Іванова Л. П. Технологічне забезпечення точності шліфованих деталей за рахунок керування тепловим режимом технологічних рідин

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U000270

Облікова картка дисертації

0824U000270.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 131 - Прикладна механіка

22-02-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ 64.050.118-4358

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

Дисертацію виконано на кафедрі «Технологія машинобудування і металорізальні верстати» Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України. У роботі представлені результати аналітичних і експериментальних досліджень і рекомендації щодо підвищення точності оброблюваних деталей і ефективності шліфування за рахунок зменшення деформацій, викликаних тепловою дією технологічних рідин. Об’єктом дослідження є технологічний процес механічної обробки на круглошліфувальних верстатах із застосуванням технологічних рідин. Предметом дослідження є закономірності, що проявляються при формуванні технологічного процесу обробки на круглошліфувальних верстатах із застосуванням технологічних рідин. Дисертація присвячена розв’язанню актуальної для технології машинобудування науково-практичної задачі – розробці наукових і методичних засобів технологічного забезпечення точності обробки шліфуванням за рахунок керування тепловим технологічних рідин. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на основі аналізу теплових процесів у шліфувальних верстатах вперше сформульовані структура і принципи проектування підсистем застосування технологічних рідин, що дозволяють зменшити вплив технологічних рідин на теплові деформації верстатів і підвищити точність обробки шліфуванням та базуються на: – розробці ряду принципово нових рішень, спрямованих на забезпечення точності обробки шліфуванням за рахунок керування тепловим режимом технологічних рідин та визначенні механізму впливу теплового стану МОР на зміну параметрів деталей і вузлів верстатів; – встановленні взаємовпливу робочих рідин інших систем верстату та їх ролі у виникненні теплових деформацій шпиндельного вузла; – у подальшому розвитку і удосконаленню математичної моделі системи застосування МОР шліфувального верстата, що дає можливість визначити температуру у всіх контрольних точках системи при її безперервній роботі і при роботі у циклічному режимі врізного шліфування; – у побудові вперше математичної моделі і розробці схеми шліфування з додатковими проміжними правками круга, що дозволяє знизити теплонасиченість круглошліфувальних верстатів за рахунок вибору раціональної схеми і кількості правок круга. Практичне значення отриманих результатів ставиться у розробці і впровадженні у виробництво: – методики і програмних засобів проектування і розрахунку підсистем застосування МОР шліфувальних верстатів при забезпеченні раціонального теплового режиму і зниження впливу теплових процесів у робочих рідинах на деформації верстата; – методики і програмних засобів призначення раціональних схем і кількості правок при шліфуванні з ДПП для зниження теплонасиченості процесу круглого шліфування; – конструкції пристрою для подачі МОР у зону різання, що забезпечує зменшення деформацій деталей шліфувального верстата, дозволяє зберегти функціональні властивості МОР і збільшити термін її використання за рахунок усунення контакту рідини із розжареними відходами шліфування; – програми автоматизованого розрахунку параметрів теплового режиму підсистеми застосування МОР круглошліфувального верстату, що дозволяє визначити температуру рідини на різних елементах системи її застосування і резервуарі МОР; – програми автоматизованого розрахунку параметрів шліфування з ДПП, яка дозволяє визначити його ефективну технологічну схему. Результати роботи впроваджені в промисловості та навчальному процесі. Методичною та теоретичною базою дослідження є положення технології машинобудування, теорії різання матеріалів, теорії ймовірності і математичної статистики, методичні розробки та наукові праці провідних вчених. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, наведено наукову новизну та сформовано практичне значення одержаних результатів. В першому розділі проведено аналіз стану досліджень в області теплового впливу робочих рідин шліфувальних верстатів на точність обробки деталей. Визначені основні напрями досліджень в області стабілізації теплового режиму МОР. У другому розділі розглянуто теоретичні передумови моделювання температурних деформацій в елементах круглошліфувального верстата. Створено математичну модель теплообміну у резервуарі МОР та встановлено зв’язок температури у резервуарі з кількістю теплоти, що виділяється у зоні різання, та об’ємом охолоджуючої рідини. В третьому розділі розроблено основні напрямки, поставлені задачі експериментальних і розрахунково-аналітичних досліджень, призначене устаткування, засоби вимірювання і програмне забезпечення для проведення експериментів. В розділі 4 на основі розробки 3D-моделі та імітаційної моделі шліфувальної бабки шліфувального верстату виконане дослідження її статичного і динамічного теплового стану і встановлено його вплив на теплові деформації шпинделя. В розділі 5 розроблено пристрій подачі МОР у зону різання, що передбачає ізоляцію контакту МОР з поверхнями елементів верстату і досліджено теплові процеси у зоні різання при його використанні.

Читати повністю

Публікації

1. Stepanov, M., Ivanova, L., Litovchenko, P., Ivanova, M., Basova, Y.: Model of Thermal State of the System of Application of Coolant in Grinding Machine. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 156-165. (Scopus, Німеччина). URL: https://DOI: 10.1007/978-3-319-93587-4_17

2. Stepanov, M., Ivanova, L., Litovchenko, P., Ivanova, M., Basova, Y. Determination of parameters of cylindrical grinding with additional intermediate dressing. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 330-340. (Scopus, Німеччина). URL: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22365-6_33

3. Stepanov, M., Ivanova, M., Litovchenko, P., Ivanova, L., Tarasenko, O. Study of thermal modes of working fluids in grinding machines. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 299-308. (Scopus, Німеччина). URL: https:// DOI: 10.1007/978-3-030-40724-7_31

4. Stepanov, M., Ivanova, M., Litovchenko, P., Ivanova, L., Kotliar, A. Improvement of the Accuracy of Grinding by Means of Coolant Supply. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 325-335. (Scopus, Німеччина). URL: https:// DOI: 10.1007/978-3-030-50794-7_32

5. Stepanov, M., Litovchenko, P., Ivanova, L., Ivanova, M., Gasanov, M. Heat Flows Affected on the Wheel head of a Cylindrical Grinding Machine. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 490-500. (2021). (Scopus, Німеччина). URL: https:// DOI: 10.1007/978-3-030-77719-7_49

6. Stepanov, M., Ivanova, M., Litovchenko, P., Ivanova, L., Havryliuk, Y. Study of Heat Transfer Conditions in the Cutting Zone When Grinding. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manuf. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp 173-181. (Scopus, Німеччина). URL: https:// DOI: 10.1007/978-3-030-79165-0_17

7. Stepanov, M., Ivanova, M., Litovchenko, P., Ivanova, L., Machado, J. Investigation of temperature deformations for cylindrical grinding machines / International Journal of Mechatronics and Applied Mechanics, 2022, Issue 12, pp. 104–108. (Scopus, Португалія). URL: http:// dx.doi.org/10.17683/ijomam/issue12.16

8. М. Степанов, П. Литовченко, М. Іванова, Л. Іванова. Теплообмін в системі застосування МОР шліфувальних верстатів / Різання та інструменти в технологічних системах, 2020, вип. 92. С. 151-160. URL: https:// DOI: 10.20998/2078–7405.2020.92.16 (Б) (Наказ МОН № 409 від 17.03.2020, Б).

9. Степанов М.С., Літовченко П.І., Іванова Л.П., Іванова М.С. Експериментальні дослідження температури робочої рідини в підшипниках шпинделя круглошліфувальних верстатів. / Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технології в машинобудуванні // Харків : НТУ «ХПІ», 2022. – № 1 (5) 2022. С. 27–32. (Б). (Наказ МОН № 320 від 07.04.2022, Б).

10. Степанов М.С., Літовченко П.І., Іванова Л.П., Іванова М.С. Дослідження впливу температури робочої рідини в підшипниках шпинделя круглошліфувального верстату на похибку його положення відносно оброблюваної деталі / Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технології в машинобудуванні // Харків : НТУ «ХПІ», 2022. – № 2 (6) 2022. С. 49–55. (Б). URL: https:// DOI: 10.20998/2079-004X.2022.2(6).02 (Наказ МОН № 320 від 07.04.2022, Б).

11. Степанов М.С., Литовченко П.І., Іванова М.С., Корнієнко В.О., Іванова Л.П., Французов В.І. Підвищення ефективності очищення МОР в барабанних магнітних сепараторах на вальцешліфувальних верстатах. Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Серія: Техніка в машинобудуванні: зб. наук. пр. Харків : НТУ «ХПІ», 2023. № 2 (8) 2023. С. 93–100. (Б). URL: DOI: 10.20998/2079-004X.2023.2(8).11 (Наказ МОН № 320 від 07.04.2022, Б).

12. Степанов, М. С., Літовченко, П. І., & Іванова, Л. П. Математична модель теплообміну у резервуарі МОР шліфувального верстату. Вісник ЖДТУ. Серія "Технічні науки", 2017. Том 1. № 2(80), 90–96. URL: https://doi.org/10.26642/tn-2017-2(80)-90-96

13. Іванова Л. П. Аналіз теплового стану технологічних рідин металорізальних верстатів / Л. П. Іванова // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технології в машинобудуванні: зб. наук. пр. Харків : НТУ «ХПІ», 2020. № 1 (1) 2020. С. 35 –39. URL: https://DOI: 10.20998/2079-004X.2020.1.06

14. Степанов, М.С. Оцінка теплообміну при спільній дії струменів повітря і потоку ЗОР при шліфуванні / М.С. Степанов, Л.П. Іванова, П.І. Литовченко, М.С. Іванова // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технології в машинобудуванні: зб. наук. пр. Харків : НТУ «ХПІ», 2020. № 2 (2) 2020. С. 37–41. URL: https://DOI: 10.20998/2079-004X.2020.2.13

15. Степанов, М.С. Повышение точности обработки шлифованием за счет снижения температурных деформаций / М.С. Степанов, М.С. Иванова, Л.П. Иванова // MicroCAD `2017. Інформаційні технології: наука, техніка, освіта, здоров’я: Тези доповідей ХХV Міжнародної науково-технічної конференції, Ч.І (17-19 травня 2017 р., Харків) : за ред. проф. Сокола Є.І. Харків, НТУ «ХПІ». C 149.

16. Степанов М.С., Іванова Л.П., Літовченко П.І. Підвищення точності обробки деталей військових машин шляхом стабілізації теплового режиму системи подачі МОР / Збірник тез доповідей науково-практичної конференції “Службово-бойова діяльність Національної гвардії України: сучасний стан, проблеми та перспективи”. 29 березня 2018 року, м. Харків. С. 89.

17. Степанов, М.С. Визначення енергоємності процесу правки шліфувальних кругів / М.С. Степанов, Л.П. Іванова, М.С. Іванова, Є.В. Басова, П.І. Літовченко // MicroCAD `2018. Інформаційні технології: наука, техніка, освіта, здоров’я: Тези доповідей ХХІV Міжнародної науково-технічної конференції. Ч.І (16-18 травня 2018 р.) – Харків: НТУ «ХПІ». С. 132.

18. Степанов М.С., Іванова Л.П., Літовченко П.І. Тепловий режим шліфування з додатковими проміжними правками шліфувального круга/Збірник наукових праць Х Всеукраїнської науково-технічної конференції з міжнародною участю «Процеси механічної обробки, верстати та інструмент». м. Житомир, 6–9 листопада 2019 р. С. 183-185.

19. Степанов М.С., Іванова Л.П., Літовченко П.І. Удосконалення фінішної обробки деталей ОВТ шляхом застосування додаткових проміжних правок шліфувального круга / Збірник тез доповідей науково-практичної конференції Національної академії Національної гвардії України “Службово-бойова діяльність Національній гвардії України: сучасний стан, проблеми та перспективи”. Секція 2. «Технічне та тилове забезпечення службово-бойової діяльності Національної гвардії України: сучасний стан, проблеми та перспективи». Харків: 2019. С. 159-160.

20. Mykhaylo Stepanov, Maryna Ivanova, Petro Litovchenko, Larysa Ivanova, Alexey Kotliar. Improvement of the Accuracy of Grinding by means of Coolant Supply/3rd International Conference on Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange June 9-12, 2020 | Kharkiv, Ukraine. Р. 87.

21. Степанов М. С. Дослідження процесу теплообміну в зоні шліфування при використанні спеціального пристрою подачі МОР / М.С. Степанов, М.С. Іванова, П.І. Літовченко, Л.П. Іванова, О.В. Котляр // Сучасні технології у промислово-му виробництві : Матеріали та програма VII Всеукраїнської науково-технічної конференції (м. Суми, 21-24 квітня 2020 р.). Суми : Сумський державний університет, 2020. С. 59-60.

22. Степанов М.С., Іванова Л.П, Іванова М.С., Літовченко П.І. / Рівняння балансу теплових потоків, що діють на шліфувальну бабку круглошліфувального верстату / MicroCAD `2021. Інформаційні технології: наука, техніка, освіта, здоров’я: Тези доповідей ХХIX Міжнародної науково-технічної конференції, Ч.І (18-20 травня 2021 р., Харків) : за ред. проф. Сокола Є.І. Харків, НТУ «ХПІ». с. 119.

23. Іванова Л.П., Літовченко П.І., Степанов М.С. Дослідження умов теплообміну в зоні різання при шліфуванні із застосуванням МОР / Збірник тез доповідей всеукраїнської науково-практичної конференції НАНГУ «Службово-бойова діяльність Національної гвардії України: сучасний стан, проблеми та перспективи», 2021 р. Ч. 2. С. 37.

24. Степанов М.С., Іванова Л.П. Оцінка доцільності шліфування з додатковими проміжними правками круга прецизійних деталей військових машин і озброєння / Актуальні питання забезпечення службово-бойової діяльності військових формувань та правоохоронних органів : Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції. Харків, НАНГУ, 2021. С. 288-289.

25. Степанов М.С., Іванова Л.П., Літовченко П.І.. Дослідження температурного режиму системи застосування МОР при шліфуванні/Збірник наукових праць ХІ всеукраїнської науково-технічної конференції з міжнародною участю «Процеси механічної обробки, верстати та інструмент» м. Житомир, 5–6 листопада 2021 р. C. 70.

26. Степанов М.С., Іванова Л.П., Іванова М.С., Літовченко П.І. Аналіз впливу температури робочої рідини в підшипниках шпинделя круглошліфувальних верстатів на точність обробки деталей ОВТ / Тези доповідей ХІ Міжнародної науково-практичної конференції: “Актуальні питання забезпечення службово-бойової діяльності військових формувань та правоохоронних органів”. Харків, 28 жовтня 2022 року. C. 289-291.

27. Степанов М.С., Іванова М.С., Літовченко П.І., Іванова Л.П. Критерії оцінки ефективності шліфування з додатковими проміжними правками / Тези доповідей XХX міжнародної науково-практичної конференції “Інформаційні технології: Наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я” (MicroCAD-2022), м. Харків, 18-20 травня 2022 р. С. 137. ISSN 2222-2944. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я ‘2022.

28. Степанов М.С., Полонський Л.Г., Іванова Л.П., Літовченко П.І. Дослідження теплового впливу технологічних рідин на точність шліфування / Якість, стандартизація, контроль: теорія та практика: Матеріали 23-ї Міжнародної науково-практичної конференції, 27–28 вересня 2023 р. Київ: АТМ України, 2023. C. 92-95.

29. Пристрій подачі мастильно-охолоджувальної рідини: пат. 136095 Україна : B24B 55/00. № u 2018 11969 ; заявл. 03.12.2018 ; опубл. 12.08.2019, Бюл. № 15. 5 с.

30. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №95215 Комп’ютерна програма «Моделювання теплового режиму мастильно-охолоджуючої рідини при круглому врізному шліфуванні» («Heat_T»). Автори: Літовченко П.І., Степанов М.С., Іванова Л.П., Іванова М.С., Басова Є.В., Кобець Д.А. Дата реєстрації 10.01.2020 р.

31. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №98881 Комп’ютерна програма «Моделювання процесу круглого шліфування з додатковими проміжними правками шліфувального круга» («Pravka»). Автори: Літовченко П.І., Степанов М.С., Іванова Л.П., Іванова М.С., Кобець Д.А. Дата реєстрації 12 серпня 2020 р.

Читати повністю

Файли

autoreferat-АНОТАЦІЯ_Укр+Engl.pdf

Дисертація_PHD_Іванова Л-П-.pdf

Схожі дисертації

0823U101977

Іщенко Олексій Антонович

Напружено-деформований стан тонкостінних оболонок реактора ВВЕР-1000 при максимальній проєктній аварії

0823U101983

Ярмоленко Олександр Сергійович

Підвищення продуктивності пластичного формоутворення з латуні вісесиметричних виробів із змінною товщиною стінки великої довжини

0823U101913

Данилейко Олександр Олександрович

Підвищення експлуатаційних властивостей сталевих виробів комбінованою лазерною термомеханічною поверхневою обробкою

0823U101603

Перепелиця В’ячеслав Ігорович

Система гідравлічних приводів синхронізації робочих рухів автоматизованої установки для формування заготовок цегли

0823U101351

Майструк Павло Володимирович

Синтез дискретно-континуальних міжрезонансних коливальних систем вібраційних машин з електромагнітним приводом