Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Влияние стыков на тепловое состояние станка

Диссертация: Влияние стыков на тепловое состояние станка
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Неравномерность нагрева узлов, несущей системы станка приводит к изменению относительного положения инструмента и заготовки, в следствии чего возникают погрешности размера и формы. Если размерные погрешности легко компенсируются настройкой станка во время работы, то погрешности формы устранить не всегда возможно. Поэтому повысить точность обработки можно только при всестороннем изучении тепловых… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ, СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ДЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
    • 1. 1. Экспериментальные исследования температурных полей и температурных деформаций металлорежущих станков
    • 1. 2. математическое моделирование ТП и ТД МС. и. Исследования тепловых характеристик стыков
    • 1. 4. Микрогеометрия поверхностей, полученных механической обработкой
    • 1. 5. исследования механических свойств стыков
    • 1. 6. цель и задачи работы
  • ГЛАВА 2. КОНТАКТ ПОВЕРХНОСТЕЙ. ПОЛУЧЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
    • 2. 1. Основные допущения, принятые при построении модели контакта двух поверхностей
    • 2. 2. контакт шероховатых поверхностей без учёта волнистости. 38 2.2.1 .Математическое ожидание числа фактических контактов в шероховатом слое
      • 2. 2. 2. Математическое ожидание размера фактической площадки контакта
      • 2. 2. 3. упругие свойства шероховатого слоя
    • 2. 3. контакт волнистых поверхностей покрытых шероховатым слоем
    • 2. 4. контакт-выступов шероховатого слоя с учётом волнистости
    • 2. 5. расчет параметров механического контакта поверхностей, выбор модели теплопроводаости стыка,
    • 2. 6. определение теплопроводности стыков. 62 2.6л .Теплопроводность дискретного контакта двух полупространств
      • 2. 6. 2. теплофизические свойства волнистого и шероховатого слоя, влияние геометрии контактирующих выступов на контактное сопротивление
      • 2. 6. 3. Ограниченность размеров контактирующих деталей
      • 2. 6. 4. теплопроводимость внутристыкового зазора. 75 2.6.5.экспериментальная проверка адекватности модели тепловых характеристик сопряженных поверхностей
      • 2. 6. 6. термосопротивление стыка через теплоизолирующие материалы
      • 2. 6. 7. Анализ тепловой проводимости стыков
    • 2. 7. выводы
  • ГЛАВА 3. АДАПТАЦИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ К РАСЧЁТУ КОНСТРУКЦИЙ. СОДЕРЖАЩИХ СТЫКИ. зд. Принцип учёта теплоброводймосш механических соединений в расчетной схеме метода конечных элементов
    • 3. 2. Структура программного комплекса для расчётов температурных полей конструкций, содержащих стыки. з. з Апробация
      • 3. 3. 2. Контаюп пластин по грани
      • 3. 3. 3. Контакт пластины и стержня 104 З. ЗЛКонтакт двух пластин и двух стержней 105 3.3.5Контакт двух стержней 106 3.4.ВЫВОДЫ
  • ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СТЫКОВ НА ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ СТАНОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
    • 4. 1. шпивдель на тешоизолированных опорах 109 4.1д.описание стенда. 109 4.1.Моделирование тепловых процессов, протекающих в шпиндельном узле, из
    • 4. 2. ТЕМПЕРАТУРНОЕ поле планшайбы ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНОГО станка (мод. 1532.)
    • 4. 3. выводы
    • 5. 0. СН0ВНЫЕ
  • ВЫВОДЫ

Влияние стыков на тепловое состояние станка (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время в станкостроении наметилась тенденция к росту энергонасыщенности оборудования, которая вызвана повышением универсальности (концентрацией операций, осуществляемых на одном рабочем месте), интенсификацией технологических режимов, увеличением доли станков с ЧПУ.

В связи с этим всё возрастающую роль в формировании точности обработки начинают играть температурные деформации станка. Их доля, как показали отдельные исследования, может составлять 40−70% в общей погрешности обработки. Одновременно, тепловыделение влияет на работоспособность отдельных узлов, приводя к изменению натяга в подшипниках, задирам в направляющих из-за потери несущей способности и т. п.

Температурные деформации станков носят сложный пространственно-временной характер и зависят от большого числа факторов: расположения и мощности источников тепла, конструктивного исполнения и режимов работы станка, условий охлаждения в цехе.

Неравномерность нагрева узлов, несущей системы станка приводит к изменению относительного положения инструмента и заготовки, в следствии чего возникают погрешности размера и формы. Если размерные погрешности легко компенсируются настройкой станка во время работы, то погрешности формы устранить не всегда возможно. Поэтому повысить точность обработки можно только при всестороннем изучении тепловых процессов, протекающих в станке.

Решить эту задачу на этапе проектирования помогает математическое моделирование термоупругих характеристик конструкции, для которого широко используется метод конечных элементов. Моделирование станков, особенно на этапе проектирования, носит многовариантный характер и связано с большим объёмом вычислений. Для их сокращения объект разбивают на подсистемы. Естественными границами для такого разбиения являются сопряжения деталей и узлов (стыки).

Моделирование теплового состояния станков связано с большим числом неопределённых факторов. Существенным и, в то же время, мало изученным является влияние стыков на тепловое состояние станка. Стык двух поверхностей обладает термическим сопротивлением, причиной которого является отличие фактической и номинальной площади контакта. Однако, традиционный набор конечных элементов, используемых для расчёта температурного поля, не позволяет моделировать конструкции, содержащие стыки. Это обстоятельство сдерживает исследования по использованию стыков и теплоизолирующих материалов для формирования благоприятного температурного поля.

Обилие металлических стыков и стыков с применением композитных материалов, обладающих теплоизолирующими свойствами, изменяет картину движения тепловых потоков в конструкции. Пренебрежение термическим сопротивлением стыков приводит к ошибкам в прогнозировании тепловых полей и деформаций станка, его узлов.

5.0СН0ВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1 .Определение термосопротивления стыка двух поверхностей связано с нахождением геометрических параметров контакта: ожидаемого числа и размеров площадок контакта в плоскости стыка. Разработанная модель упругих свойств стыка позволяет установить зависимость между перечисленными параметрами и микрогеометрией поверхностей, свойствами материала, давлением в стыке. Связь между микрогеометрией поверхности и видом механической обработки даёт возможность на этапе проектирования прогнозировать величину термосопротивления стыка, и, следовательно, принимать более обоснованные проектные решения.

2 .Численное экспериментирование с упругой моделью стыка показало: распределение пятен фактического контакта внутри контурной площадки и распределение контурных пятен внутри геометрических площадок контакта с достаточной точностью можно считать равномерным, а положение площадки контакта на поверхности выступа — подчиняющимся закону равной вероятности.

3.По результатам математического моделирования термосопротивления стыков было установлено, что:

• для всех типов механической обработки с увеличением класса шероховатости поверхности величина термосопротивления стыка снижается;

• с увеличением нагрузки на стык возрастает роль волнистого слоя в формировании термосопротивления стыка, роль шероховатого слоя снижается;

• среда, заполняющая стык, существенное влияет на величину его термосопротивления, например, при заполнении сухого стыка маслом его термосопротивление уменьшается в 2−5 раз;

• существует зависимость термосопротивления стыка от типа обработки поверхностей контакта.

4.Применение разработанных конечных элементов, моделирующих сосредоточенные термосопротивления, в значительной степени облегчает практическое применение модели, так как упрощает подготовку исходных данных и сокращает время выполнения расчётов в результате: снижения размерности глобальной матрицы теплопроводности за счёт использования более крупной конечноэлементной сетки при описании стыковиспользования одного и того же подхода для описания металлических стыков поверхностей, полученных механической обработкой, и стыков через теплоизолирующие вставки.

При этом незначительно снижается разреженность глобальной матрицы теплопроводности.

5.Расчёты температурных полей конструкций показывают, что стыки приводят к увеличению неравномерности нагрева деталей, образующих контактную пару: наблюдается общее повышение температуры наиболее нагретой детали, а температура детали принимающей тепло снижается.

6.Полученная в работе зависимость между изменением температуры контактирующих поверхностей и величиной термосопротивления стыка позволяет целенаправленно использовать заполнители внутристыковых полостей с разными тегшопроводящими свойствами для управления температурным полем конструкции.

7 .Наиболее сильно влияние стыков на температурное поле проявляется в узлах, функционирование которых связано с интенсивным тепловыделением: коробки скоростей, шпиндели, направляющие. Перепад температуры в плоскости стыка прямо пропорционален плотности теплового потока, которая в этих узлах достаточно высока.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Андрианова И, А, Уменьшение тепловых деформаций торцешлифовадышх станков. Автореф. дисс. к. т. н., Москва, МОСС1АШТШ, 1У54, 17 С.
  2. Батик IILM. Макрогеометрия деталей машин. Москва, «Машиностроение», 1973,344 с.
  3. Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твёрдых тел. Москва, Машиностроение 1УЬё, э43 с.
  4. .Т. Влияние нагрева шлифовальных станков на точность их раооты. «Станки и инструмент' 1УМ, N 4 с. 9−12,
  5. .М. Исследование рассеивания температурных смещений рабочих органов отделочно-расточных станков. Металлорежущие станки. Киев, Техника, 1979, вып. 7, с. 30−34.
  6. Н.С., Рыжик И, М. Таблицы интегралов, сумм рядов и произведений. Москва, Физматгиз, 1963, 11UU с.
  7. Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. Москва. Ali СССР 1948, 728 с. 1. J. S
  8. С.А. Оценка технического состояния подвижных рабочих органов многооперационных станков по траекториям движения. Автореф. дисс. к. т. н. Москва, МВТУ, 1982, 17 с.
  9. Н. Б. Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. Москва, Машиностроение 1981,227 с.
  10. Н.Б. Фактическая площадь касания твёрдых поверхностей. Москва, изд. АН СССР 1962 г., 111 с.
  11. Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей. Москва, Наука 1970,227 с.
  12. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2 томах /под редакцией Д. Н. Решетова. Москва, «Машиностроение» 1972, т.1 663 е., т.2. — 619 с.
  13. В.А. К вопросу о теоретическом обосновании закона Амонтона-Кулона для трения несмазанных поверхностей. Журнал технической физики, 1940, т. Ю вып. 17 с. 1447.
  14. О.Т., Капинос В. М. Термическое сопротивление контактного слоя /Тр. Харьковского политехнического института им. В. И. Ленина т. 19 вып.5 серия машиностроение 1959 с. 169−181.
  15. Исследование динамики и температурных процессов в гокарно-револьверных станках: Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева х.-д. N 24/80.
  16. В.М., Ильченко О. Т. К вопросу определения контактного термического сопротивления смешанных пар. Труды Харьковского политехнического института. Машиностроение. 1959, т.19 вып.5 с. 217 223.
  17. Г. М. Тепловые измерения. Москва, МАШГИЗ 1957, 224 с.
  18. И. В. Бессонов Л.Ф. Швецова Е. М. Контактирование шероховатых поверхностей. ДАН СССР 1953, т.93 N 1 с.43−46.
  19. И.В. Трение и износ. Москва. «Машгиз» 1962,383 с.
  20. И.В., Добычин М.Н и др. Основы расчётов на трение и износ. Москва, Машиностроение, 1977, 525 с.
  21. Е.А., Китенко Е. А. Снижение температурных деформаций горизонтально-расточных станков. 'Станки и инструмент' 1975, N 7, с. 11−13.
  22. В.И. Современная гальванотехника Москва «Металлургия» 1967, 384 с.
  23. З. М. Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин. Москва, Машиностроение 1971,264 с.
  24. В.А. Уменьшение влияния температурных деформаций на точность обработки отверстий. Оборудование с ЧПУ, 1980, N9, с. 7−8.
  25. М.Э. Исследование температурных деформаций координатно-расточных станков. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Москва, ЭНИМС 1965.
  26. В.А. Термическое сопротивление контакта обработанных металлических поверхностей в вакууме. «Инженерно-физический журнал», 1970, т.18, N2, с. 259−261.
  27. В. А. Фаворский О.Н. Леонтьев В. Н. Контактный теплообмен в газотурбинных двигателях и энергоустановках. М. Машиностроение 1978,144 с.
  28. Ц. Бетон и керамика в металлорежущих станках. Кикай Саккай. =Match. des. 1988 -vol. 32, N15 Р.77−80.
  29. И.Г., Карцелли И. Ю. Простой метод нагрева с постоянной скоростью. «Теплофизика высоких температур» 1965, т. З N 5 с. 802−804.
  30. B.C. Результаты экспериментального исследования контактного теплообмена между металлическими плоскими поверхностями./Тр. института теплоэнергетики АН УССР 1960 Вып. 20 с. 54−59.
  31. М.А. «Основы теплопередачи» ГЭИ 1949,415 с.
  32. Х.Е., Ентаева А. Н. Влияние температурных деформаций токарно-револьверного станка модели 1П426Ф30 на точность обработки. Динамика диагностика и надёжность станочных систем. Куйбышев: Куйб. обл. издат., 1989, с. 73−74.
  33. Г. Ф., Меерович И. Г. Нестационарная теплопроводность в системах твёрдых тел, находящихся в контакте. «Теплофизика высоких температур» 1963, т.1 N 3 с.404−408.
  34. Оценка влияния температурных возмущений на размерную точность токарного модуля. Бржозовский Б. М., Добряков В. А. и др. Известия вузов. Машиностроение, 1988, N 9, с. 156−160.
  35. М.С. Исследование технологической надёжности прецизионных токарных станков. Автореф. дисс. к. т. н. Москва МВТУ 1983,17 с.
  36. Л.Я., Степанова М. Д. Основы теории ускоренных испытаний на надёжность. Минск, Наука и техника, 1972,168 с.
  37. Л.Е. Влияние тепловых деформаций на точность токарных многошпиндельных автоматов. Известия Вузов. Машиностроение, 1982, N4, с. 147−151.
  38. Л.Е. Исследование и прогнозирование технологической надёжности токарных многопшиндельных автоматов по экстремальному уровню. Автореф. дисс. к.т.н. Москва МВТУ 1982, 16 с.
  39. А.Н. Разработка метода анализа теплового состояния шпиндельных узлов на основе модального подхода. Диссертация к.т.н. МОССТАНКИН Москва 1991,231 с.
  40. В.М. Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений. М. Энергия 1971,216 с.
  41. Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений. Справочник. Москва, Машиностроение, 1983,248 с.
  42. A.C. Надёжность машин. Москва, Машиностроение, 1978, 592 с.
  43. A.C., Юрин В. Н. Оценка изменения металлорежущими станками точности обработки за межналадочный период. Отчет НИО Москва МВТУ, 1975, 30 с.
  44. B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1979,496 с.
  45. Пуш A.B. Шпиндельные узлы, качество и надёжность. Москва, Машиностроение, 1992 г., 287 с.
  46. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник./под редакцией В. Й. Мяченкова. Москва «Машиностроение» 1989,520 с.
  47. Д.Н. Повышение точности металлорежущих станков. Москва НИИМАШ 1979, 110 с.
  48. Д.Н., Смирнов В. Ф., Соколов Ю. Н. Исследование влияния тепловых деформаций на точность и производительность станков. Москва, МАТИ-ЭНИМС 1950,47с.
  49. O.E. Разработка и исследование системы автоматической стабилизации температуры шпиндельного узла координатно-расточного станка с целью повышения их частоты вращения. Диссертация к. т. н. Саратов: СарПИ 1983, 186 с.
  50. Э.В. Контактная жесткость деталей машин. Москва, Машиностроение 1966, 195 с.
  51. Э.В., Суслов А. Г. и др. Контактирование твёрдых тел при статических и динамических нагрузках. Киев, Наукова Думка, 1982, 169 с.
  52. A.C. Совершенствование несущих систем токарных полуавтоматов с ЧПУ на основе обобщенной конечноэлементной математической модели. Диссертация к.т.н. МОССТАНКИН Москва 1986,189 с.
  53. Е.И. Повышение быстроходности шпиндельных узлов на основе автоматизированных расчётов по температурному критерию. Диссертация к.т.н. Москва, МОССТАНКИН, 1986,274 с.
  54. Е.И. Температурный анализ высокоскоростных шпиндельных узлов «Станки и инструмент» N 4 1989, с. 8−10.
  55. Е.И., Левина З. М. Температурный анализ шпиндельных узлов токарных станков средних размеров. «Станки и инструмент» N 11 1985, с. 17−19.
  56. Л. Применение метода конечных элементов. Москва «Мир» 1979,392 с.
  57. А.И. Системы термостабилизации в многооперационных станках с ЧПУ. В сб.: Оборудование с ЧПУ, Вып. 1, Москва НИИМАШ, 1978, с. 7−9.
  58. А.И. Температурные критерии качества металлорежущих станков. 'Станки и инструмент' 1978, N10 с. 11−13.
  59. Ю.Н. Исследования и расчет температурных полей и температурных деформаций металлорежущих станков. Автореферат диссертации к.т.н. ЭНИМС Москва 1955, 15 с.
  60. Ю.Н. Расчет температурных полей и температурных деформаций металлорежущих станков. Москва, центральное бюро технической информации 1958, 82 с.
  61. Теория тепломассообмена./под редакцией А. И. Леонтьева. Москва, «Высшая школа» 1979, 496 с.
  62. Тепло- и массообмен при взаимодействии потока с поверхностью. Московский Авиационный институт. Москва 1981.
  63. В.М., Болотников М. А. Исследование температурных деформаций горизонтально расточных станков «станки и инструмент» N4 1980, с. 7−9 .
  64. А.М. Шпиндельные узлы современных металлорежущих станков. Обзор. Москва НИИМАШ 1983, 60 с.
  65. П.Е. некоторые результаты исследования контактного термического сопротивления. Известия ВУЗов, Энергетика N2, 1966, с. 69−76.
  66. В.С., Досько С. И., Поляков А. Н. Использование принципа декомпозиции в тепловых расчётах металлорежущих станков. «Известия ВУЗов», N5,1990, с. 141−145.
  67. В.С., Досько С. И., Поляков А. Н. Применение теоретического модального анализа к расчёту температурных полей в металлорежущих станках. «Известия ВУЗов», N9,1989, с. 154−158.
  68. М.М. Разработка автоматизированного расчёта нестационарных температурных процессов и снижение температурных деформаций в токарных станках средних размеров. Автореферат диссертации к.т.н. спец. 05.03.01. Москва, ЭНИМС 1990,18 с.
  69. Шлыков ЮН, Ганин Е. А., Царевский С. Н. Контактное термическое сопротивление. М. Энергия 1977, 327 с.
  70. Г. Качество поверхности. Москва, МАШГИЗ, 1947, 334 с.
  71. Шпиндельные узлы высокоскоростных токарных станков. Москва, ВНИИТЕМР, 1978, сер.1, вып. 7, с. 9−14.
  72. В.Н. Обеспечение качества станков при проектировании путем управления их тепловыми деформациями. Диссертация д.т.н. МАТИ Москва 1993 г.
  73. А.И. Повышение жесткости и снижение металлоёмкости несущих систем тяжелых одностоечных токарно-карусельных станков. Диссертация к.т.н. МОССТАНКИН Москва 1983,190 с.
  74. G.Spur, Е.Hoffman. Warmeubergang an einer arbeitsseitigen Spindelstockwand. «Industrie» N 68 1988 J.
  75. Rabinowilz E. Friction und Wear of materials. New York 1965.
  76. Salje E., Gerloff H., Mayer J. Comperison of mashine tool elements made of polymer concrete and cast iron.
  77. Schauer D.A., Giedt W.H. Contact conductance measurement during transient heating. The tird Internat. Heat Transfer Cohf. Chicago. 1966.
  78. Spur G., Fischer H. Untersuchung der termischen Verchalten der Tischgruppe einer Grosswerkzeugmaschine. CIRP Ann 1968 vl6 N1, s. 75−78.
  79. Пуш A.B., Ежков A.B., Иванников С. Н. Испытательно-диагностический комплекс для оценки качества и надёжности станков. 'Станки и инструмент', № 9,1987, с. 8−12.
  80. Пуш A.B., Шолохов В. П. Шпиндельные узлы. В кн. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем.// Под редакцией Пронникова A.C. Москва, МГТУ им. Баумана, Машиностроение 1995, т.2, с. 78−173.
  81. С.Н. Обеспечение качества процесса токарной обработки путём управления параметрической надёжностью шпиндельных узлов токарного станка.// Исследования в области технологии машиностроения и сборки машин. Тула, ТУЛпи, 1987 с. 104−111.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!