Способ правки валов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 В 21 D 3 16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
j /y"
Ф
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853179/25-27 (22) 01.02.85 (46) 15.05.86. Бюл. ¹ 18 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) П.В.Русаков, В.Г.Горенко, О.И.Шинский, А П.Лях, С.Н.Лобзов, В.Н.Кононенко и Б.Г.Тищенко (53 621.982.5.(088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР № 559970, кл. С 21 D 1/30, 15.10.75. (54) (57) . 1. СПОСОБ ПРАВКИ ВАЛОВ, включающий установку вала на дне опоры, нагружение вала поперечными изгибающими силами и приложение к одному из концов вала вибрационной нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества правки путем уменьшения внутренних напряжений, вал дополнительно нагружают направленными в противоположные один относительно другого стороны статическими крутящими моментами, приложенными в сечениях вала, через которые действуют изгибающие силы, вибрационную нагрузку прикладывают к валу эксцентрично его продольной оси, направление вибрационной нагрузки постоянно изменяют, при этом крутящие моменты регулируют по величине.
2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что направленные в разные стороны крутящие моменты не равны между собой.
1230715
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам правки валов.
Цель изобретения — повышение качества правки путем уменьшения внут- 5 ренних напряжений.
На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа виброобработки длинных валов.
При установке дебалансного вИбро- .>0 возбудителя 1 через промежуточный рычаг 2 создают плечо Ь между осью 3 вращения дебаланса 4 и осью вала 5.
Создаваемая вибровозбудителем возмущающая сила F, вызывающая изгиб- 15 ную составляющую, колебаний вала, определяется по выражению
Р, 1, 2 где,q — масса дебаланса, 1 — эксцентриситет, 20
u — частота вращения дебаланса.
Так как возбуждаемые виброколебания подают на вал через плечо h между осью и центром приложения возмущающей силы, то кроме изгибных колебаний на вал действует скручивающий .момент, пропорциональный произведению возмущающей силы на плечо Ь:
М = F h,à изменение возмущающей силы F во времени по синусоидальному Зб закону
F F з1nu э где F — максимальное значение возму кс мущающей силы, вызывает изменение по такому же закону и скручивающего момента M c круговой частотой
М М „„впав, где M — максимальное значение ма gq скручивающего момента 4б
Таким образом, передача виброколебаний на вал через плечо вызывает возбуждение крутильных колебаний вала одновременно с наложением изгибных колебаний и приводит к улучшению про- 45 текания микропластического деформирования и дислокационной перестройки по сечению вала.
Для усиления эффекта возбуждения крутильных колебаний дополнительно по длине вала создают статические моменты масс Мс
М-- q1 " .
Усиление эффекта возбуждения крутильных колебаний при создании статических моментов масс достигается при наложении вибраций на обрабатываемый вал и возбуждении при этом колебательных движений статических моментов масс, вызывая тем самым закручивание элементов вала.
Статические моменты масс создают, располагая справа и слева от оси вала рычажно-маятниковые механизмы б, конструктивно представляющие собой жестко закрепленный перпендикулярно оси вала маятниковый рычаг 7 с плечом Ь; и установленной на нем сосредоточенной массой о, где i — порядковый номер рычажно-маятникового механизма. Расположение рычажно-маятниковых механизмов в зонах возбуждения максимумов амплитуд скручивания вызывает наибольшую их раскачку и скручивание участка вала на максимальный при этом угол. Для уменьшения количества устанавливаемых рычажно-маятниковых механизмов их необходимо устанавливать на максимумах амплитуд, определяемых по первым резонансным частотам, так как на частотах, кратных первым резонансным частотам, также будет осуществляться эффект усиления крутильных колебаний.
Максимума динамических напряжений добиваются оптимальной настройкой рычажно-маятниковых механизмов, для . чего в процессе наложения вибраций регулируют длину плеч рычагов и величину сосредоточенных масс, устанавливая резонанс крутильных колебаний на резонансной частоте изгибных колебаний.
Максимум динамических напряжений при определенной накладываемой возбуждаемой силе необходим для повышения скорости степени протекания упругопластического деформирования элементов вала и перестройки дислокационной структуры, что приводит к повышению качества стабилизации геометрических размеров валов.
Исследования показывают, что повышению равномерности распределения упругопластических деформаций от изгибных колебаний способствует и вращение вала в процессе виброобработки.
Нарушая равенство М + М = 0 л ст ст левосторонних M и правосторонних и
М, статических моментов масс, изменяется внутренний баланс колебательнои системы, в результате чего возникает крутящий момент, вызывающий вращение вала, что приводит к повышению равномерности снижения остаточных напряжений.
1230715
Скорость вращения вала определяется величиной рассогласования левосторонних и правосторонних статических моментов масс и пропорциональна величине этого рассогласования. 5
Обработанные согласно предлагаемому способу валы имеют низкий уровень остаточных напряжений и стабильность геометрических размеров в процессе операций механической обработки. 10
Пример. Проводили виброобработку валов иэ стали CT 35 массой .. 1340 кг по предлагаемому способу с
Показатели
1 2 3 4
Величина средних нормальных внутренних напряжений в валах до виброобработки,мПа 176
128 179
205
Величина средних тангенциальных внутренних напряжений в валах до виброобработки, мПа 182
153 205
207
63 55
47 49
35 29
37 33
Резонансные частоты 11,24 обработки, Гц 49
10,23 11,23
48 49
9,22
Возмущающее усилие вибровозбудителя на частоте 100 Гц, Н 15000
15000 15000 15000
78 75
73 79
Максимальные динамические скручивающие напряжения вала на верхней резонансной частоте, мПа
64 60
68 67
Уровень внутренних нормальных напряжений в валах после виброобработки, мПа
Уровень внутренних касательных напряжений в валах после виброобработки, мПа
Максимальные динамические предельные растягивающие напряжения вала на верхней резонансной частоте, мПа целью снижения уровня остаточных напряжений и стабилизации размерной и геометрической точности.
Были обработаны полые валы длиной
9655 мм, диаметром отверстия 55мм н наружным диаметром 160 мм, имеющие на одном конце фланец диаметром
410 мм.
Полученные при проведении исследований данные приведены в таблице.
Предлагаемый способ способствует повышению качества правки.
1230715
Показатели
Время обработки на резонансных частотах, мПа 35 35
35 35
9 11
8 13
Коробление (прогиб) вала после проведения . токарной обработки,мм 0,09 0,11
0,16 0,05
Составитель Э.Копаев
Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар
Редактор М.Бандура
Заказ 2478/13
Тираж 783
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий:
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4
Среднеквадратическое отклонение остаточных напряжений после виброобработки, мПа
Продолжение таблицы
Режимы обработки
