МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ПРАВКИ ПРИТИРІВ ВІБРОВИКІНЧУВАЛЬНОГО ВЕРСТАТА

1
Національний університет "Львівська політехніка"
2
ПраТ "ІСКРА"
3
Національний університет “Львівська політехніка”

Мета роботи. Обґрунтування структури, параметрів і режимів функціонування удосконаленого вібровикінчувального верстата. Аналіз динамічних процесів, які виникають підчас правки «притир по притиру». Методи досліджень. Математична модель руху механічної коливної системи вібровикінчувального верстата будувалася на основі диференціальних рівнянь Лагранжа другого роду. Для опису тертя між робочими поверхнями притирів використано Кулонівську модель тертя. Жорсткісні параметри усіх пружних елементів моделювалися у відповідності до закону Гука. Втрати енергії в пружних елементах в процесі їх стискання-розтягування враховувалися відповідними коефіцієнтами дисипації (демпфування). Імітаційне моделювання руху механічної коливної системи верстата виконувалося в програмному продукті MathCAD шляхом розв’язування виведених диференціальних рівнянь руху системи з використанням чисельних методів Рунге-Кутти. Результати роботи. Розглянуто конструктивні і функціональні особливості удосконаленого вібровикінчувального верстата для притирання плоских поверхонь циліндричних і призматичних деталей. Обґрунтовано розрахункову схему його механічної коливної системи та виведено диференціальні рівняння руху коливних мас. Виконано чисельне моделювання руху притирів в процесі їх правки та проаналізовано відповідність отриманих результатів вхідним параметрам моделювання (робота у режимі близькому до резонансу із заданими амплітудами коливань). Наукова новизна. Вперше: обґрунтовано просторову розрахункову схему механічної коливної системи удосконаленого вібровикінчувального верстата; побудовано математичну модель плоско-паралельного руху коливних мас (з коловими траєкторіями коливань); обґрунтовано можливості здійснення правки робочих органів методом «притир по притиру» за рахунок забезпечення їх колових коливань. Практичне значення. Результати проведених досліджень можуть бути використані підчас проектування нових та удосконалення існуючих конструкцій вібровикінчувальних верстатів для фінішного притирання плоских поверхонь циліндричних і призматичних деталей.

1. P. S. Bernik, and L. V. Jaroshenko, Vibracionnye tehnologicheskie mashiny s prostranstvennymi kolebanijami rabochih organov [Vibratory technological machines with spatial oscillations of working bodies]. Vinnytsia, Ukraine: VGSHN Publ., 1998, 116 p. [in Russian].

2. O. S. Lanets, Vysokoefektyvni mizhrezonansni vibratsiini mashyny z elektromahnitnym pryvodom. Teoretychni osnovy ta praktyka stvorennia [High-performance inter-resonant vibratory machines with electromagnetic drive. Theoretical fundamentals and practice of development]. Lviv, Ukraine: Lviv Polytechnic Publishing House, 2008, 324 p. [in Ukrainian].

3. O. S. Lanets, “Teoriia synfaznykh kolyvan u vibratsiinykh mashynakh z elektromahnitnym pryvodom” [“The theory of in-phase oscillations in vibratory machines with electromagnetic drive”], Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh [Vibrations in engineering and technologies], no. 2 (40), pp. 46–59, 2005. [in Ukrainian].

4. O. V. Havrylchenko, O. S. Lanets, and Ia. V. Shpak, “Teoriia vibratsiinykh mashyn z elektromahnitnym pryvodom ta synfaznym rukhom kolyvalnykh mas z vrakhuvanniam zhorstkosti vibroizoliatoriv” [“The theory of vibratory machines with electromagnetic drive and in-phase motion of oscillating masses taking into account the stiffness of vibration isolators”], Mashynoznavstvo [Machines Science], no. 9, pp. 19–26, 2005. [in Ukrainian].

5. O. S. Lanets, Ia. V. Shpak, and Iu. P. Sholovii, “Mizhrezonansni vibratsiini prytyralni mashyny z elektromahnitnym pryvodom, rozrobleni na osnovi efektu “Nulovoi zhorstkosti”” [“Inter-Rezonant Vibratory Lapping Machines with Electromagnetic Drive Designed on the Basis of the Effect of "Zero-Stiffness"”], Avtomatyzatsiia vyrobnychykh protsesiv u mashynobuduvanni ta pryladobuduvanni [Industrial Process Automation in Engineering and Instrumentation], vol. 41, pp. 41–48, 2007. [in Ukrainian].

6. O. S. Lanets, O. V. Havrylchenko, Ia. V. Shpak, and V. M. Zakharov, “Vibratsiina vykinchuvalna mashyna z elektromahnitnym pryvodom” [“Vibratory finishing machine with electromagnetic drive”], UA Patent № 938991, February 27, 2014. [in Ukrainian].

7. F. Hashimoto and D. B. DeBra, “Modelling and Optimization of Vibratory Finishing Process”, CIRP Ann., vol. 45, no. 1, pp. 303–306, Jan. 1996.

8. F. Hashimoto and S. P. Johnson, “Modeling of vibratory finishing machines”, CIRP Ann., vol. 64, no. 1, pp. 345–348, Jan. 2015.

9. R. I. Silin, V. V. Tret’ko, and A. I. Gordeev, “Dinamicheskaja model' i ee realizacija v rezonansnom vibracionnom stanke dlja dovodki ploskih izdelij” [“Dynamic model and its implementation in resonant vibration machine for flat articles grinding”], Vektor nauki Tol'jattinskogo gosudarstvennogo universiteta [Vektor Nauki of Togliatti State University], vol. 3–1 (33–1), pp. 123–128, 2015. [in Russian].

10. V. F. Makarov and K. R. Muratov, “Analiz oborudovanija dlja finishnoj abrazivnoj obrabotki ploskih precizionnyh poverhnostej izdelij” [“Equipment analysis for finishing abrasive processing of flat precision surfaces of products”], Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politehnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie [Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science], vol. 19, no. 1, pp. 170–187, 2017. [in Russian].

11. Y. B. Tian, Z. W. Zhong, and S .J. Tan, “Kinematic analysis and experimental investigation on vibratory finishing”, Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 86, no. 9–12, pp. 3113–3121, October 2016.

12. A. Fries, “Apparatus for double-sided, grinding machining of flat workpieces,” US Patent 9004981, 2015.

13. I. V. Kuzio, O. V. Lanets, and V. M. Gurskyi, “Obhruntuvannia tekhnolohichnoi efektyvnosti dvochastotnykh rezonansnykh vibratsiinykh mashyn z impulsnym elektromahnitnym zburenniam” [“Substantiation of technological efficiency of two-frequency resonant vibration machines with pulse electromagnetic disturbance”], Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu [Scientific Bulletin of National Mining University], vol. 3, p. 71–77, 2013. [in Ukrainian].

14. O. V. Havrylchenko, V. M. Korendiy, and V. M. Zakharov, “Formuvannia matematychnykh modelei tryi chotyrymasovykh kolyvnykh system vibrovykinchuvalnykh verstativ” [“Formation mathematical model three and four mass oscillatory systems of vibrating finishing machines”], Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika" [Bulletin of Lviv Polytechnic National University], no. 866, p. 3–12, 2017. [in Ukrainian].

15. V. Korendiy, and V. Zakharov, “Substantiation of Parameters and Analysis of Operational Characteristics of Oscillating Systems of Vibratory Finishing Machines”, Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science, vol. 3, no. 2, pp. 67-78, 2017.