords: electromechanical power steering- hydraulic power steering- steerage- automobile.
Annotation: a comparative analysis of the influence of power steering with the main types of drives — electromechanical and hydraulic — on the consumer characteristics of the car to identify prospects for the steering system
УДК 621. 922
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ С НАПОЛНИТЕЛЯМИ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, БАКЕЛИЗИРОВАННЫХ В СВЧ-ПОЛЕ
© 2011
Л. В. Худобин, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» Н. И. Веткасов, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Технология машиностроения» С. М. Михайлин, кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ОАО «Димитровградхиммаш»
В. В. Сапунов, аспирант Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск (Россия)
Ключевые слова: шлифовальный круг- бакелитовая связка- наполнитель- углеродсодержащий материал- сверхвысокочастотное поле- работоспособность- нагрев- скорость нагрева- качество- плоское шлифование. Аннотация: приведены некоторые результаты экспериментальных исследований работоспособности шлифовальных кругов на бакелитовой связке, содержащих наполнитель из графита литейного и бакелизированных в СВЧ-поле, при плоском шлифовании. Показано, что введение в состав формовочной смеси для изготовления шлифовальных кругов на бакелитовой связке с использованием СВЧ-энергетики до 4% графита оказывает положительное влияние на показатели работоспособности шлифовальных кругов.
4% 5
4% 5
г
Сп
а)
б)
Рис. 1. Зависимость радиальной составляющей силы P от содержания графита Сгр в ШК и скорости стола V^: материал заготовки: а — сталь ШХ15- б — сталь Р6М5- V = 35 м/с, подача на врезание S = 0,05 мм/ход, z, = 0,15 мм. 1, 2, 3 — V соответственно 5, 10, 15 м/мин
' ' к ' Г sd 7 7 пф 7 7 7 ст 77
Мониторинг продукции отечественных и зарубежных производителей абразивных инструментов (АИ) свидетельствует, что значительную долю в общем объеме производства занимают АИ, преимущественно шлифовальные круги (ШК) и сегменты, на органических термореактивных связках (чаще всего бакелитовой). Отличительной особенностью термореактивных материалов (реактопластов) является их размягчение и последующее затвердевание при нагреве, сопровождающееся выделением из нагреваемой связки низкомолекулярных продуктов (летучих веществ), которые при высоких скоростях их образования могут привести к деформации полуфабрикатов и даже к их вспучиванию. Именно это обстоятельство лимитирует скорость нагрева полуфабрикатов АИ при их термообработке, в результате чего, например, длительность операции бакелизации, выполняемой по традиционной конвективной технологии, достигает тридцати — сорока часов.
Резко повысить производительность операций термообработки полуфабрикатов АИ и других изделий на органических термореактивных связках можно путем применения технологий сверхвысокочастотного (микроволнового) нагрева. Сотрудниками Ульяновского государственного технического университета и ОАО «Димитровградхиммаш» разработаны технологии и создано оборудование для баке-лизации полуфабрикатов АИ в сверхвысокочастотном (СВЧ) поле [1, 2, 3, 4, 5]. Тем самым обеспечена возможность многократного сокращения длительности операции бакелизации и улучшения качества ШК. Поиск новых путей дальнейшего повышения производительности операций термообработки полуфабрикатов АИ на бакелитовой связке в СВЧ-поле и повышения работоспособности ШК привел к предложению
оптимизации состава формовочной смеси, предназначенной для изготовления АИ, путем введения в нее наполнителей из углеродсодержащих материалов.
В настоящей статье приведены некоторые результаты экспериментального исследования работоспособности ШК на бакелитовой связке, содержащих графитовые наполнители и бакелизированных в СВЧ-поле, при плоском шлифовании.
Для оценки эффективности плоского шлифования заготовок периферией круга на бакелитовой связке использовали перечисленные ниже критерии:
1. Объем материала, снятого с заготовки (образца) мм3:
W" =b ¦ L,"
пф
(1)
где Ь, Ьш — соответственно длина и ширина шлифуемой поверхности заготовки, мм- 2 (линейный съем металла), мм:
^& quot-пф
Пф — фактический припуск (2)
где Ня3, НП3 — высота заготовки соответственно до и после шлифования, мм.
2. Режущая способность шлифовального круга Q мм3/ (мин • мм):
Ш (3)
е_ м ^ '-
м гг *
¦Н к
где 1м — машинное время шлифования, мин- Нк — высота ШК, мм.
3. Объем рабочего слоя ШК, израсходованного за период снятия припуска Ша, мм3:
Таблица 1. Матрица планирования ПФЭ 23 по исследованию
Условия планирования Факторы
Содержание графита Врезная подача Скорость движения стола станка VCT
% м/мин м/мин
Xi X2 Хз
Верхний уровень 4 0,05 15
Основной уровень 2 0,04 10
Нижний уровень 0 0,03 5
у
у
2
0
1
3
2
0
1
3
Таблица 2. Регрессионные зависимости критериев Ру, Рг, Тк, кш, Яа от содержания графита Сгр,
врезной подачи Бвр и скорости стола Уст
Материал заготовки -сталь Критерий Уравнения регрессии № зависимости
ШХ15 ЯРО58… 62 Сила Ру Ру = 10,5 — 1,313 • Сгр + 150 • 5вр + 0,5 • Гст + + 10 • •ст (7)
Сила Р2 Р2 = 8,75 — 1,125 • Сго + 75 • 5ВВ + 0,25 • ?ст (8)
Температура контактная Тк Т К = 79 + 0,375 • Сгр + 1550 • Чвр + 4,4 • Гст — - 75 • С1р • 5вр + + 0,1 • Сгр • Гст + 70 • Чвр • Гст — 17 5. Г ¦ Ч ¦ V 1 / иво у ст (9)
Коэффициент шлифования по объему кш кш = 2,31 + 0,086 • Сгр — 13,25 • Чвр — 0,033 • Vcг (10)
Среднее арифметическое отклонение профиля Ра Ра = 0,169 + 0,014 • Сгр + 0,392 • Чвр — 0,005 • Vcт + + 0,282 • ЧБр • Vcт (11)
Р6М5 ЯРО 62. 65 Сила Ру Ру = 36,5 — 5,438 • Сгр + 400 • Чвр + 2 • VCI + + 31,25 • Сгр • Чвр + 0,388 • Сгр • Vcт + +50 • Чвв • Vcт — 11,25 • Сго • Чвв • Vcт (12)
Сила Рг Р" = 28 — 3 • Сго + 250 • ^ + V, + 0,175 • Сго • V, (13)
Температура контактная ТК ТК = 521,5 — 10,06 • Сгр — 500 • Чвр — 3,7 • Vcт + + 0,088 • Сгр • Vcт + 240 • 5Вр • Vcт (14)
Коэффициент шлифования по объему кш кш = 1,65 — 8 • Чвр — 0,013 • (15)
Среднее арифметическое отклонение профиля Ра Ра = 0,139 — 0,008 • Сгр + 0,125 • Чвр — 0,003 • VCI + + 0,128 • Чвр • Vcг (16)
|А (х)Лх- |/2(х)Лх
(4)
где В] - диаметр шлифовального круга (ШК) до обработки, мм- Н1, Н2 — соответственно нижний и верхний предел интегрирования, мм- Д (х) — уравнение, описывающее форму рабочей поверхности круга в осевом сечении.
4. Коэффициент шлифования по объему кш (по ГОСТ 21 445):
(5)
=
W" +& amp-!
в процессе правки, мм3.
0,02 0,03 0,04 мм/ход 0,06
а)
5. Шероховатость шлифованной поверхности, оцениваемая (по ГОСТ 25 142) следующими параметрами:
— среднее арифметическое отклонение профиля Яа, мкм-
— высота неровностей профиля по десяти точкам Яг, мкм-
— наибольшая высота неровностей профиля Ятах, мкм-
6. Коэффициент шлифования по составляющим силам шлифования Кр
(по ГОСТ 21 445):
(6)
где — объем изношенной части шлифовального круга
где р Р2 — соответственно радиальная и касательная составляющие силы шлифования, Н.
7. Средняя контактная температура шлифования Тк, °С.
б)
У
Рис. 2. Зависимость радиальной составляющей силы Ру от подачи на врезание 8^ и содержания графита Сгр в Шк. материал заготовки: а — сталь Шх 15- б — сталь Р6М5. V = 35 м/с, Уст = 15 м/мин, = 0,15 мм. 1, 2, 3 — круг с содержанием графита 0, 2 и 4%
соответственно
Таблица 3. Фактические значения Ша, Шм и кш при плоском шлифовании
периферией круга 1−300×40×76 14А50-НС15Б
№ серии опытов ШК (обозначение) е °вр? мм/ход V у ст& gt- м/мин Материал заготовки W уу м? мм3 Wa, мм3 кш
1 К0 0,03 5 Р6М5 182,3 133,1 1,36
2 0,05 5 175,5 145,3 1,21
3 0,03 15 175,5 139,7 1,26
4 0,05 15 168,8 149,2 1,13
5 К4 0,03 5 Р6М5 182,3 134,5 1,36
6 0,05 5 175,5 148,9 1,18
7 0,03 15 175,5 143,5 1,22
8 0,05 15 168,8 154,8 1,09
9 К0 0,03 5 ШХ15 195,3 107,2 1,82
10 0,05 5 189 118,1 1,6
11 0,03 15 182,3 111,6 1,63
12 0,05 15 182,3 121,2 1,5
13 0,03 5 195,3 115,7 1,69
14 0,05 5 189 123,7 1,53
15 К4 0,03 15 ШХ15 189 119,9 1,58
16 0,05 15 182,3 129,8 1,4
Примечание. К0, К4 — содержание графита в ШК соответственно 0 и 4%.
Сравнительные технологические испытания ШК выполняли на экспериментальной установке, смонтированной на базе плоскошлифовального станка мод. 3Е711ВФ2. Для измерения составляющих сил и средней контактной температуры создали автоматизированное рабочее место (АРМ), которое позволяет проводить настройку сценариев эксперимента, осуществлять хранение и поиск нужного сценария в базе данных, проводить сквозную калибровку измерительных каналов, измерения в реальном масштабе времени с одновременной архивацией и визуализацией экспериментальных данных, просматривать и анализировать результаты.
В качестве АИ использовали ШК на бакелитовой связке 1−300×40×76 14А50С15Б с содержанием наполнителя из графита 0, 2, 4% (масс.) (обозначения соответственно К0, К2, К4), полуфабрикаты которых были термообработа-ны (баке-лизированы) в СВЧ микроволновом поле на оригинальной опытно-промышленной СВЧ-установке.
Pz
вр
Твердость Ш К контролировали акустическим методом на приборе «Звук-203М», механическую прочность кругов проверяли на стенде «СИП-800».
Эксперименты проводили на призматических образцах длиной 45 мм и сечением 15×15 из сталей ШХ15, HRC 58 … 62 и Р6М5, HRC 63 … 65. Заготовки изготавливали из одной партии материалов, рассеивание твердости которых не превышало ± 3,5%. Перед началом каждой серии опытов партию заготовок вышлифовывали в один размер с допуском по
7 квалитету и шероховатостью Яа & lt- 1,6 мкм.
При составлении плана исследования W, W, к, R, R,
г ^ м ' а ' ш ' а' z'
R, P, P, К. Т использовали полный факторный экспери-
max y z' р к т г г
мент (ПФЭ) 2к, где «к» — число факторов.
Обработку результатов экспериментов и определение коэффициентов регрессии проводили для уровня значимости 0,95 по методике РДМУ 109−77 на ПЭВМ IBM AMD — 1600. Расчетное число параллельных опытов в серии равно 3. Усло-
вр
а)
б)
Рис. 3. Зависимость касательной составляющей силы Р7 от подачи на врезание 8вр и содержания графита Сгр в ШК: условия
см. в подписи к рис. 2
Худобин Л. В., Веткасов Н. И., Михайлин С. М., Сапунов В. В.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ …
Т
1 тг
0
Сг
1 2
Сг
3
4% 5
'-ТР ^гр
а) б)
Рис. 4. Зависимость средней контактной температуры Тк от содержания графита Сгр в ШК и скорости стола Уст:
условия см. в подписи к рис. 1
вия планирования приведены в табл. 1.
По результатам многофакторного исследования работоспособности ШК из нормального электрокорунда 14А50-НС15Б с содержанием графита от 0 до 4% получили зависимости, приведенные в табл. 2.
На первом этапе исследовали теплосиловую напряженность плоского шлифования периферией кругов на бакелитовой связке с наполнителями из графита, полуфабрикаты которых были термообработаны в СВЧ-поле. Фиксировали радиальную Ру и касательную Рг составляющие силы шлифования и среднюю контактную температуру Тк, а затем определяли коэффициент шлифования кш (зависимости (10) и (15) в табл. 2).
На основании уравнений регрессии построили зависимости сил Ру и Рг и средней контактной температуры Тк от содержания графита С^ в ШК при подаче на врезание Бвр =
0,05 мм/ход и скорости стола Уст = 15 м/мин, а также зависимости Ру Р, Тк от подачи на врезание при той же скорости стола. В качестве примеров некоторые из указанных зависимостей показаны на рис. 1 — 5.
При шлифовании заготовок из сталей ШХ15 и Р6М5 значения силы Ру уменьшались с одинаковым градиентом при любой скорости стола и подаче на врезание при увеличении содержания графита в ШК (см. рис. 1 и 2).
При шлифовании заготовок из стали ШХ15 с увеличением содержания графита в ШК от 0 до 4% Ру уменьшилась в среднем на 32% при всех скоростях стола в диапазоне от 5 до 15 м/мин (см. рис. 1, а). При шлифовании заготовок из ста-ли Р6М5 с увеличением содержания графита в том же диапазоне Ру изменялась с меньшим градиентом и при Сгр = 4% уменьшилась на 29% (см. рис. 1, б). При этом Ру растет с увеличением скорости стола независимо от содержания графита (см. рис. 1). Увеличение подачи на врезание с 0,03 до 0,05 мм/ход привело к увеличению Ру на 22% по мере увеличения содержания графита от 0 до 4% в случае шлифования заготовок из стали ШХ15 (см. рис. 2, а) — при шлифовании заготовок из стали Р6М5 на градиент увеличения Ру с изменением врезной подачи оказало влияние содержание графита: при Сгр = 0% градиент изменения Ру составил 53%, при Ср = 4% - 37,5% (см. рис. 2, б).
Увеличение подачи на врезание с 0,03 до 0,05 мм/ход привело к увеличению силы Ру на 9% (см. рис. 3). При шлифовании заготовок из стали ШХ15 на подаче 0,03 мм/ход введение
в формовочную смесь 4% графита способствовало уменьшению Рг на 32%, а при Бвр = 0,05 мм/ход — на 26% (см. рис.
3, а). При шлифовании заготовок из труднообрабатываемой стали Р6М5 введение графита мало сказалось на силе Рг (см. рис. 3, б).
Несмотря на существенное изменение абсолютных величин сил Ру и Рг, по мере увеличения содержания графита в ШК изменение коэффициента абразивного резания Кр не превышало 8%.
Введение в состав формовочной смеси графитовых наполнителей обеспечивает при шлифовании заготовок из стали ШХ15 уменьшение средней контактной температуры на 15,5 и 21% (при врезной подаче 0,03 мм и 0,05 мм соответственно), а при шлифовании заготовок из стали Р6М5 — на
8% (см. рис. 4 и 5).
При шлифовании заготовок из стали ШХ15 коэффициент шлифования по объему кш уменьшается с увеличением содержания графита в ШК, а при шлифовании заготовок из стали Р6М5 изменение содержания углерода в ШК не влияет на кш. С увеличением скорости стола с 5 до 15 м/мин коэффициент шлифования кш уменьшился на 9%, а при увеличении подачи на врезание с 0,03 до 0,05 мм/ход — на 15%.
В ходе исследований шероховатости шлифованных поверхностей фиксировали среднее арифметическое отклонение профиля Ра, высоту неровностей профиля по десяти точкам Р и наибольшую высоту неровностей профиля Р
г ^ Г Г т тах
(табл. 4). По результатам полного факторного эксперимента построили регрессионные модели (11) и (16) (см. табл. 2) для расчета значений параметра шероховатости Ра поверхностей заготовок из сталей ШХ15 и Р6М5, шлифованных кругами, содержащими от 0 до 4% графита.
Установлено, что при шлифовании заготовок из стали ШХ15 с увеличением скорости стола с 5 до 15 м/мин, как и при увеличении подачи на врезание с 0,03 до 0,05 мм/ход, увеличение содержания графита в ШК до 4% способствует уменьшению Ра на (21 … 14) % (рис. 6, 7). При шлифовании заготовок из стали Р6М5 значение Ра с увеличением содержания графита до 4% уменьшается на (12,5 … 15) %.
Аналогично параметру Яа, при увеличении содержания графита в ШК уменьшаются и другие высотные параметры микронеровностей — Р и Р.
г тах
Т
± к-
0,02 0,03 0,04 мм/ход 0,06
?
вр
а)
вр
б)
Рис. 5. Зависимость средней контактной температуры Т от подачи на врезание 8^ и содержания графита Сгр в ШК:
условия см. в подписи к рис. 2
1 2
С,
гр
4% 5
С,
гр
Рис. 6. Зависимость среднего арифметического отклонения профиля Яа от содержания графита С в ШК и скорости стола Уст
условия см. в подписи к рис. 1
0
3
Яа
0,02 0,03 0,04 мм/ход 0,06
я
вр
а)
я
вр
б)
Рис. 7. Зависимость среднего арифметического отклонения профиля от подачи на врезание 8^ и содержания графита Сгр в ШК: условия см. в подписи к рис. 2
ВЫВОДЫ
Натурными экспериментами доказано, что введение в состав формовочной смеси, предназначенной для изготовления ШК на бакелитовой связке с использованием СВЧ-энергетики, до 4% графита оказывает положительное влияние на работоспособность ШК:
1) снижается силовая напряженность плоского шлифования заготовок из сталей различного уровня обрабатываемости: при шлифовании заготовок из стали нормальной обрабатываемости ШХ15 и труднообрабатываемой стали Р6М5 радиальная сила Ру снижается на 18%- при шлифовании заготовок из стали ШХ15 касательная сила Pz уменьшается от 26 до 32% (в зависимости от значения подачи Бвр), а при шлифовании заготовок из стали Р6М5 мало сказывается на силе P —
2) средняя контактная температура Тк при шлифовании заготовок из стали ШХ15 уменьшается на 30%, а при шлифовании заготовок из стали Р6М5 — на 8%-
3) улучшается качество шлифованной поверхности: при шлифовании заготовок из обеих сталей высотные параметры шероховатости шлифованных поверхностей уменьшаются на (12 … 20) %-
4) коэффициент шлифования по объему кш во всех вариантах режимов шлифования уменьшается не более, чем на 15%.
Все указанные последствия применения графитовых наполнителей обеспечивают условия для повышения производительности обработки или способствуют улучшению качества изделий.
WORKING CAPACITY OF GRINDING WHEES WITH FILLERS FROM CARBON MATERIALS, BAKELIZED IN A MICROWAVE FIELD
© 2011
L.V. Khudobin, doctor of technical sciences, professor of the chair «Technology of machines building» N.I. Vetkasov, doctor of technical sciences, head of the chair «Technology of machines building» S.M. Mihajlin, candidate of technical sciences, general director «Dimitrovgradhimmash» V.V. Sapunov, postgraduate student
Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk (Russia)
Keywords: the Grinding wheel- bakelite bond- a filler- carbon-containing material- a superhigh-frequency field- working capacity- heating- speed of heating- quality- flat grinding.
Annotation: there are given some results of experimental investigations of working capacite of grinding wheels on bakelite bond containing filler from casting graphite and bakelitesed in a microwave field in flat grinding. It is shown tnat introduction in the structure of forming mixture for the production of grinding wheels on bakelite bond with the use of microwave power to 4% of graphite produces positive influence on the indicators of working capacity of grinding wheels.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Михайлин С. М. Работоспособность шлифовальных кругов на бакелитовой связке, изготовленных по СВЧ-технологии / С. М. Михайлин, Н. И. Вет-касов, С. В. Жданов // Вестник УлГТУ — 2005. — № 2. — С. 33 — 35.
2. Михайлин С. М. Сверхвысокочастотные технологии в производстве абразивных инструментов на бакелитовой связке/ С. М. Михайлин, А. И. Ка-пустин, С. В. Жданов // Вестник машиностроения. — 2008. — № 10. — С. 58 — 61.
3. Худобин Л. В., Михайлин С. М., Веткасов Н. И. Структура и твердость шлифовальных кругов на бакелитовой связке, термообработанных по сверхвы-сокочастотной технологии / Л. В. Худобин, С. М. Михайлин, Н. И. Веткасов // Справочник. Инженерный журнал. — 2008. — № 11. — С. 16 — 21.
4. Патент Р Ф № 2 349 688, МПК С30 В В 24 Б 18/00. Способ термообработки полуфабрикатов абразивных инструментов на органических термореактивных связках / Л. В. Худо -бин, С. М. Михайлин, Н. И. Веткасов и др.- заявл. 17. 07. 2007- опубл. 20. 03. 09, БИ № 8.
5. Патент Р Ф № 2 351 696, МПК С30 В В 24 Б 18/00. Способ термообработки полуфабрикатов абразивных инструментов на органических термореактивных связках / Л. В. Худо -бин, Н. И. Веткасов, С. М. Михайлин и др.- заявл. 07. 09. 2007- опубл. 10. 04. 09, БИ № 10.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой