Повышение качества станков за счет совершенствования методов расчета модульных направляющих качения

• Автор: Крутов, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Введение
Глава 1. Особенности применения направляющих модульного типа в конструкциях современных станков
1.1. Назначение направляющих в металлорежущих станках
1.2. Особенности конструкции и эксплуатационные свойства направляющих качения
1.3. Особенности конструкции и эксплуатации модульных направляющих качения
1.4. Разработка и совершенствование методов расчета направляющих качения
1.5. Основные задачи работы
Глава 2. Разработка методики и измерительного стенда для проведения натурных экспериментов по исследованию жесткости направляющих
модульного типа
2.1. Обоснование необходимости проведения натурных экспериментов
2.2. Описание объекта исследований
2.3. Описание измерительного стенда
2.3.1. Нагружающие устройства
2.3.2. Расположение индикаторов для контроля перемещения танкетки
2.3.3. Особенности монтажа направляющих на стенде
2.2.4. Конструкция стенда
2.3. Методика проведения экспериментов и обработка результатов
2.4. Результаты натурных экспериментов
2.4.1. Эксперименты с модулем THKSHS 25LC2
2.4.2. Эксперименты с модулем INA KWVE25B G3V1
2.4.3. Эксперименты с модулем Rexroth R1651
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Имитационное моделирование направляющих модульного типа
3.1. Особенности моделирования упругой системы танкетка рельс направляющих модульного типа
3.2. Особенности решения задачи Герца для случая контакта между шариком и дорожной качения
3.3. Построение модели контакта шарика с дорожками качения
3.4. Преобразования координат
3.5 Построение модели упругой системы танкетка - рельс направляющей модульного типа (обратная задача моделирования)
3.6. Метод Ньютона-Рафсона и особенности решения прямой задачи моделирования
3.7. Программное обеспечение для реализации алгоритмов решения прямой и обратной задачи
3.8. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными и данными производителей
3.8.1. Результаты математического моделирования упругой системы танкетка - рельс THKSHS25LC2
3.8.2. Результаты математического моделирования упругой системы танкетка - рельс INA KWVE25B G3V1
3.8.3. Результаты математического моделирования упругой системы танкетка - рельс Rexroth R1651
3.9. Исследование поведения упругой системы танкетка - рельс при воздействии комбинированных нагрузок с помощью математической модели
3.10. Аналитическое исследование упругой системы танкетка - рельс
3.11. Выводы по главе
Глава 4. Моделирование направляющих модульного типа с использованием метода конечных элементов
4.1. Цели и особенности расчета металлообрабатывающих станков методом конечных элементов
4.2. Имитационное моделирование направляющих модульного типа с использованием метода конечных элементов
4.2.1. Особенности построения конечно-элементных моделей модульных направляющих и проведения вычислительных экспериментов
4.2.2. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными и результатами расчетов с помощью нелинейной модели
4.3. Особенности расчетов грузоподъемности и долговечности модульных направляющих качения с использованием разработанных моделей
4.3.1. Статическая и динамическая грузоподъемность, номинальный ресурс и оценка долговечности модульной направляющей по наиболее нагруженному телу качения
4.3.2. Эквивалентная нагрузка в расчетах модульных направляющих
4.4. Сравнительный анализ нового и традиционного методов расчета направляющих качения (на примере зубофрезерного станка 5320Ф4)
4.4.1. Основные узлы и общий вид вертикального зубофрезерного станка модели 5320Ф4
4.4.2. Аналитический расчет направляющих качения
4.4.2.1. Расчет направляющих радиального перемещения инструмента
4А.2.2. Расчет направляющих вертикального перемещения суппорта
4.4.3. Расчета направляющих с применением МКЭ
4.5. Сравнение результатов аналитического и конечно-элементного методов расчета
4.6. Этапы новой методики расчета модульных направляющих
4.7. Оценка влияния направляющих на жесткость несущей системы станка (на примере зубофрезерного станка 5320Ф4)
4.8. Выводы по главе
Заключение. Общие выводы по работе
Список литературы

2.2. Описание объекта исследований
В качестве объектов исследования были выбраны прецизионные направляющие SHS 25LC2 фирмы «ТНК» с сепаратором, KUVE25B G3V1 фирмы «Schaeffler KG» и R1651 422 20 фирмы «Bosch Rexroth» без сепараторов. Основные их параметры приведены в таблице 2.1. Рельсы направляющих закреплялись на плите в соответствии с рекомендациями по монтажу фирм-производителей.
Таблица 2.
Параметр Вид направляющей
R 7 у / SHS 25LC2 KUVE25 BG3V1 R1651 42220
// / h, мм 20
; Н, мм
/ * 0 ) В, мм
ч — | -А Ъ, мм
L, мм 109 81,7 137
7 h. С0, кН 64,7 37 77
Л С, кН 36,8 17,9 63
Натяг одзс 0,1С 0,08С
В приведенной таблице отражены габаритные размеры и эксплуатационные параметры трех модулей, два из которых одного типоразмера. Танкетки 25-го типоразмера отличаются длинной, что обусловлено разным количеством тел качения, одновременно участвующих в контакте (20 у бЖ, против 16 у К НЕЕ) и величиной предварительного натяга, а, следовательно, статической и динамической грузоподъемностью.
2.3. Описание измерительного стенда.
2.3.1. Нагружающие устройства.
Вид нагружающих устройств оказывает существенное влияние на конструкцию стенда. Осуществлять нагрузку на модуль, закрепленный на столе, можно различными способами: механически (через систему рычагов, винтовую пару), с помощью гидроцилиндра, непосредственно устанавливая требуемый груз на танкетку. Здесь необходимо учитывать возможность проведения измерения прикладываемой нагрузки и точность измерения