Автоматическое устройство для контроля резьбы нежестких звеньев винтовых кинематических пар тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.18, кандидат технических наук Еремин, Александр Викторович

• Еремин, Александр Викторович
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Еремин, Александр Викторович

Реферат.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ РЕЗЬБОКОНТРОЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА КОНТРОЛЯ РЕЗЬБЫ НЕЖЁСТКИХ ДЕТАЛЕЙ

1.1. Способы контроля резьб и их анализ.

1.2. Устройства для контроля цилиндрических крепежных резьб.

1.3. Особенности контроля резьбы нежестких деталей.

1.4. Цели и задачи данного исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ СОПРЯЖЕНИЯ

ВИНТОВОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ С ОДНИМ НЕЖЕСТКИМ ЗВЕНОМ.

2.1. Анализ взаимосвязи параметров процесса враща-тельно-ударного свинчивания винтовой пары "калибр-деталь".

2.2. Автоматическое регулирование процесса враща-тельно-ударного свинчивания резьбовых деталей.

2.3. Основные требования к контрольному устройству и анализ его возможных функциональных схем.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОГО СВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОЙ ПАРЫ "КАЛИБР-НЕЖЕСТ

КАЯ ДЕТАЛЬ".

3.1. Задачи экспериментального исследования.

3.2. Описание экспериментального стенда и измерительной аппаратуры.

3.3. Методика экспериментальных исследований и обработка результатов измерений.

3.4. Основные результаты экспериментального исследования и их анализ.

L ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВРАЩАТЕЛЬНО-УДАРНОГО СВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВОЙ ПАРЫ.

4.1. Условия протекания процесса и их анализ.

4.2. Теоретическое определение угла оборота калибра за время удара.

4.3. Определение момента сопротивления в резьбовой паре.

4.4. Теоретическое определение оптимальных параметров процесса вращательно-ударного свинчивания резьбовой пары. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПОЛУАВТОМАТА ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЗЬБЫ.

5.1. Синтез схемы полуавтомата и принцип его работы.

5.2. Анализ работы подающего устройства для схватывания нити резьбы детали и калибра.

5.3. Некоторые результаты теоретического исследования схемы полуавтомата для контроля резьб.

5.4. Описание конструкции макетного образца полуавтомата для контроля резьбы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматическое устройство для контроля резьбы нежестких звеньев винтовых кинематических пар»

Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года предусматривают дальнейшее техническое переоснащение промышленности, повьшгение качества выпускаемой продукции и высвобождение рабочей силы /I/. Достижение поставленных задач возможно за счет комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.В настоящее время на машиностроительных и приборостроительных предприятиях до 30% рабочих, непосредственно участвующих в технологическом цикле, занято на контрольных операциях. Замена рабочих-контролеров автоматизированными устройствами позволяет повысить количество и качество выпускаемой продукции и освободить значительную часть людей от непроизводительного и тяжёлого ручного труда. Поэтому особую актуальность приобретают исследования и разработки, направленные на создание и внедрение новой высокоэффективной контрольной техники.При создании современных контрольных приборов, полуавтоматов и автоматов необходимо стремиться к снижению их стоимости, энергоемкости, габаритов и повышению объективности контроля и его производительности. Кроме того должна учитываться возможность использования новых конструкций в разрабатываемых или модернизируемых поточных автоматических линиях, а также роботизированных участках и комплексах.Существующее измерительное оборудование зачастую отстает по производительности от другого технологического оборудования, что увеличивает время изготовления изделий и ограничивает возможности автоматических линий.Одной из наиболее трудоемких, сложных и слабоавтоматизированных является операция контроля крепежных резьб различных деталей.Анализ научно-технической литературы и патентных документов показал, что задачи механизации и автоматизации резьбоконтрольных операций решены только для измерения крепежных резьб небольшого диаметра (до 80 мм). В основу конструкций приборов заложены способы контроля резьб раздвижными калибрами, гребенками или роликами, позволяющие получить высокую производительность процесса /2...5/. В то же время контроль резьб деталей больших диаметров практически не оснащен контрольной техникой и выполняется вручную навинчиванием комплексных калибров.Рядом авторов /3,4,6,7/ предложены конструкции устройств, механизирующих процесс навинчивания калибра. Однако, в основном, это ручные навинчивающие головки с муфтами предельного момента, которые затруднительно использовать для резьб большого диаметра.Работы по созданию и исследованию автоматизированных резьбоконтрольных устройств проводятся в Львовском политехническом институте, ТШГГИ, СКВ п/о "Калибр", Омском политехническом институте, Новосибирском электротехническом институте и ряде других организаций.Развитие современной контрольной техники стало возможным благодаря основополагающим работам советских ученых Рабиновича А.Н., Пискорского Г.А., Якушева А.й., Григорьева И.А., Дворецкого Е.Р., Володина Е.И., Златогурского P.P. и др.Особзгю сложность представляет контроль резьбы, нарезанной на тонкостенных деталях цилиндрической формы. Подобные детали приобретают в процессе изготовления различные отклонения поперечного сечения, затрудняюпще измерение резьбы. Кроме того, величина указанных искажений может изменяться в процессе контроля за счет малой жесткости детали, что также усложняет эту операцию.Целью данной работы является экспериментальное и теоретиче- 8 ское исследование процесса сопряжения винтовой кинематической пары с одним нежестким звеном, создание на базе этого автоматизированного устройства для измерения резьбы тонкостенных деталей диаметром более 100 мм и внедрение полученных результатов в производство.Основными положениями, которые содержатся в диссертации и выносятся на защиту, являются следующие: синтез функциональной схемы контрольного устройства, автоматически выбирающего рациональный режим работы; результаты экспериментальных исследований процесса свинчивания резьбовых деталей, одна из которых имеет малую жесткость ; результаты теоретического исследования динамической модели, имитирующей навинчивание проходного резьбового калибра на тонкостенную цилиндрическую деталь ; выявление и исследование критерия оптимизации процесса свинчивания ; приближенная методика экспериментально-теоретического определения оптимальных значений основных параметров, влияющих на протекание процесса свинчивания; принципиальная схема полуавтомата для контроля резьбы.Диссертационная работа решает одну из задач комплексной темы "Разработка методов исследования динамических процессов в инерционно-импульсных механизмах при случайном возбуждении на входе", включенной в координационный план НИР АН СССР по проблеме "Теория машин и систем машин" (I.II.I.) на I98I-I985 гг.Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованньк источников / 80 наименований/, 2-х приложений и содержит 163 странищ текста, включая 76 иллюстраций на 47 страницах. -9

Заключение диссертации по теме «Теория механизмов и машин», Еремин, Александр Викторович

Выводы по разделу 5

1. Разработана схема полуавтомата для контроля резьбы, реализующая способ вращательно-ударного свинчивания, с автоматически регулируемым режимом работы.

2. Выполнено теоретическое исследование, позволившее установить кинематические и силовые параметры основных узлов полуавтомата.

3. Создан и испытан макетный образец, подтвердивший правильность основных положений исследования, показавший возможность создания полуавтомата контроля и его внедрения в технологический процесс.

- /5Y

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изучены особенности контроля тонкостенных резьбовых деталей и показано, что процесс вращательно-ударного свинчивания кинематической пары "калибр-нежесткая деталь" Может быть эффективно реализован в качестве контрольной операции при условии оптимизации его параметров.

2. Предложена функциональная схема полуавтомата для контроля резьб больших диаметров, позволяющая в зависимости от сопротивления вращению калибра устанавливать рациональные значения следующих взаимосвязанных величин: вращающего момента на инструменте, скорости вращения инструмента и числа ударных импульсов, создаваемых ударным механизмом.

3. Проведено экспериментальное исследование процесса сопряжения пары "калибр-нежесткая деталь", в результате которого установлен характер деформации тонкостенного цилиндра при ударном нагружении, коэффициент жесткости детали, оценена доля энергии удара, активно влияющая на процесс свинчивания и определены его энергетические параметры.

4. В качестве критерия оптимизации процесса вращательно-ударного свинчивания исследуемой пары предложена работа, затрачиваемая на процесс и получены значения управляемых параметров, определяющих её минимум.

5. Предложены и исследованы динамические модели вращательно-ударного свинчивания пары "калибр-нежесткая деталь", и колебаний детали при ударе. Получены аналитические выражения, описывающие поведение системы.

6. Установлена взаимосвязь параметров процесса и разработаны методики определения их оптимальных значений.

7. Создан и испытан макетный образец полуавтомата, показавший возможность оптимизации параметров процесса контроля.

8. Предложена конструкция полуавтомата для контроля резьб, реализующая способ вращательно-ударного свинчивания с автоматически регулируемым режимом работы.

9. Выполнено теоретическое исследование, позволившее установить основные конструктивные параметры полуавтомата.

10. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены на НПО "Сибсельмаш" при создании резьбоконтроль-ных автоматических устройств нового типа.

Задачи дальнейших исследований включают работы по внедрению предложенного устройства в производство для деталей различных типоразмеров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Еремин, Александр Викторович, 1984 год

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года. М.: Политиздат, 1981. - 95 с.

2. Левитский И.П. Прибор для контроля наружных резьб. В кн.: Машиностроитель Белоруссии. - Минск: Госиздат БССР, 1959, вып.б, с.171-173.

3. Григорьев И.А., Дворецкий Е.Р., Контроль размеров в машиностроении: Справочное пособие /Под ред. И.Е.Городецкого. М.: Маш-гиз, 1959. - 400 с.

4. Володин Е.И., Снетков A.M. Технический контроль резьбы. М.: ЦБГИ, 1959. - 31 с.

5. Кульчицкий К.С., Таурит Г.Э., Якименко С.И., Николаенко А.К. Изготовление и эксплуатация индикаторных приборов для контроля наружных метрических резьб. В кн.: Технология и организация производства. - Киев: Машгиз Укр.отд-ние, 1977, № 3, с.18-20.

6. Пат. 47-37467 (Япония). Устройство для контроля резьбовых отверстий /Заявитель Тоёта двидося когё К.К. Опубл. в Изобретениях за рубежом, 1972, № 21, МКИ G- 01 в 3/48 НКИ 106 J 2 УДК 658.562.64.

7. А.с. № 278133 (СССР). Устройство для контроля резьбы резьбовыми калибрами /И.Г.Кондрашкин, Д.В.Селезнев, В.П.Солопов.- Опубл. в Б.И., 1970, № 25.

8. Тищенко О.Ф., Валединский А.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1977.- 357 с.

9. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1975. - 471 с.

10. Коротков В.П., Кустарев Б.Г., Хынкина А.В. Взаимозаменяемостьрезьбовых сопряжений. Справочник /Под ред. В.П.Короткова. М.:1. Машиностроение. 215 с.

11. ГОСТ 11708-66. Резьбы. Основные определения. Переиздат, июль, 1979.

12. Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1975. - 352 с.

13. Взаимозаменяемость в машиностроении и приборостроении /Под ред.В.В.Бойцова. М.: Изд.стандартов, 1970. - 551 с.

14. Автоматы для контроля размеров изделий в машиностроении. М.: Стандартгиз, I960. - 190 с.

15. Леун B.C., Михайловский М.Н., Цикаленко Б.П. 0 некоторых приборах для механизации контроля наружной и внутренней резьбы.- В кн.: Вопросы проектирования, технологии и контроля в машиностроении. Омск: Зап-Сиб. кн.изд., Омское отд-ние,1965, с.14-20.

16. Jenny И о. 66auton?aiisefics Pru-J-en von Jnnengevt/inden.- Industrie Anzeiger, tg6?, 83, a/6<, p. /357-/35-3.

17. Au-tomatLsche Gevindpru-fmasc/jine. - We , 197Qt 5-6, У4, p. 2S/.

18. Rar. £>5/5-96 (Англия). dmprovements refaiing -60 serew ganges and -tht-edd comparators /Station dudfey JFr-nest r

19. OnySj, 8 /3Bric/grnemts 0/Specifications 0/Jnveniions , f95g} rp /9, MKHQrOiё 6-//S нки/о£(2) V1/2rK62/.gg.oo^.e,

20. Werner. Pro Seme o/er Gevc/ndprufung t Techn. Тёё. Рг-oikt. MetaeeSearS, Zerfm / /g?21 66, л/4,p. Ш- /44-.

21. Пискорский Г.А., Рабинович A.H. Приборы для контроля цилиндрических резьб. Москва - Киев: Машгиз, Южное отд-ние,I960.- 119 с.

22. Пискорский Г.А. Автоматический контроль малых наружных крепежных резьб. В кн.: Автоматизация в машиностроении.- Киев Москва: Машгиз, Укр. отд-ние, 1955, с.254-261.

23. Уваров А.В., Андреев Л.В. Механизация контрольных операций.- Машиностроитель, 1975, № 8, с.18.

24. Игнатов А.В. Приборы для повышения производительности контроля резьб. Машиностроитель, I960, № 3. - 23 с.

25. Рабинович А.Н., Беспалов К.И., Златогурский P.P. и др. Автоматизация контроля в машиностроении и приборостроении. М.: Машгиз, 1963. - 124 с.

26. Рабинович А.Н., Пискорский Г.А. Некоторые вопросы точности контроля наружной метрической резьбы. В кн.: Автоматизация в машиностроении /Под ред. А.Н.Рабиновича. - Львов, Львовский политехи.институт, 1959, с.17-34.

27. Запьол MussedV. determining -thraad. puafuty 8y olLjferentLaB gaging.- Too8.£*пдгч 3>еа8ог-л, /960, а/4, p. 6Б-69.27. dr-uakBu/t 8e trie. £ene G-ewindpru/rnaszhine, fradoe 1975,/Ъ, ^Stp. /62.

28. Пат. 1623208 (ФРГ). Прибор для измерения внутренних и наружных резьб /Пауль Мюллер. Опубл. в изобретениях за рубежом, 1975, № I МНИ G- 01 ё 5/16 НКИ 42в УДК 621.99.001.4.

29. Златогурский P.P. Некоторые вопросы автоматизации контроля внутренних резьб. В кн.: Автоматизация в машиностроении. /Под ред. А.Н.Рабиновича. - Львов, Львовский политехи.институт, 1959, с.259-265.

30. Пат. 1623208 (ФРГ). Прибор для измерения резьбы /Пауль Мюллер.- Опубл. в Изобретениях за рубежом, 1975, № 14. МКИ& 01 S 5/16 НКИ 42в УДК 621.99.001.4.

31. G-aSSeg £. Schrev/-th re аа!ganging.- Machine 5hop magazine Condor?, /gsg t 2Q, y/2,p. 697-7OO.

32. G-p wfno/ea'reipun к t messang. Ma s c/?/n en ma rkt:, VJurzSarg, /9S9f л/ 9Яtp 32.

33. MunkedL.A. £//ccient ihr-aad measurement in n?ass production. Wire Шг-Sd Jniematconaf,

34. Vu'sseftfer/j /96Z, a/S, p. 2.29-2 3 Л

35. Яковенко А.В., Родионов И.В., Ерёмин А.В. Анализ технологических особенностей повышения надежности резьбового сопряжения. В кн.: Вопросы динамики механических систем виброударного действия. - Новосибирск: НЭТИ, 1980, с.137-144.

36. Родионов И.В. Исследование машин для разрушения мерзлых грунтов и горных пород. Новосибирск: Западно-Сибирское книжное изд-во, 1976. - 144 с.

37. Гельфанд М.Л., Ципенюк Я.И., Кузнецов O.K. Сборка резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1978. - 109 с.

38. Солодовников В.В. Основные черты технической кибернетики. Автоматическое управление и вычислительная техника. М.: Гостехиздат, 1958, вып.1, с.36-41.

39. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. - 768 с.

40. Яковенко А.В. Исследование машины вращательно-ударного бурения с автоматически регулируемым режимом работы. Дис. . канд.техн.наук. - Новосибирск, 1970. - 132 с.

41. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. /Под ред. Солодовникова В.В. М.: Машгиз, 1967. - 172 с.

42. Алабужев П.М., Родионов И.В., Белобородов Т.К. 0 применении принципа механического саморегулирования параметров процесса бурения в машинах для проходки скважин. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1966, № 5, с.46-53.

43. Алабужев П.М., Родионов И.В., Белобородов Т.К. Принципы саморегулирования параметров процесса бурения. В кн.: Механика машин. - М.: Наука, 1966, вып.1, с.24-29.

44. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1975. - 640 с.

45. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1979. - 567 с.

46. Планетарные передачи. Справочник. /Под ред.Кудрявцева В.Н., Кидряшева Ю.Н. Л.: Машиностроение, 1977. - 536 с.

47. Левитский Н.И. Кулачковые механизмы. М.: Машиностроение, 1964. - 288 с.

48. Алабужев П.М., Зуев А.К., Ярунов A.M. Повышение к.п.д. смещенного кулачкового механизма при постоянном нулевом угле давления. В кн.: Изв, СО АН СССР, Новосибирск, 1964, № 6,с.99-103.

49. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. Пер. с англ./Под ред.Бусленко Н.П. М.: Мир, 1972. - 381 с.

50. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Таллай A.M. Планирование промышленных экспериментов: Модели динамики. М.: Металлургия, 1978.- 112 с.

51. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.- 279 с.

52. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин.- Л.: Энергия, 1975. 576 с.

53. Глаговский Б.А., Пивен И.Д. Электротензометры сопротивления.- Л.: Энергия, 1972. 72 с.

54. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1970.- 544 с.

55. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. T.I, 5-е изд., перераб., и доп. М.: Машиностроение, 1978.- 728 с.

56. Болыпев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики.- М.: Наука, 1968. 474 с.

57. Ерёмин А.В., Родионов И.В., Шипов А.А., Яковенко А.В. Экспериментальное исследование процесса вращательно-ударного свинчивания резьб. В кн.: Исследование механических систем виброударного действия. - Новосибирск: НЭТИ, 1979, с.147-152,

58. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. -Л.: Наука, 1968. 96 с.

59. Мудров В.И., Кушко B.JI. Методы обработки измерений. М.: Сов.радио, 1976. - 192 с.

60. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Об эффективных коэффициентах трения при вибрациях. В кн.: Изв.АН СССР. Механика. Отд. техн.наук, 1958, № 4, с.68-72.

61. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. - 412 с.

62. Миклашевский Е.П. Определение сил трения, преодолеваемых вибрирующим оборудованием. М.: Тр.ВИА им.В.В.Куйбышева. Сер.Механика, вып.198, 1964, с.36-42.

63. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Прикладная теория и расчёты ударных систем. М.: Наука, 1969. - 201 с.

64. Гольдсмит В. Удар. М.: Стройиздат, 1965. - 448 с.

65. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977. - 224 с.

66. Еидерман B.JI. Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1972. - 416 с.

67. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. Учебное пособие. 2-е изд.перераб. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 272 с.

68. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Наука, 1968. - 480 с.

69. Мак-Кракен Д., ДоригУ. Численные методы и программированиена ФОРТРАНЕ. Пер. с англ./Под ред.Наймарка В.М. М.: Мир, 1978, - 510 с.

70. А.с. № 769297 (СССР). Полуавтомат для контроля резьбы.

71. А.В.Яковенко, И.В.Родионов, А.В.Ерёмин, А.А.Шипов. Опубл. в Б.И., 1980, № 37.

72. Ерёмин А.В. К вопросу автоматизации контроля резьбы на тонкостенных деталях. В кн.: Автоматизация производственных процессов. - Новосибирск: НГУ-НЭТИ, 1978, с.141-148.

73. В зависимости от сопротивления вращению калибра, макетный >азец обеспечивает три режима работы: вращательный, вращательно-фный и ударный.

74. В процессе испытаний полуавтомат производил следующие опера :: навинчивание калибра на деталь ; расклинивание резьбового со-жения постукиванием по оправке с калибром перед вывинчиванием; инчивание калибра.

75. Регулировка режимов работы полуавтомата при навинчивании плексного проходного калибра на деталь с резьбой УП 116x2 ответ установленным нормам.1. Выводы

76. Макетный образец полуавтомата для контроля резьб в целом со-етствует проектным параметрам.

77. Этот макет положен в основу для создания опытно-промышленного азца полуавтомата для контроля резьб большого диаметра.

78. От п/о "Сибсельмаш": вный технолог/ 'ЛММАЪ/f А. А. Шипов ^главного инженераi——"В.В.Гостенко1. От Н Э Т И:

79. Завкафедрой прикладной механики, профессор

80. И. В. Родионов Младший научный сотрудник А • В. Еремин.' Кузнецови1. АКТо внедрении результатов разработки автоматизированного контрольного устройства для измерения резьб тонкостенных цилиндрических деталей.

81. Внедрение подобной установки в производство позволит полностью зтоматизировать технологический цикл изготовления деталей 02009 и !004.

82. Сроки заводских испытаний опытного образца полуавтомата,установ~ нные решением научно-технического совета НПО "Сибсельмаш" от ,01.82г.по причинам,не зависящим от Еремина А.В.,были перенесены П кв.1985г.