Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие современной полиграфической техники предъявляет возрастающие требования к качеству продукции, выпускаемой целлюлозно-бумажной промышленностью. Для выполнения этих требований необходимо применение высококачественных бумагоделательных машин. Поэтому разработка нового оборудования и совершенствование технологических методов, обеспечивающих высокую производительность и качество обработки деталей бумагоделательных машин, является важной народнохозяйственной задачей.
В первую очередь это относится к оборудованию, используемому в процессе обработки, при которой формируется поверхностный слой формообразующих деталей, определяющих эксплуатационные свойства машины в целом. Особенно актуальна эта задача при обработке рабочих поверхностей гуммированных валов бумагоделательных машин. От качества изготовления валов и их износостойкости зависит качество выпускаемой бумаги по таким показателям, как равномерность и однородность, гладкость и другие, а также производительность машин, определяемая скоростью схода бумаги и временем простоев, связанных с заменой гуммированных валов.
В отечественной и зарубежной литературе практически отсутствуют систематизированные сведения о механической обработке валов, покрытых различными марками резины. В тоже время практика механической обработки требует применения оборудования, инструмента и рациональных режимов для изготовления гуммированных валов. В этой связи разработка оборудования для высокопроизводительной механической обработки гуммированных валов на базе новых технических решений представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую существенное значение для развития страны.
Цель работы. Повышение производительности механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, обеспечивающей требуемое качество обработанных поверхностей путём разработки и исследования новых конструкций технологического оборудования.
Задачи исследования. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследований диссертационной работы:
-
Исследовать особенности процесса механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин;
-
Определить недостатки существующего оборудования, инструмента и технологической оснастки, применяемого для механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин;
-
Разработать математическую модель описания поведения резины в зоне резания;
-
Разработать методику силового анализа при взаимодействии резца с неметаллическим материалом;
-
Разработать высокопроизводительное оборудование, инструмент и технологическую оснастку для механической обработки гуммированных валов бумагоделательных машин;
-
Выполнить экспериментальные исследования разработанного оборудования, инструмента и технологической оснастки.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является механическая обработка гуммированных валов бумагоделательных машин. Предметом исследования является оборудование для точения и шлифования формообразующих поверхностей валов бумагоделательных машин и технологический процесс применения данного оборудования.
Методы исследования. Теоретические методы исследования базируются на теориях механизмов и машин, теоретической механики, технологии машиностроения, теплофизики, резания и шлифования, а также на методах математического исследования, научного планирования эксперимента и обработки результатов экспериментального исследования. Расчётные исследования проведены с применением средств вычислительной техники по разработанным автором программам. Экспериментальные исследования выполнены в лабораторных условиях с помощью с помощью метрологически обеспеченного специализированного контрольно-измерительного оборудования.
Достоверность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкциях экспериментальных образцов оборудования для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, экспериментальной проверкой в лабораторных условиях.
На защиту выносятся разработанное специальное оборудование для механической обработки гуммированных валов точением и шлифованием, теоретические и расчетные исследования разработанного оборудования, научно-обоснованные рекомендации по внедрению разработанного оборудования и обеспечению качества обработанной поверхности гуммированных валов бумагоделательных машин.
Научная новизна заключается в следующем:
-
Разработана математическая модель для описания поведения резины в зоне резания;
-
Разработана методика силового взаимодействия лезвия резца с неметаллическим материалом;
-
Разработано специальное оборудование для точения и шлифования гуммированных валов, позволяющее повысить качество обработанных поверхностей и производительность процесса механической обработки;
-
Разработаны технологический процесс изготовления гуммированных валов с применением созданного оборудования и структура САПР технологического процесса механической обработки гуммированных валов;
-
Разработаны научно-обоснованные рекомендации по выбору рациональных режимов резания, обеспечивающих производительную обработку.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты позволили разработать технологическое оборудование для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, обеспечивающее необходимые требования к деталям на стадии предварительной и окончательной обработки.
Разработаны конструкции инструмента, позволяющие вести обработку с использованием разработанного оборудования.
Практическая полезность результатов подтверждена девятью патентами РФ на полезную модель и двумя свидетельствами на регистрацию программ ЭВМ.
Реализация результатов. Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций оборудования для обработки гуммированных валов бумагоделательных машин, в ФГБОУ ВПО «ИжГТУ», а также в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности «Металлообрабатывающие станки и станочные комплексы».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7-ой выставках-сессиях инновационных проектов студентов и молодых ученых (г. Ижевск, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 г.г.); на научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении» в рамках научно-технического форума с международным участием «Высокие технологии – 2005» (г. Ижевск, 2005 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» (г. Ижевск, 2008 г.); на электронной научно-технической конференции «Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчёт и технологии ремонта и производства» (Российская Академия Естествознания); на 13-ой Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2011 г.); 4-ой Международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (г. Липецк, 2011 г.); на 12-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки» (г. Москва, 2011 г.); на 6-ой Всероссийской конференции-семинаре с международным участием «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы» (г. Самара, 2011 г.).
Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре ФГБОУ ВПО ИжГТУ «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 научных статей (в том числе три статьи в журналах, включенных в перечень ВАК); получено девять патентов на полезные модели, два свидетельства о регистрации программ ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы. Диссертационная работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 118 наименований.
