Кокаева Рита Михайловна;pdf

АННОТАЦИЯ
диссертационной работы докторанта PhD по специальности
6D071200 «Машиностроение» Шерова Айбека Карибековича
«Совершенствование технологии изготовления деталей
гидравлических машин на основе развития теорий
двухосного соединения»
Актуальность исследований. В осуществлении задач, поставленных в
программе
«Казахстан-2050»
в
деле
дальнейшего
развития
производительных сил страны, повышения производительности и
квалификации труда, выдающаяся роль принадлежит машиностроению.
Применение
гидравлических
машин
получило
широкое
распространение во всех отраслях машиностроения. Год за годом
увеличивается число разновидностей гидравлических машин.
По истечении времени, стало совершенно очевидно, что устаревшая
отечественная база комплектующих изделий уже не пригодна для создания
современных гидрофицированных машин, а выход на мировой рынок
невозможен без применения новых технологии.
Перед машиностроителями стоит задача повышения степени
автоматизации не только рабочих процессов в машинах, но и процессов
производства самих машин. Совершенствование и автоматизация машин,
технологического оборудования, механизмов и агрегатов сопровождается
непрерывным уведомлением степени использования в них гидравлических
устройств.
Основными узлами каждой объемной гидропередачи являются насос,
контрольно-регулирующая аппаратура, аппаратура управления и силовые
исполнительные агрегаты. По сравнению с другими узлами в надежности и
долговечности работы гидросистемы надежность и долговечность работы
насоса имеет решающее значение. В различных отраслях машиностроения
наряду с другими типами гидравлических насосов широко применяются
шестеренные насосы (НШ). В значительной мере этому способствует
эксплуатационная надежность НШ, невысокая требовательность в
отношении ухода за ними, простота реверсирования, компактность, малый
вес и небольшая стоимость, что выгодно отличает их от других типов
объемных гидронасосов.
Однако в ряде случаев дальнейшее расширение области использования
НШ встречает серьезные затруднения. Не найдены еще достаточно
удовлетворительные конструктивные решения, отвечающие конкретным
требованиям и условиям эксплуатации в приводах сельскохозяйственных
машин.
Сельскохозяйственные машины работают в самых тяжелых, жестких и
неблагоприятных условиях эксплуатации, которые характеризуются:
- широким диапазоном климатических факторов: температура воздуха
от минус 40 до плюс 40 градусов; влажность от 54 до 81 процента;
- большой запыленностью воздуха (от 0,05 до 1 мГ на 1 м2) и большим
количеством абразива в почве;
- большой динамической нагрузкой на агрегаты вследствие больших и
нестабильных сопротивление почвы и случайного характера нагружения.
Следствием воздействия этих факторов является резкое увеличение
износов деталей гидравлических устройств, агрегатов и узлов
сельскохозяйственных машин, возрастание потока поломок и отказов,
повышение расхода топлива. В этих сложных условиях повышение
работоспособности сельскохозяйственных машин и эффективное их
использование возможно только с помощью совершенствования конструкции
и технологии изготовления гидравлических устройств, агрегатов и узлов.
Был проведен анализ современного состояния производств и
качественных
показателей
гидравлических
машин
в
условиях
машиностроительных производств Республики Казахстан. На заводах были
собраны материалы для уточнения производительности работы
гидравлических машин и соответствия их эксплуатационному сроку,
периодики технического обслуживания, а также причины преждевременной
поломки.
Результаты анализа также показали, что самым распространённым
видом гидравлических машин является насосы шестеренные (НШ), а также
отечественные насосы и гидромашины, как правило, не соответствуют
международным размерам и параметрам, не имеют международных
сертификатов качества и развитой системы техобслуживания.
Были выявлены, что существует проблема обеспечения качества
изготовления НШ, в результате чего НШ не всегда обеспечивают требуемую
мощность, и рабочие органы НШ изнашиваются довольно быстро, который
приводит к недопустимому возрастанию утечек и падению объемного КПД.
В связи с вышеизложенными совершенствование технологии
изготовления деталей гидравлических машин является актуальной
проблемой в машиностроении, решение которого требует разработки
ресурсосберегающих технологий изготовления и создания новых
конструкций гидравлических машин.
Целью диссертационной работы является обеспечение высокой
производительности и бесперебойной качественной работы гидравлических
машин, в частности НШ.
Идея работы заключается в созданий новой конструкции
гидравлических машин с двухосным соединением.
Задачи исследования. Для реализации поставленной цели должны
быть решены следующие задачи:
- анализ классификаций гидравлических машин;
- анализ существующих технологий изготовления деталей и узлов
гидравлических машин и путей повышения точности и качества;
- изучить особенности соединение «вал-отверстие» нового вида и её
применимость в конструкциях гидравлических машин;
- размерный анализ конструкций принятых в производстве насосов
типа НШ;
разработка
способов
совершенствования
конструкции и
технологических показателей насосов типа НШ на основе развития теории
двухосного соединения;
- экспериментальное исследование технологической возможности НШ
с двухосным соединением;
- разработка методики расчета параметров и выбора расположения
полей допусков посадочных поверхностей двухосного соединения
применительно к шестеренчатым насосам;
- разработка и совершенствование технологии изготовления деталей и
узлов НШ с двухосным соединением.
Методы исследования, используемые в работе базируются на
основных положениях таких наук, как технология машиностроения, основы
конструирования деталей гидравлических машин, теория и расчет размерных
цепей, допуски и посадки. Экспериментальные исследования технических
параметров НШ с двухосным соединением проводились на специальном
стенде монтированной на базе токарного станка. Проводилось имитационное
моделирование нагрева деталей НШ с двухосным соединением с
применением программного обеспечения Siemens PLM Software NX 9.5
Научные положения, выносимые на защиту:
- решение научной проблемы повышение производительности и
обеспечение бесперебойной качественной работы гидравлических машин, в
частности НШ;
- способы совершенствования конструкции и технологических
показателей насосов типа НШ на основе развития теории двухосного
соединения;
- математические зависимости для точного определения щели между
высотой зубьев шестерни и отверстии корпуса;
- новая система простановки размеров деталей НШ с двухосным
соединением;
- результаты экспериментальных исследований ресурсосберегающих
технологий (ротационной, термофрикционной, виброабразивной) обработки
деталей НШ с двухосным соединением.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждаются:
- корректной постановкой задач исследований, обоснованностью
принятых исходных предпосылок, методов анализа с использованием
фундаментальных наук и положений технологии машиностроения;
- удовлетворительной сходимостью результатов расчета и
экспериментальных данных исследований;
- инновационными патентами РК на изобретения;
- внедрениями разработанных технологий изготовления деталей НШ,
конструкции НШ с двухосным соединением, специальных приспособлений,
устройств и технологической оснастки;
- апробацией работы на республиканских и международных
конференциях, публикацией основных результатов работ в открытой печати.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана новая конструкция НШ с двухосным соединением;
- на основе теорий двухосного соединения предложена новая система
простановки размеров детали НШ с двухосным соединением, которая
позволяет обеспечение наибольшей соосности осей отверстий и валов,
наибольшего контакта поверхностей вала и отверстия, а также обеспечение
параллельности осей валов и отверстий;
- разработка и изготовление комплекса технологических оснасток,
специальных приспособлений и устройств;
- разработаны методики расчета параметров и выбора расположения
полей допусков посадочных поверхностей двухосного соединения
применительно к шестеренчатым насосам;
- впервые проведено моделирование нагрева деталей НШ с двухосным
соединением с применением программного обеспечения Siemens PLM
Software NX 9.5, позволяющее регулировать температуру нагрева НШ.
Личный вклад автора заключается в анализе научно-технической и
патентной литературы по данной проблеме, постановке задач исследований и
разработке способов их решения, выполнении размерного анализа и
экспериментальных работ, разработке конструкции НШ с двухосным
соединением и методики расчета параметров и выбора расположения полей
допусков посадочных поверхностей двухосного соединения, проведении
апробации результатов выполненных исследований на предприятиях
машиностроительной отрасли.
Научное значение полученных в диссертационной работе результатов
заключается: в создании новой системы простановки размеров деталей НШ с
двухосным соединением; выводе формулы для точного определения щели
между высотой зубьев шестерни и отверстии корпуса.
Практическое значение работы состоит: в разработке способов
совершенствования конструкции и технологических показателей насосов
типа НШ на основе развития теории двухосного соединения, методики
расчета параметров и выбора расположения полей допусков посадочных
поверхностей деталей НШ с двухосным соединением.
Реализация работы. Тема диссертационной работы по результатам
исследования проекта «Системный анализ и прогнозирование в сфере науки
и технологий» (в разрезе направления «Машиностроение») включена в
программу развитие науки и технологий в Республике Казахстан на период
до 2030 года (http://www.ncste.kz/ru/machine).
Результаты
диссертационной
работы
внедрены
в
ТОО
«Карагандинский машиностроительный консорциум»:
- НШ с двухосным соединением (г. Караганда, 2014г.);
- управляемая технологическая оснастка для повышения точности
обработки деталей гидравлических машин (г. Караганда, 2014г.).
Для внедрения были переданы техническая документация и
руководящие материалы:
- по способу режуще-упрочняющей термофрикционной обработки
деталей тел вращения гидравлических машин – в ТОО «Карагандинский
машиностроительный консорциум» (г. Караганда, 2012г.);
- на изготовление универсальной оправки для центрирования отверстий
заготовки – в ТОО «КарГорМаш» (г. Караганда, 2012г.);
- на изготовление приспособления для сборки прессовых соединений
типа вал-отверстие – в ТОО «Экспериментальный завод №1» (г. Караганда,
2013г.);
- на изготовление установочного пальца для базирования детали по
отверстию - в ТОО «КарГорМаш» (г. Караганда, 2013г.).
Результаты работы также внедрены в учебный процесс при подготовке
бакалавров и магистров по специальности «Машиностроение» в
Карагандинском государственном техническом университете и Вильнюсском
техническом университете им. Гедиминаса.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и получили одобрение: на Республиканской научнотехнической конференции молодых ученых, посвященной 50-летию ВКГТУ
им. Д.Серикбаева. «Творчество молодых – инновационному развитию
Казахстана» (г. Усть-Каменогорск, 2008г.), III Всероссийской межвузовской
научной конференции. III Всероссийские научные Зворыкинские чтения:
Наука и образование в развитии промышленной, социальной и
экономической сфер регионов России (г. Муром, 2011г.), первой
Всероссийской научно-технической конференции с международным
участием «Жизненный цикл конструкционных материалов» (г. Иркутск,
2011г.), международной научно-практической конференции «Наука и её роль
в современном мире» (г. Караганда, 2011г.), IV Всероссийской межвузовской
научной конференции. IV Всероссийские научные Зворыкинские чтения:
Наука и образование в развитии промышленной, социальной и
экономической сфер регионов России (г. Муром, 2012г.), симпозиуме
«Информационно-коммуникационные технологии в индустрии, образовании
и науке» (г. Караганда, 2012г.), международной научно-практической
конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан–
2030» (г. Караганда, 2012г.), V международной научно-практической
конференции «Инновационные технологии и экономика в машиностроении»
(г. Юрга, 2014г.), межвузовской студенческой конференции, посвященной
80-летию Караганды. «Вклад молодежной науки в реализацию Стратегии
«Казахстан-2050» (г. Караганда, 2014г.), научных семинарах кафедр
технологии машиностроения Вильнюсского технического университета им.
Гедиминаса (г. Вильнюс, 2013г.) и КарГТУ (2011-2014гг.), технической
совещаний ТОО «Карагандинский машиностроительный консорциум» (г.
Караганда, 2014г.
Публикации. Основные положении диссертации опубликованы в 31
печатных работах, в том числе 2 - в журналах с ненулевым импакт-фактором
из перечня издательства Thomson Reuters, 6 – в изданиях рекомендованных
ККСОН МОН РК, 5 - в рецензируемых зарубежных научных изданиях
(ВАКовские) с импакт фактором РИНЦ, 4 – в материалах зарубежных
международных конференций, 5 - в международных конференциях,
симпозиумах на территории Казахстана, 7 – инновационных патентов РК на
изобретение, 2 - свидетельства о государственной регистрации прав на
объект авторского права на ИС.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 181 страниц
печатного текста состоит из введения, шести глав, заключения и
приложений, включает 91 рисунков, 30 таблиц, список литературы из 114
наименований.