![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Гидродинамика лопаточных машин и общая механика [сб. ст
.].pdfОБ ОДіШ йа НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И.А.Чечета
Как в авиационной, так к в других передовых отраслях мапчино - отроения «шроко приааняютоя высокопрочные металлы и силазш, явля - вщаеся в технологической отношонии труднодафориируешии. Ото одна ■вз причин применения в производстве уникального по силовым пара - ветра« кузвѳчно-преосового оборудования. В числе такого оборудова-
явк |
особое |
место ваннмают машины высокое короетио го деформирования, |
||
у которых |
ускорение |
подвкгным^частіаі оообщаетоа аа счет воздуха |
||
к м |
азота, |
сжатого |
в рабочей камере до 65-150 кГ /сн '. |
|
|
По сравнению о обычжчмн молотами отн машины обладают повышен |
|||
ной |
ввергоомкоотыо, |
Так, с учетом сведений, -представленіи« в |
рабо |
|
тах |
[ і ,2 ] |
, видно, |
что сродное отношение кинетической энергии |
к |
»еоу выоокозкороотной машины составляет около 1,0’кГм/кг, а то вре мя, как у обычных молотов всох-типоь это отношение находится в ди апазоне 0,1 - 0,4 кГм/кг.
Попытка дааьвейжего повышения оноргоемкостн высокоскоростных машин со сжатием рабочего газа компрессорным и установками система тически сопровождались тщательным анализом оснолшх параметров при вода манины. В частности установлено, что для высокоскоростных мо - лотов тина М7352 (ЭНЯКМАИ) дальнейшее иаравшяание запаса энергии
возможно только |
за счет повышения давления |
в рабочей камере [ 3 ] „ |
В свою очередь, |
поаы-лдке давления н камере |
jiuoer зцолно четкий |
предел экономичеоюй пелесообрагности. Этот предел находится в ди
апазоне давлений |
250 - Et 0 кГ/см^ |
[ й ] ,. |
|
|
Поиск путей повышения эвергоемкоств высокоскоростных машин |
||
ведет также, изучая энергетические |
возможности приводов, основан - |
||
них |
на сжигании |
топливных смесей С бепзо-воздувкых, газо-воздуш - |
|
ных, |
гаэокислородішх и т .п ,) . Интерес к отіш приводам обусловлен |
тем, что сравнительно |
невысокое |
пачальпое давление |
топливной смеси |
|||||
(20 - |
НО кГ/см2) после |
сжигания |
резко повышается ( в 5-7 раз в |
|
||||
зависимости |
от ряда параметров, |
обусловливающих процесо горенир). |
||||||
В результате |
оборудование, имеющее привод со сжиганием газовой |
|
||||||
омеои, |
оказывается более компактным и имеет повышенную энергоем |
- |
||||||
кость, |
ТВк, |
газовая машина ВГК-20ІІ (ХАИ) |
с запасом |
энергии |
6300 |
кГц |
||
[ 5 ] характеризуется осноиениеѵ |
знергии |
к весу 1,27 |
кГм/кг, |
что |
|
\
- ГОГ -
свидетельствует о заметном снижении энергетического балласта у ' этих машин но сравнению с высокоскоростными машинами, работающими на скатом азоте. Кроме того, машины, вішргопрнвод которых ориент ирован на сжигание газовой смеси, имеют более в.рокиѲ диапазон ре гулирования энергии. В качестве примера на рисД показано изме - иение скорости соударения ( О ) и эффективной ечергин ( Е ) в зависимости от давления в рабочей камере для разработанной в Воронѳяском политехническом институте газовой машины и выоокооко -
роотнпго молота |
NEK-8. (ВНР) |
о приводом на основе оватого азота |
||
[ б ]. Машины имеют одннаковнй |
вес ыьтаекшх частей. |
|||
В то ке время запас энергии машин с приводом на основе горе |
||||
ния газовой смеси |
исчерпывается, |
о одной |
оторонн, |
энергетической |
возможностью самого заряда, а с |
другой - |
пределом |
целесообразно |
сти предварительного сжатия газовой смеси. Следовательно, если избирать путь химического превращения экерговосителя непосредствен но в рабочей каиерѳ привода, то дальнейшее повышение эффективно.- сти оилового технологического Оборудования может быть обеспечено выбором такого энергоносителя, который отличался бы образованием в соответствующих условиях очень большого количества газообразных Продуктов при незначительном давлении подачи энергоноонтсля в ра бочую намеру привода.
Ив воех энергоносителей, ранее опробованных для привода метал лообрабатывающего оборудования, этим уоловиям наиболее полно отве чает порох. Однако из-за ряда недостатков эксплуатационного харак тера машине с пороховым приводом не нашли широкого практического применения. Внимательное изучение свойств других веществ о учетом опыта техники реактивного движения [7 ,8 ] показывает, что целый., ряд химических онстем со свойственной им в определенных условиях реакцией окисления может в рабочей камере энергопривода обеспечить
любое |
наперед |
заданное давление, легко согласуясь с |
экономической |
целесообразностью. При атом появляются условия для |
регулирования |
||
запаса |
энергии |
в очень широком диапазоне, а подача |
в рабочую каме |
ру необходимой дозы энергоносителѣ может не требовать специальной компрессорной установки, которая обеспечивала бы давление свыше 3-5 кГ/оы2
В качестве примера в числе высокоэффективных химических ои стеы можно назвать топлива, состоящие из одной жидкости, из двух жидкостей (неопморѳагирующих и самореагирующих), ив одной жидкооти и одного твердого вещества, а также твердые вещеатва. Среди них в числе окислителей могут быть жидкий кислород, перепись воде-
320
ПнеВмо- и газагидравлические
м аш ины . |
/од |
М аш ины со |
50 |
сж и га н и ем |
30 |
газ. смеси. |
М ашины Зыса- 5 козффентибных 3 то п л и ё
О
P ue . 1.
Предел экономической
целесообразности лод- ж а т и р а зо та (Воздуха) сущестбу/ощими компрес
сорными установкам и
Предел цечепоѵЗраз- н ости преддаритель-
.. ,.,у. j, ново |
с ж а ти я горю - |
\ / ' |
z a io $ °& с м е с и |
|
Предел |
|
прочности |
|
конструкции |
320 50Л, |
КГ |
Rь с м * |
Рис.2.
- юз -
•роди, азотная кислота и др ., а в числе горючего - эфиры, айкни, спирты и др.
Отсутствие необходимости иметь высокое давление подачи топ ливного заряда в рабочую каперу привода является серьезной пред - посылкой к дальнейшему опижонив энергетического балласта техно - логического оборудования и к повышению удельной энергоемкости.
С учетом сказашюГо на рас .2 представлено соотношение ыекду начальным давлением С Рн ) И максимальным давлением С Po J в рабочей камере в зависимости от типа применяемого энергопривода.
Машины, привод которых ориентирован на меньшее значение Рн характеризуется большей энергоемкости), а степень повышения дав
дѳиия |
Л |
, необходимая для расширения диапазона эффективной |
|
енергин |
до |
значений, предопределяемых |
прочностью конструкции, |
обеспечивается химическими свойствами |
топлива, регулированием ве |
личины заряда и принятым способом подачи заряда в рабочую камеру привода.
ЛИТЕРАТУР».
1.Совершенствование кузнечно-штамповочного производства. Под редакцией В.U.Камнем и К.П.Богоявленского. "Машиностроение",
Л., 1971.
2. GiLlemot Laszlo. Die Tecimoloyie der Hochgeschwindikeits Umformung. Osteur.-îtatur-WLS. und Techp,, I97i, 15, N2,iû3-ii8.
8. Солдатов П.М. Теоретический расчет энергетических параметров высокоскоростного беошаботнего молота. Труды Горы;.политехи, ип-та, т.ХХУТ, вып.ІЗ, Горький, Ю70.
Л. Гидравлические прессы. Сб.пох, редакцией ина.Б .і!.Васильева, "Машішостроеиие"', М. ,1%6.
5. Астафьев Л.Я. и др. Исследование янергопрцвода импульсной ма_шины для раскроя холодного металла. Сб."Обработка металла давлением в машиностроеніи)",вып.7, Харьков,Т97Г.
6. GiLlenlot L., lio rz a l ІЗ., GiÜem ot^ Я- Highspeed Impact design.
„A ct? techn. Acrid. - Scient, hung.“, 1969, 64, N 3-4, 259-265.
7.Паушкин П.М. Химические свойства реактивных топлив.U .,1958;■
В.Мелькумов Т.М, и др. Ракетные двигатели,"Машиностроение",М.,І9б£і
ОБРАЗОВАНИЕ ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБ РОТЛНИОННІШ
ВЫДАВЛИВАНИЕМ НА ДЕТАЛЯХ ТИНА "ПОЛЫЙ Ц'.у.ТНДГ" |
|
||
Н.М.Бородин, В.Б.Бочаров |
! |
|
|
Ефреиоз Д.Ні |
|
|
|
Существует несколько способов образования внутренних рязьб: |
|
||
метчиками, фрезами, токарной обработкой, накатка |
профильными на |
- . |
|
катнкквми, получение резьб в процессе литья. |
Воем |
этим способам |
ха |
рактерны свои преимущества и недостатки. Так, |
например, резание |
по |
рождает концентраторы напряжений, перерезаются волокна заготовки (р и о .і). Кроме того, производительность способа мала, особенно при образовании резьб в деталях больших размеров из жаропрочных нержа веющих сталей, характеризующихся повышенной вязкостью и склонно - отыо к наклепу. Это в свою очередь приводит к чаотым поломкам рез цов, фрез, При нарезании резьбы требуется обильная смазка п охлаж дение места контакта инструмента о деталью.
Самым оущественшлі недостатком является перераоанио волокон исходного материала, что резко и отрицательно влияет на прочност - яыѳ характеристики изделия (гио .2). Большие трудности возникают при образовании упорных трапецеидальных резьб больших размеров
из-за того, что |
приходится делать много проходов и часто контроли |
ровать точность |
изготовления по контргсаблпну. Кроме того, получить |
обработку . V й |
резанием практически невозможно. Поэтому дли особо |
ответственных резьбовых соединений о целью хорошего прилегания контактирующих поверхностей вводятся дополнительные терапии довод? кн абразивными пастами на специальных резьбовых чугунных тблш м х, соответствующих по профилю соединяемым деталям.
Способ образования ртэъб литьем в специальные формы известен давно. Существенным недостатком этого способа является малая проч ность гребешков резьб и их высокая хрупкость. Резьбовые пары, об
разованные |
литьем, можно применять для мало нагруженных |
механизмов |
|
или деталей |
декоративного типа. |
|
|
Требование хорошего (порядка ВО#) прилегания поверхностей вит |
|||
ков гайки и винта особенно важно |
для тлжелонагруженных |
пар, напри |
|
мер, молотовых штампов, в которых |
эти пары определяют |
межремонтные |
|
сроки. Поэтому вопрос образования |
надежных резьбовых соединений |
стоит на одном из первых мест в металлообработке. Этот вопрос ре - иаетоя в какой-то степени путем накатки внутренних и наружных резьб специальными накатниками для резьбовых пар малых диаметров -
Іб+йО ым. Преимущества данного метода образования резьб описаны в специальной литературе [~І,2,й} .
Суть нового способа образования внутренних резьбовых и вин - товых поверхностей заключается в ротационном выдавливании цилинд
рической заготовки (для деталей "полый цилиндр"), |
листовой |
заготов |
|||
ки |
для |
деталей типа |
"полый конус", "параболоид вращения" на |
матри |
|
це |
соответствующей конфигурации с резьбовой или винтовой поверх - |
||||
ноетыо |
определенного |
профиля (рис.8). |
|
|
|
|
В |
данной статье |
рассматривается выдавливание |
резьбовой |
ho - |
верхности только на детали тина "полый цилиндр". Обоснованием воэмониости получения резьбовых поверхностей на циляндричеоких дета лях послужила теория больших пластических деформаций, разработан
ная профессором Харьковокого |
авиационного |
института Алекоёевкм |
Ю.Н. |
[ 4 ] . Пинтовую или резьбовую |
поверхность |
можно рассиатривать |
как |
бесконечное криволинейное ребро и вполне можно применить уравнения, описывающие движение чаотиц металла при затекапии их в щель или пав матрицы [5 ].
|
|
|
Vo |
|
) |
r |
, 3i X |
., I |
|
|
Ѵ * = |
b |
* r * C o S - — -tV a |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ѵ х |
= |
VoL |
- s t r t |
- г — |
/ |
|
|
|
|
|
9ГК |
|
|
1— |
|
|
|
V z |
= 0 |
|
|
|
|
|
где Ѵх , Ѵу., Vz |
- |
составляющие скорости; |
Vd - скорость движения |
|||||
инструмента; h |
- |
высота резьбы; |
L |
- мгг резьбы. |
||||
Выдавливание проводилооь на |
|
ротанас-пце-аавильном стана |
СДГ-20 с двумя давильными роликами. В качества аяструыеита применя
лись |
давильные ролики, изготовленные |
из стали !Ш 5, захвлевяоЙ до |
твердости НГ-С 60+62 и отполированные |
по рабочему поясху До |
|
Ѵ '9 |
+ V IO . Матрицей, на которой |
велось выдавливание резьбы, |
являлась цилиндрическая оправкв с наружной резьбовой поверхностью, изготовленной из стали 3 х 2В8 и закаленной до твердости НЕО 29 + 61 (рис.З).
Материалом цилиндрических заготовок являлись: медь МІ, сталь ХІ8НІ0Т и алюминиевый сплав АМГб.
Диаметральный .и длинновые размеры цилиндрических заготовок были рассчитаны по методике, изложенной в работе [ б ] . Толщина
!
РйС.З.
стенки заготовки рассчитывалась по формуле!
|
|
|
|
|
с - о |
, |
D |
\ІЪг f c p nL«Z* |
|
|
( г ) |
|
|||||
|
|
|
|
|
S- SCT+ |
2. |
Ь |
Lx |
H« |
|
|
|
|
||||
где |
S |
- |
расчетная |
толшнна |
стенки |
заготовки; |
D -наружный дна - |
||||||||||
иѳтр |
оправки; |
L a- длина винтовой нитки; |
Нк |
-длина детали; |
Z* -ко |
||||||||||||
личество |
заходов |
резьбы; |
Ser. |
толщина |
стенки |
|
детали;GPk= f>a| | Lb---- |
||||||||||
і параметрический |
коаффициент, |
|
h |
- |
высота |
профиля резьбы, |
а |
и |
|||||||||
,-6 |
- ширина основания и вершин профиля |
резьбы. |
|
— |
|
||||||||||||
|
Длинновые размеры определялись по формуле: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Li (DaS |
S8) |
|
|
|
Cs) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
•D.Stl - |
St* |
|
|
|
|
|
|
||
где |
L33, |
- |
длина |
заготовки; |
D, |
-диаметр |
|
заготовки; |
D2 - |
на |
|||||||
ружный диаметр выдавленной детали; |
S», - |
принятая толщина |
заготов |
||||||||||||||
ки. |
Выдавливание внутренней резьбы на цилиндрической детали произ |
||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
водилось нахолодно за один проход при вращении |
шпинделя с |
оправкой |
|||||||||||||||
П |
- |
.С00 об/мин н продольной |
подаче |
давильных ролкков |
S |
|
= |
||||||||||
- 60 мм/мин. В качестве смазки было |
взято масло "Вапор", которое на |
||||||||||||||||
носилось |
в межвитковое пространство |
резьбовой |
|
поверхности оправки. |
Охлаадшпшрй жидкостью служила эмульсин.
Выдавливание производилось следующим образом.Заготовка I уста навливалась на матрице 3 (риг.З). Ролики 2 устанавливаются на опре деленном расстоянии от наружной поверхности цилиндрической оправки,
равной толщине стенки цилиндра, |
за вычетом величины |
упругой деформа |
|||||
ции системы станок-инструмеит-деталь, |
равной 25$ от |
толщины стенки |
|||||
цилиндра, определенной опытным путем. |
|
|
|
|
|||
Глубина врезания |
Л = |
S |
- |
I,2 5 SCT |
определяется макси |
||
мальной степенью обжатия за I |
проход для |
данного |
материала.Для рас |
||||
сматриваемого конкретного |
случая |
|
А |
= 3,5 |
мм. |
|
|
D результате контакта |
вращающейся заготовки |
н |
роликов происхо |
дит формообразопание внутренней винтовой поверхности на тонкостен ном цилиндре. Затем ролик 2 отводится в исходное, положение. Съем детали из ЛМП5 производится специальным ключом.Съем детали из ста ли ХШНІОТ оказался возможным только после подогрева ТБЙ.
|
|
|
- MB - |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выдавленный |
поЛый цилиндр о внутренней резьбовой поверх но - |
||||||||||
отью точно ооответотвовал конфигурации оправки. Полученная деталь |
|||||||||||
отнооитоя к 3-му клаооу точноотн. Чистота обработки |
по поверхностям |
||||||||||
*43" Срио.і) |
равна |
V 7, что соответствует |
чистоте |
винтовой |
поверх |
||||||
ности оправки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Макро- и микронооледования образцов, |
вырезанных |
ни детали, |
по |
||||||||
казали, что |
перерпзание водокои отсутствует. Волокна металла ориен |
||||||||||
тированы в |
направлении |
движении ролика. Ротационное |
выдавливание |
при |
|||||||
водит к упрочнению поверхностных слоев детали |
к, |
как |
следствие, |
к |
|||||||
повышению твердости о одновременным |
повышением предела текучести |
и |
|||||||||
прочности, |
что особенпо важно для ходовых винтов, |
работающих в |
пы |
||||||||
левых оредах. Резьбы, |
процесс формообразования |
котирых шел |
при |
оп |
|||||||
тимальных значениях уоилий давления и степенях |
деформаций, |
не вы - |
|||||||||
ходящих за пределы рекомендованных для дойного |
материала, |
в коррози |
|||||||||
онном отношении стойки |
к агрессивном |
ерзгг.н. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
В Ы В О Д |
I.! |
|
|
|
|
|
|
|
1. Предложенный способ ооразоваг.ия резьб |
можно применить |
для |
получения резьбы любой конфигурации на деталях вращения, диаметр и длина которых иогут быть ограничены только возможностями давильного
отанка. |
л- |
|
2. Производительность способа по |
оравпению о образованием резьб |
|
точением или фрезерованием возрастает |
в 00-50 раз. |
|
8. 8а счет правильного ведения процесса ротационного выдавлива |
||
ния детали о резьбой и,следовательно, |
за счет получения |
оптимальной |
глубины наклепа, повиша .-тся работоспособность-резьбовой |
пары. |
й. Ориентированное иапюав-леиие во локон по. конфигурации профиля резьбы повышает надежность резьбовой пары особенно для тяжелонагру-
женных |
частей механизмов. |
|
|
|||
|
5, |
Практически исключается контроль параметров резьбы. |
||||
|
6. |
Изготовление |
рзоьби не сопровождается потерей |
материала в |
||
отход. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
Ï, |
Шнейдер К Г . Холодная беештамповая обработка |
металлов давле |
||||
|
|
нием, |
Машиностроение, 1967. |
|
|
|
2. |
Іитницкий |
С.И., |
Андрейчиков О.С. Инструмент для |
накатывания |
||
|
|
резьб |
в отверотиях.Станки и инструмент, |
№ ІО, 1965. |
. ftr'
3, Данилов Б.Ф. Накатывание внутренней резьбы,' "Машиностроение",
£0, 1965.
А.Алексеев Ю.ІІ. Вопросы плаотичеокого течение металлов, Из~во
ХГУ, 1958,
5, Бородин Н.М., Лимберг Э.А., Щорбина В.А. ‘Георѳтичёокий анализ процзсса выдавливания ребер па тонкостенных оболоч ках. Сб. "Обработка металлов давлением в машино - ■строении". Из-во ХГУ №7, |970 .
6. Бородин II.М., Бочаров В.Б. Расчет параметров заготовки для ротационного выдавливания деталей типа оболчек вращения с ребрами и деталей Типа "поЛый цилиндр" оо шлицами. Об."Гидродинамика лопаточіых машин и общая механика" . й I, ВПИ, Воронеж, 1971,