1 Техніко-економічне обґрунтування магістерської кваліфікаційної роботи
Сутність технічної проблеми та огляд існуючих технічних рішень
В сучасному машинобудуванні все більшого поширення набувають методи підвищення міцності та зносостійкості деталей машин за допомогою поверхневого пластичного деформування (ППД), але при цьому вибір обладнання досить обмежений. Наявні на ринку пристрої володіють цілим рядом недоліків, найпоширеніші з яких: великі габарити, необхідність переобладнання верстатів та іншого устаткування, складність або неможливість регулювання режимів роботи даних пристроїв а також їх дорожнеча. Метою роботи є створення компактного пристрою для поверхневої пластичної обробки, що можна встановлювати у стандартні кріплення верстатів без їх переобладнання, з можливістю регулювання частотних та силових параметрів та з конкурентною ціною.
До основних видів пристроїв для ударної обробки відносяться такі: з кулачковим механізмом та підпружиненим ударником; вібраційні ексцентрикові зміцнювані; зміцнювачі на основі переобладнаних пневматичних відбійних молотків; гідравлічні пристрої з генераторами імпульсів.
Вібраційні ексцентрикові та інерційні зміцнювачі відрізняються тим, що інструменту надають вимушені коливання з частотою обертання ексцентрикової маси. Інерційні зміцнювані для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей однотипні, ударний інструмент при обертанні ексцентрикової маси здійснює коливальний, зворотно-поступальний або круговий рух – залежно від того,перпендикулярна або паралельна вісі пружного елемента вісь обертання ексцентрикової маси. Недоліками даної конструкції є те, що хоч регулювання присутнє, але воно досить складне, а також дані пристрої також мають досить великі габарити та низьку частоту.
Пристрої з кулачковими механізмами відрізняються тим, що ударник виконує зворотно поступальний рух за рахунок дії на нього кулачка, що в свою чергу приводиться в рух за допомогою двигуна. Перевагами даного
пристрою є досить велика сила зміцнення, але недоліки в тому, що за рахунок використання окремого двигуна даний пристрій має досить великі габарити та масу, також через використання кулачкового механізму досить обмежена частота роботи, та відсутнє регулювання.
Пристрої на основі пневматичних відбійних молотків - це пристрої які створюються як правило на підприємствах яким потрібно швидко та з мінімальною кількістю витрат виконати поверхневу ударну обробку невеликої кількості деталей. Перевагами таких пристроїв є відносна дешевизна (особливо при наявності необхідного обладнання на підприємстві), висока частота обробки, можливість з мінімальною кількістю переобладнань установки в стандартні різцетримачі. Недоліками є те, що енергія зміцнення є досить малою, а також складність регулювання сили удару.
Гідравлічні гідропневматичні пристрої із вбудованими генераторами імпульсів – це пристрої, що використовують в ролі енергоносія гідравлічну рідину яка подається із стаціонарної насосної станції. Ці пристрої мають найбільшу кількість переваг перед аналогами, основні з яких: висока енергія зміцнення, висока частота роботи з можливістю її регулювання, вища надійність та низька відносно енергії удару маса . Недоліками присутніх на ринку пристроїв є те, що вони, як правило, мають великі розміри за рахунок використання габаритних генераторів імпульсів, складність регулювання сили удару, а також складність або неможливість монтажу на стандартних верстатах.
Детально про існуючі пристрої для деформаційного зміцнення деталей описано в розділі 2.
Як базовий варіант-аналог найбільше підходить гідропневмоударник з генератором механічних імпульсів на основі патенту РФ №2090342. Даний аналог має такі параметри: Енергія удару (максимальна) 100..200 Дж, тиск рідини 16 МПа, регулювання частоти 3..40 Гц, потужність гідронасоса 18 кВт, маса 95 кг, габарити 220х950х295, закріплення у верстаті методом заміни стандартного різцетримача. З незначними змінами в конструкції ціна може варіюватись від 20 тис. до 25тис. грн. це також є вагомим фактором у виборі даного пристрою оскільки його західні аналоги мають на порядок вищу ціну.