Purpose. The paper deals with determining the conditions of the dynamic overload formation for a drive unit in the wheel-processing machine in various unsteady operating modes and suggests ways to reduce it. Methodology. The problem was solved by creating a dynamic computational multi-mass chain model followed by modeling of its loading by external force options, the values of which were obtained by analytical and experimental methods. The solution to equations of motion with determining the load of the drive unit in the transient acceleration mode and in the tie-in one was carried out by means of MathCad. Findings. The design scheme for the drive unit of the rotational movement of the machine faceplate is represented by a linear three-mass row system with two elastic connections and with three absolute degrees of freedom. The analytical determination of the cutting force moments takes into account changes in the kinematic parameters of the cutting regime when machining the different sections of the profile with cup-tip tool. The worst case of load application is accepted with simultaneous insertion of tools. The equivalent torque of the cutting forces is defined as the sum of the moments from each of the tools at multi-cut machining. The moments of elasticity of bonds in the steady state of the machine drive unit are determined. Dynamic loads with coefficients of dynamism in the bonds Kd12 = 1.13 and Kd23 = 1.04 are insignificant in the tie-in mode and rapidly decrease their value. Absolute values of the twisting elastic moment in the C23 bond in the start-up mode are insignificant and much less than the values of the steady load. Using the method of calculation and experimental research, a significant dynamic overload of the machine drive unit in the mode of rheostat start-up by a directcurrent motor was established. The reactive elastic moment with the periodic change is 2.7 times higher than the nominal moment of steady processing regime. Originality. Authors created the elastic dynamic model of the machine drive unit for the processing of railway wheels. In accordance with the model, the equations of mass motion and bond loading are compiled and solved. The theoretical conditions for reducing the drive unit loading are determined. Practical value. Based on the simulation of the transient drive start-up process, significant overloads of its elements have been determined. They are several times higher than the response of elastic bonds during cutting. To prevent this, it is recommended to change the mode of multistage starting of the engine with a decrease of the starting current by at least two times up to a value of not more than 1 200 A.
Цель. В работе предусматрено определить условия образования динамичной перегруженности привода колесообрабатывающего станка в разных нестационарных режимах эксплуатации и предложить способы ее уменьшения. Методика. Задача решалась путем создания динамической расчетной многомассовой цепной модели с последующим моделированием ее нагружения внешними силовыми факторами, значения которых были получены аналитическим и экспериментальным методами. Решение уравнений движения с определением нагрузки привода в переходном режиме разгона и в режиме врезки осуществлялось средствами MathCad. Результаты. Расчетная схема привода вращательного движения планшайбы станка представлена линейной трехмассовой рядной системой с двумя упругими связями и с тремя абсолютными степенями свободы. Аналитическое определение моментов силы резания учитывает изменения кинематических параметров режима резания при обработке различных участков чашечным резцом профиля. Принят худший случай приложения нагрузки при одновременной врезке инструментов. Эквивалентный момент сил резания определен как сумма моментов от каждого из инструментов при многорезцовой обработке. Определены моменты упругости связей в стационарном состоянии привода станка. Динамические нагружения с коэффициентами динамичности в связях Кд12 = 1,13 и Кд23 = 1,04 в режиме врезки незначительные и быстро уменьшают свое значение. Абсолютные значения крутящего упругого момента в связи С23 в режиме пуска несущественные и значительно меньше величин стационарной нагрузки. С помощью метода расчета и экспериментальных исследований установлена существенная динамическая перегрузка привода станка в режиме реостатного пуска электродвигателем постоянного тока. Реактивный упругий момент периодического изменения в 2,7 раза превышает номинальный момент стационарного режима обработки. Научная новизна. Была создана упругая динамическая модель привода станка для обработки железнодорожных колес. Соответственно модели составлены и решены уравнения движения масс и нагружения связей. Определены теоретические условия снижения нагруженности привода. Практическая значимость. На основании моделирования переходного процесса пуска привода определены значительные перегрузки его элементов, которые в несколько раз превышают реакцию упругих связей при резании. Для предотвращения этого рекомендовано изменить режим многоступенчатого пуска двигателя с уменьшением пускового тока минимум в два раза до величины не более 1 200 А.
Мета. У роботі передбачено визначити умови створення динамічного перевантаження приводу колесообробного верстата в різних нестаціонарних режимах експлуатації й запропонувати способи його зменшення. Методика. Поставлена задача вирішувалася шляхом створення динамічної розрахункової багатомасової ланцюгової пружної моделі з подальшим математичним моделюванням її навантаження зовнішніми силовими факторами, значення яких були отримані аналітичними й експериментальними методами. Розв’язання рівнянь руху з визначенням навантаження приводу в перехідному режимі розгону та в режимі врізання здійснювалось засобами MathCad. Результати. Розрахункова схема приводу обертального руху планшайби верстату представлена лінійною тримасовою рядною системою з двома пружними зв’язками і з трьома абсолютними ступенями вільності. Аналітичне визначення моментів сили різання враховує зміни кінематичних параметрів режиму різання під час обробки різних ділянок профілю чашковим різцем. Прийнятий найгірший випадок прикладання навантаження за одночасного врізання інструментів. Еквівалентний момент сил різання визначений як сума моментів від кожного з інструментів за умови багаторізцевої обробки. Визначені моменти пружності зв’язків у стаціонарному стані приводу верстата. Динамічні перевантаження з коефіцієнтами динамічності у зв’язках Кд12 = 1,13 і Кд23 = 1,04 в режимі врізання незначні й швидко зменшують своє значення. Абсолютні значення крутного пружного моменту у наведеному зв’язку редуктора С23 в режимі пуску несуттєві й значно менші від величин стаціонарного навантаження. За допомогою методу розрахунку й експериментальних досліджень встановлене суттєве динамічне перевантаження приводу верстата в режимі реостатного пуску електродвигуном постійного струму. Реактивний пружний момент періодичної зміни у 2,7 разів перевищує номінальний момент стаціонарного режиму обробки. Наукова новизна. Була створена пружна динамічна модель приводу колесообробного верстата. Складені і розв’язані моделі й розв’язані рівняння руху мас та визначене навантаження зв’язків. З’ясовані теоретичні умови зниження навантаження в приводі. Практична значимість. На підставі моделювання перехідного процесу пуску приводу визначені суттєві перевантаження його елементів, які в декілька разів перевищують реакцію пружних зв’язків під час різання. Для запобігання цьому рекомендовано змінити режим багатоступеневого запуску двигуна зі зниженням пускового струму мінімум у два рази до величини не більше 1 200 А.
UNSTEADY OPERATING MODES OF THE MAIN DRIVE UNIT OF A MACHINE-TOOLS FOR SOLID RAILWAY WHEELS PROCESSING.
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЛАВНОГО ПРИВОДА КАРУСЕЛЬНОГО СТАНКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС.
НЕСТАЦІОНАРНІ РЕЖИМИ РОБОТИ ГОЛОВНОГО ПРИВОДА КАРУСЕЛЬНОГО ВЕРСТАТА ДЛЯ ОБРОБКИ СУЦІЛЬНОКАТАНИХ ЗАЛІЗНИЧНИХ КОЛІС
05.06.2018
Science and Transport Progress ; No. 3(75) (2018); 128-137
Aufsatz (Zeitschrift)
Elektronische Ressource
Ukrainisch
vibrations , transitional processes , machine drive unit , wheel-processing machine , dynamic loads , railway wheel железнодорожное колесо , коливання , динамические нагрузки , переходные процессы , привід верстата , привод станка , колесообрабатывающий станок , колебания , перехідні процеси , динамічні навантаження , залізничне колесо , колесообробний верстат
Metadata by SPU is licensed under CC BY 3.0
Scientific Periodicals of Ukraine | 2017
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2008
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2016
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2008
|