Elastic Nonlinear Dynamics of Motion of Slide of Vertical Turning Machine for Working of Solid-Rolled Railway Wheels

Abstract

Мета. У роботі передбачається визначити умови утворення динамічної погрішності контурної механіч-ної обробки різанням поверхні гребеня реального залізничного колеса чашковим різцем та запропонувати способи її зменшення. Методика. Задача вирішувалася шляхом створення нелінійної динамічної розрахун-кової пружної моделі з подальшим моделюванням її навантаження зовнішніми силовими факторами, зна-чення яких були отримані аналітичними та експериментальними методами. Розрахункова схема зрівноваже-ного супорта являє собою нелінійну двомасову систему, динамічна модель повзуна -одномасова, з одним ступенем волі. В основу математичного опису технологічних навантажень покладені результати заводських експериментів, а також аналітичні узагальнення, отримані методом зіставлення декількох схем формоутво-рення гребеня колеса. Аналітичне визначення складових сили різання враховує зміни кінематичних параме-трів режиму різання при обробці профілю фасонним інструментом. Результати. При обробці гребеня колеса радіальна й осьова складові сили різання, що навантажують супорт і повзун верстата, знакозмінні. Існують умови, при яких у приводі подачі супорта й повзуна розкриваються зазори, причому це можливо за будь-якої геометрії профілю колеса. Особливості навантаження супорта й повзуна, що формують гребінь реаль-ного колеса (з бігармонійним припуском), ведуть до виникнення ділянок обробки, на яких відбувається ба-гаторазове розкриття зазорів у передачах приводів подач та збільшується помилка формоутворення. Дина-мічна система приводу повзуна досить жорстка та високочастотна і чутлива до наявності зазорів. Наукова новизна. Автором створені пружні нелінійні динамічні моделі супорта і повзуна. Складені у від-повідності моделі, вирішені рівняння руху мас та навантаження зв'язків. З'ясовані умови стійкого руху. Практична значимість. Моделюванням визначені якісні й кількісні умови, при яких нестійкий рух супорта та повзуна з перекладанням зазорів не відбувається: для цього рекомендовано змінити вагу противаги.Ключові слова: залізничне колесо; верстати для обробки залізничних коліс; динамічні навантаження; ди-намічна точність; зазори; коливання ВступТехнологія виробництва залізничних коліс гарячою прокаткою не дозволяє одержати виріб достатньої точності й шорсткості поверхні без-посередньо з прокатного стану, а зовнішні ша-ри прокатаного обіду зневуглецьовані і насиче-ні неметалічними включеннями. Тому механіч-ній обробці прокатаної заготовки обов'язково підлягає поверхня катання, гребінь, обід із вну-трішньої й зовнішньої сторони колеса, а також, розточується отвір у маточині, при цьому собі-вартість механічної обробки складає більш ніж 50 %. Операційна технологія механічної оброб-ки на кожному підприємстві індивідуальна, враховує можливості встановленого устатку-вання та технічні вимоги до отриманої продук-ції. Крім того, технологія ця різна для обробки різних коліс у рамках одного підприємства. Зрозуміло, фінішна обробка термічно обробле-ного колеса дозволяє усунути геометричних похибок форми й розмірів, але скорочує проду-ктивність верстат...