Введение к работе
Актуальность темы. Существующая технология производства стальных автомобильных колес предполагает изготовление комплектующих деталей (обода и диска) методом холодной листовой штамповки и их последующей сборки, сварки, окраски. Операция сборки производится без учета дисбалансов деталей. Неуравновешенность колес может быть вызвана различными причинами, в частности конструкторским дисбалансом, неоднородностью физико-механических свойств и разнотолщинностью листового проката, погрешностями изготовления. В результате в ряде случаев значение главного вектора дисбаланса стального колеса превышает допустимое значение, установленное в конструкторской документации. Для стальных колес в зависимости от размера допустимая статическая неуравновешенность составляет 1500…2500 гмм. Экспериментальные исследования на производстве показали, что около 0,5 % стальных колес имеют дисбаланс, превышающий допустимое значение. Для серийного производства с программой выпуска более одного миллиона колес в год убытки, связанные с утилизацией такой продукции, являются весьма существенными. Кроме того, значительный дисбаланс стального колеса в ряде случаев при сборке с шиной приводит к снижению эксплуатационных показателей ходовой части автомобиля. Поэтому задача минимизации дисбаланса стальных колес на стадии их изготовления (сборки) является актуальной.
Объект исследования – технология сборки стальных колес для пневматической шины с глубоким неразборным ободом и методы обеспечения допустимого уровня дисбаланса.
Предмет исследования – совершенствование технологии изготовления стальных колес, направленное на снижение дисбаланса в процессе сборки.
Целью диссертационной работы является снижение динамической неуравновешенности стальных колес легкового автомобиля путем пространственно-ориентированной селективной сборки диска и обода с учетом значения и угла их дисбалансов.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:
1 Провести анализ технологии производства стальных колес и факторов, влияющих на появление неуравновешенности.
2 Разработать технологический процесс пространственно-ориентированной селективной сборки обода и диска стального колеса с учетом их дисбалансов.
3 Теоретически обосновать возможность снижения динамической неуравновешенности стального колеса путем пространственно-ориентированной селективной сборки.
4 Разработать методику определения границ групп сортировки деталей по значению их дисбалансов при пространственно-ориентированной селективной сборке стального колеса.
5 Исследовать математическую модель колебательной системы установки для определения статической неуравновешенности у деталей стальных колес.
6 Внедрить предлагаемый процесс сборки при производстве стальных колес и обосновать его технико-экономическую эффективность.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений технологии машиностроения, теоретической механики и методов математического анализа.
Экспериментальные исследования базировались на современных методах математической статистики и теории вероятности с использованием пакетов Solid Works, COSMOS Works, MathCAD, MSExcel, Model Vision Studium.
Научная новизна:
1 Разработан технологический процесс пространственно-ориентированной селективной сборки стальных автомобильных колес с учетом значения и угла дисбалансов обода и диска и доказано, что при его применении обеспечивается снижение динамической неуравновешенности колеса.
2 Разработана методика определения границ групп сортировки деталей при пространственно-ориентированной селективной сборке колес с учетом значений их дисбалансов.
3 Предложена методика определения параметров неуравновешенности диска и обода колеса на основе способа балансировки в режиме малых угловых колебаний и определены параметры установки для ее реализации.
Практическая ценность:
1 Применение предлагаемой пространственно-ориентированной селективной сборки позволило снизить неуравновешенность стального колеса в процессе его производства и обеспечить допустимый уровень его остаточного дисбаланса.
2 Применение методики определения границ групп сортировки деталей стального колеса в зависимости от значения дисбаланса при селективной сборке для условий серийного производства на Тольяттинском заводе стальных колес позволило рациональным образом осуществить предлагаемую технологию сборки без существенного увеличения себестоимости изготовления колеса.
3 Предлагаемый метод определения дисбаланса обода и диска стального колеса и разработанная установка для его реализации позволяют в условиях серийного производства с необходимой производительностью осуществить разделение деталей на группы и реализовать селективную сборку колес.
Реализация и внедрение результатов. Предлагаемая технология сборки и установка для определения дисбаланса ободьев и дисков внедрены на Тольяттинском заводе стальных колес (ТЗСК), что позволило уменьшить величину статической и динамической неуравновешенности стальных колес на этапе их изготовления.
На защиту выносятся:
1 Результаты исследования основных причин появления динамической неуравновешенности стальных колес в процессе производства.
2 Технологический процесс пространственно-ориентированной селективной сборки стальных колес, позволяющий уменьшить их неуравновешенность.
3 Результаты теоретического исследования влияния пространственно-ориентированной селективной сборки на статическую и динамическую неуравновешенность стальных колес.
4 Математическая модель, результаты исследования динамики колебательной системы установки для определения дисбаланса деталей колес.
5 Результаты проектирования элементов установки для определения статической неуравновешенности обода и диска в условиях серийного производства.
6 Результаты экспериментальных исследований статической неуравновешенности стальных колес, проведенных в условиях производства, подтверждающие эффективность предложенного метода пространственно-ориентированной селективной сборки стальных колес.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2008); II Международной научно-практической конференции «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управления CAD/CAM/CAE/PDM» (Пенза, 2008); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2010); Международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и устройств» (Пенза, 2010); Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2011).
Публикации по теме. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 печатные работы в журналах, рекомендованных ВАК; 2 печатные работы без соавторов. Получен патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 96 наименований и приложений. Работа изложена на 115 страницах основного текста, содержит 16 таблиц и 44 рисунка. Общий объем диссертации составляет
169 страниц.
Похожие диссертации на Снижение неуравновешенности стальных автомобильных колес путем пространственно-ориентированной селективной сборки
