Технологічне забезпечення якості робочої поверхні гідро- та пневмоциліндрів раціональним орієнтуванням шліфувального круга

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії зі спеціальності 131 – прикладна механіка. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Міністерства освіти і науки України. – Харків, 2023. Об'єкт дослідження – технологічні процеси внутрішнього поздовжнього шліфування внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього сгоряння, гідро- та пневмоциліндрів. Предмет дослідження – закономірності, які мають місце при обробці внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього згоряння, гідро- та пневмоциліндрів, вісь яких перпендикулярна вісі шліфовального круга. Дисертація є цілісним завершеним дослідженням, яке присвячено розв’язанню актуального для технології машинобудування науково-практичного завдання обґрунтування умов підвищення якості обробки внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього сгоряння, гідро- та пневмоциліндрах на основі розроблення та практичного застосування ефективного технологічного процесу внутрішнього поздовжнього шліфування із перпендикулярним розташуванням вісей шліфувального круга та оброблювального отвору циліндра. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних та експериментальних досліджень здобувачем вперше: – підтверджена можливість покращення експлуатаційних характеристик гильз двигунів внутрішнього згоряння, пневмо- та гідроциліндрів при підвищенні якості їх робочих поверхонь, оброблених внутрішним поздовжним шліфуванням із перпендикулярним розташуванням вісей шліфувального круга та заготовки; – розроблена математична модель шорсткості шліфувальної поверхні з врахуванням співпадання напрямку рисок-подряпин, утворених діями зерен кругу, та напрямку руху поршня в процесі експлуатації; – обгрунтована ефективність застосування пружної схеми шліфування із взаємно перпендикулярним розташуванням вісей круга та оброблюваного отвору, яка дозволяє управляти силовою та тепловою напруженостями в умовах інтенсивного зносу інструменту та ліквідувати дефекти, що утворилися при попередніх операціях; – знайшли подальший розвиток закономірності, які підтверджують, що при одношаровому розміщенні абразивних зерен на робочій поверхні круга відношення параметрів шорсткості поверхні R / Ra max може змінюватися дуже в значних межах, а параметр шорсткості поверхні a R може досягати значення 0,05 мкм, що відповідає параметрам, отриманим після абразивного полірування, та вказує на ефективність застосування м'яких кругів із наклеєним шаром абразивного порошку, що дозволяє значно збільшити площу контакту круга та заготовки. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень розроблено ефективні технологічні процеси фінішної обробки внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього сгоряння, пневмо- та гідроциліндрів із застосуванням сучасного прогресивного методу внутрішнього поздовжнього шліфування з перпендикулярним розташуванням вісей шліфувального круга та оброблюваного отвору. Розроблено інженерні методики розрахунку раціональних структур і параметрів технологічних процесів фінішної механічної обробки внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього сгоряння, гідро- та пневмоциліндрів, які забезпечують суттєве підвищення якості, точності, продуктивності та зниження трудомісткості обробки. Розроблені технологічні процеси фінішної механічної обробки внутрішніх поверхонь гільз двигунів внутрішнього сгоряння, гідро- та пневмоциліндрів впроваджено в основне виробництво ТОВ «Імперія металів» із позитивним економічним ефектом. Результати теоретичних і експериментальних досліджень роботи використовуються в навчальному процесі в курсовому й дипломному проектуванні на кафедрі «Технологія машинобудування» ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» та на кафедрі «Технологія машинобудування та металорізальні верстати» НТУ «Харківський політехнічний інститут». Технічну новизну розробок захищено 1 патентом на корисну модель. Теоретичні та практичні результати, які отримані під час виконання дослідження, впроваджено: у виробництво ДП «Харківський БТЗ»; у виробництво ТОВ «Львівський бронетанковий завод»; у освітньому процесі на кафедрі автомобілів та автомобільного господарства факультету бойового зазастосування військ Національної академії сухопутних військ ім. гетемана Петра Сагайдачного (255 – «Озброння та військова техніка»). У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано головну мету та завдання роботи, представлено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів. Перший розділ присвячено аналізу найбільш суттєвих проблем технологічного забезпечення якості обробки отворів у гідро- та пневмоциліндрах. У другому розділі обгрунтувані напрям і загальна методика дослідження. У третьому розділі розроблені узагальнені математичні моделі визначення параметрів шорсткості поверхні при внутрішньому поздовжньому шліфуванні. Четвериий розділ присвячений теоретичному обґрунтуванню шляхів підвищення якості обробки при внутрішньому поздовжньому шліфуванні. У пятому розділі надані експериментальні оцінювання достовірності отриманих теоретичних рішень та розроблення ефективного технологічного процесу внутрішнього поздовжнього шліфування отворів у гідро- та пневмоциліндрах.Thesis for obtaining the scientific degree of Doctor of Philosophy – in the field 131 – Applied mechanics. – National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2023. The subject of research – technological processes of internal longitudinal grinding of internal surfaces of liners of internal combustion engines, hydraulic and pneumatic cylinders. The object of research – patterns take place during the processing of the internal surfaces of the sleeves of internal combustion engines and hydraulic and pneumatic cylinders, of which is perpendicular to the axis of the grinding wheel. The thesis is an integral completed study devoted to the solution of the scientific and practical task of substantiating the conditions for improving the quality of processing of internal surfaces of sleeves of internal combustion engines, hydraulic and pneumatic cylinders, which is relevant for mechanical engineering technology based on the development and practical application of an effective technological process of internal longitudinal grinding with a perpendicular arrangement of the grinding axes circle and machining hole of the cylinder. The scientific novelty of the obtained results lies in the fact that based on theoretical and experimental research, the recipient for the first time: - the possibility of improving the sleeves of internal combustion engines operational characteristics, pneumatic and hydraulic cylinders due to the improvement of their working surfaces quality processed by internal longitudinal grinding with the perpendicular arrangement of the grinding wheel and the workpiece axes has been confirmed; - a mathematical model of the grinding surface roughness was developed, taking into account the coincidence of the direction of the lines-scratches, formed by the actions of the grains of the wheel, and the direction of the movement of the piston during operation; - the justified effectiveness of applying an elastic grinding scheme with a mutually perpendicular arrangement of the wheel and the treated hole axes allows you to control the power and thermal stresses in conditions of intensive wear of the tool and to eliminate defects that were formed during previous operations; - found the further development of regularities confirm that with a single-layer placement of abrasive grains on the wheel working surface R / Ra max , the ratio of surface roughness parameters can vary significantly, and the surface roughness parameter a R can reach a value of 0,05 μm, which corresponds to the parameters obtained after abrasive polishing , and indicates the effectiveness of using soft wheels with a glued layer of abrasive powder, which allows you to significantly increase the contact area between the wheel and the workpiece. The practical significance of the obtained results lies in the fact that, based on the theoretical and experimental studies, effective technological processes for finishing the internal combustion engines sleeves internal surfaces, pneumatic and hydraulic cylinders have been developed using a modern progressive method of internal longitudinal grinding with a perpendicular arrangement of the axes of the grinding wheel and the treated hole. Engineering methods for calculating rational structures and parameters of technological processes of finishing mechanical processing of internal surfaces of sleeves of internal combustion engines, hydraulic and pneumatic cylinders have been developed, which ensure a significant increase in quality, accuracy, productivity and reduction of processing time. The developed technological processes of finishing mechanical processing of internal combustion engines sleeves internal surfaces, hydraulic and pneumatic cylinders have been introduced into the main production of “Imperia Metaliv” LLC company with a positive economic effect. The results of theoretical and experimental studies of the thesis are used in the educational process in course and diploma design at the Department of Mechanical Engineering Technology of the Pryazovsky State Technical University and at the Department of Mechanical Engineering and Metal Cutting Machines at the Kharkiv Polytechnic Institute. The technical novelty of the developments is protected by 1 utility model patent. The theoretical and practical results obtained during the research were implemented in the practice of the educational process of the Department Department of Automobiles and Automotive Industry, Faculty of Combat Use of Troops of the Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy (specialty 255 – Armament and military equipment). The relevance of the thesis topic is justified in the introduction, the main goal and task of the work are formulated, and the scientific novelty and practical value of the obtained results are presented. The first chapter is devoted to the analysis of the most significant problems of technological assurance of the quality of hole processing in hydraulic and pneumatic cylinders. In the second chapter, the direction and general methodology of the research are substantiated. In the third chapter, generalized mathematical models for determining surface roughness parameters during internal longitudinal grinding are developed. The fourth chapter is devoted to the theoretical substantiation of ways to improve the quality of processing during internal longitudinal grinding.