close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МЬЯНМЫ)

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
САН МАУНГ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И
ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО
СОСТАВА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
(В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МЬЯНМЫ)
05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
05.02.07 – Технология и оборудование механической и
физико-технической обработки
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2015
2
Работа
выполнена
в
федеральном
государственном
бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС
(МИИТ) на кафедре «Технология транспортного машиностроения и ремонта
подвижного состава»
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор,
Куликов Михаил Юрьевич
Иванов Игорь Алексендравич
доктор технических наук, профессор, ФГБОУ
ВПО
«Петербургский
государственный
университет путей сообщения Императора
Александра
I»,
кафедра
«Технология
металлов» , профессор
Наумов Александр Геннадьевич
доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный
университет» , заведующий лабораторий
физико-технических исследований
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Дальневосточный
государственный университет путей
сообщения»
Защита состоится « 07 »
октября
2015 г. в 13:00 час
на заседании
диссертационного совета Д 218.005.01 на базе федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального
образования «Московский государственной университет путей сообщения» по
адресу 127994, г. Москва, ул. Образцова, д.9, стр. 9, ауд. 2505.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте МГУПС(МИИТ),
www.miit.ru.
Автореферат разослан «__»
июля
2015г.
Учёный секретарь
диссертационного совета,
Воронин Николай Николаевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
темы
исследования.
Республика
Союз
Мьянмы
располагает развернутой сетью железных дорог общей эксплуатационной
длиной ~5844,3 км. Приблизительный объем грузооборота 3,327 млн т-км, а
пассажирских перевозок – 71,6 млн пассажиров/год. В настоящее время ещё
строится
2865
км
железнодорожных
путей.
В
планах
строительство
метрополитена в г. Янгон. В этих условиях для надежного функционирования
железнодорожного транспорта необходима организация изготовления и
восстановления колесных пар. Качество поверхности катания является
важнейшей характеристикой колесной пары и формируется в процессе её
механической обработки. Основным используемым видом механообработки
как в условиях Мьянмы, так и РФ является колесотокарная обработка. Поэтому
её совершенствование во многом обеспечивает требуемое техническое
состояние колесной пары. Исходя из вышеизложенного тема диссертационной
работы является актуальной.
Цель работы – повышение эффективности колесотокарной обработки в
условиях железных дорог Мьянмы.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

Определение
направлений,
обеспечивающих
повышение
эффективности колесотокарной обработки в условиях железных дорог Мьянмы.

пластин
Выявление закономерностей изнашивания и разрушения режущих
в
процессе
колесотокарной
обработки
при
изготовлении
и
восстановлении профиля поверхностей катания колесных пар.

результатов
Разработка
реализации
математической
при
модели
колесотокарной
изнашивание и разрушение режущих пластины.
и
алгоритмов
обработке,
расчета
определяющих
4

Разработка
рациональных
конструкций
инструмента
для
колесотокарной обработки.

Разработка
рекомендаций
по
повышению
эффективности
колесотокарной обработки с учетом особенностей железных дорог Мьянмы.
Объект исследования – обработка профиля поверхности катания
колесных пар железнодорожного транспорта.
Предмет
исследования
–
условия
формообразования
профиля
поверхности катания колесной пары и инструмент для колесотокарной
обработки.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:

Выявлена роль инструментального фактора в совершенствовании
процесса колесотокарной обработки в условиях железных дорог Мьянмы.

Установлены
инструмента
при
закономерности
колесотокарной
изнашивания
обработке,
и
разрушения
заключающиеся
в
интенсификации данных процессов за счет начального пластического
деформирования контактных слоев режущей пластины.

Разработана математическая модель теплового состояния режущей
пластины при колесотокарной обработке.

Разработаны
конструкции
инструментов
для
колесотокарной
обработки, обеспечивающие снижение теплонапряженности режущего клина.
Теоретическая значимость исследования. Поставлена и решена задача,
имеющая
большое
народно-хозяйственное
значение,
направленная
на
повышение эффективности операций формообразования поверхности катания
колесных пар подвижного состава и позволяющая усовершенствовать
колесотокарную обработку в условиях железных дорог Мьянмы.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
5

Федерация,
Получен патент на полезую модель №143100 U1 Российская
МПК
В23В
27/00(2006.01)
«Режущий
инструмент
для
колесотокарной обработки».

Разработаны
рекомендации
эффективного
использования
инструмента для колесотокарной обработки в условиях железных дорог
Мьянмы.
Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались с
помощью
методов
исследований
процесса
формообразования
при
механообработке поверхности катания колесной пары, методов математической
физики, а также метода итерации. Кроме этого использовались основные
положения
теплофизики
резания.
Расчет
и
статистическая
обработка
полученных данных проводилась в табличной редакции Excel.
Личный вклад автора в полученные результаты:

Выявлена определяющая роль инструментального фактора в
повышении эффективности колесотокарной обработки в условиях железных
дорог Мьянмы.

Выявлены причины, определяющие изнашивание и разрушение
инструмента при колесотокарной обработке.

Разработаны алгоритм и программное обеспечение, позволяющее
опеределять температурные поля в режущем клине инструмента, возникающие
при колесотокарной обработке.

Предложен способ эффективного отвода тепла из контактных слоев
инструмента при обработке поверхности катания колесной пары.
Положения диссертации, выносимые на защиту:

Выявлены
причинно-следственные
связи
факторов
технологической системы колесотокарной обработки в условиях железных
дорог Мьянмы.
6

Установлены закономерности изнашивания и разрушения режущих
пластин в условиях токарной обработки поверхности катания колесных пар.

Разработаны
математическая
модель
и
алгоритм
расчета
температурного поля, возникающего в режущем клине инструмента при
колесотокарной обработке.

Предложены
конструкции
эффективности
инструмента
для
колесотокарной обработки.
Достоверность результатов работы подтверждается:

Использованием современных методов и методик исследований.

Высокой
сходимостью
теоретических
и
экспериментальных
результатов исследований и испытаний.

Положительными результатами производственных испытаний.
Апробация и внедрение результатов работы. Основные результаты по
диссертации были доложены на следующих международных и российских
научно-технических конференциях: «Наука – транспорту» (2012–2014 гг., г.
Москва); «Безопасность движения поездов», (2012, 2013 и 2014 гг., г. Москва);
«Инновационные материалы и технологии: достижения, проблемы, решения:
Школа-семинар по фундаментальным основам создания инновационных
материалов и технологий» (2013 г., г. Комсомольск-на-Амуре); «Состояние и
перспективы развития электротехнологии: Международная научно-техническая
конференция» (2013 г., г. Иваново); «VIII Региональная научно-практическая
студенческая конференция» (2013 г., г. Кинешма);
«Selected, peer reviewed
papers from the 7th international congress of precision machining (ICPM 2013)»
(Miskolc, Hungary 2013); «Tran-Mech-Art-Chem», (2014 г., г. Москва). Основные
положения диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «ТТМ
и РПС» МГУПС (МИИТ).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 16
печатных работах, в том числе 6 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1
7
патент на полезную модель, 9 работ опубликовано в других научных изданиях.
Общий объем публикаций составляет 50 п.л.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав,
заключения и списка литературы из 101 наименований. Общий объем работы 135 страниц, 18 таблиц и 41 рисунка.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во
введении
обоснована
актуальность
темы
диссертации,
сформулированы цель и задачи исследований, определены научная новизна,
теоретическая и практическая значимость результатов работы.
В первой главе проанализировано состояние и тенденции развития
железных дорог в Республике Союз Мьянмы. Установлено, что за последние
годы резко возросли объемы изготовления и восстановления колесных пар.
Рост подвижного состава и увеличение максимальной скорости поездов
привело к существенному увеличению объемов ремонтно-восстановительных
работ, в том числе и обработки поверхности катания колесных пар. Например,
на железной дороге Янгон-Мандалай количество обточек профилю катания
локомотивов возросло с 2003 г. по 2012 г. в 4,5 раза в летние месяцы и в 8,0 раз
в зимние. В 2012 г. 53 % всех работ по обточке бандажей колесных пар
тепловозов на
железной
дороге Янгон-Мандалай производилось из-за
предельного износа гребней. Даже при эксплуатации пассажирских тепловозов
на линии Пьи – Янгон бандажи колес обтачивались из-за предельного износа
гребней уже после пробега 40 тыс.км. По данным MR(Myanmar Railway),
средний срок службы колесных пар грузовых вагонов до распрессовки по
предельной толщине обода в начале 90 годов составлял около 18 лет. При
интенсивном износе гребней в 2010 г. средний срок службы сократился до 5 лет
и это при годовом пробеге вагона около 40тыс.км. Поэтому,
ежегодная
8
потребность в замене колес увеличилась с 5,5 % до 18 % от всего парка
колесных пар, т.е. в 3,5 раза.
В настоящей работе рассмотрена роль колесотокарной обработки в
процессе изготовления и восстановления профиля поверхности катания
железнодорожных колес как в условиях РФ, так и в условиях Мьянмы. Анализ
полученных данных показал, что колесотокарная обработка является основной
при формообразовании профиля поверхности катания. Проведен анализ
факторов,
определяющих
показатели
эффективности
колесотокарной
обработки и установлено их влияние на формирование качества поверхности
катания. Установлено, что при колесотокарной обработке в условиях железных
дорог Мьянмы наиболее слабым звеном технологической системы является
используемый твердосплавный режущий инструмент. Если применяемое при
этом
станочное
оборудование,
в
основном
японского
и
китайского
производства, отвечает современным требованием, то используемый при
обработке инструмент соответствует техническим условиям СССР в 50 - 60 гг.
в 20 века. Работами Д.Г. Евсеева, И.А. Иванова, Б,В Захарова, А.А. Раубы, Е.Ю.
Аксенова, А.Ф. Богданова, В.Г. Чурсина, А.Ю. Попова и др. установлено, что
качество и долговечность колесных пар подвижного состава, во многом
определяются условиями проведения их механической обработки. Большое
влияние на качество обработки профиля поверхности катания оказывает
износостойкость используемого режущего инструмента, так как процесс
колесотокарной обработке сопровождается значительным силами резания и
температурами, что приводит к интенсивному изнашиванию режущего
инструмента и к снижению качества обработанной поверхности катания. В этой
связи повышение износостойкости режущего инструмента позволяет повысить
не только качественные характеристики обработанных поверхностей колесных
пар, но и стабильность процесса обработки по всему рабочему контуру колес,
9
что в свою очередь увеличивает долговечность и надежность колесных пар при
их эксплуатации.
Изучению закономерностей изнашивания и повышения износостойкости
режущего
инструмента
при
механической
обработке
конструкционных
материалов посвящены работы Т.Н. Лоладзе, Н.В. Талантова, А.Д. Макарова,
А.С. Верещаки, С.Н. Григорьева, Ф.М. Трента, Подураева В.Н и др.
В тоже время специфические особенности колесотокарной обработки
особенно бывших в эксплуатации колесных пар оказывают большое влияние на
закономерности изнашивания инструмента. Подробное изучение данных
особенностей позволит разработать направления и способы повышения
износостойкости.
Исходя из вышеизложенного, была сформулирована цель работы и
определены задачи исследований.
Во второй главе представлены сведения об используемом станочном
оборудовании и инструментах, а также описаны применяемые методы
исследований.
Изучение
колесотокарной
Федерации на базе
обработки
специальных
проводилось
предприятии
в
Российской
“Люблинский
литейно-
механический завод” (ЛЛМЗ), “Московский локомотиворемонтный завод”
(МЛРЗ),
ВКМ Москва-3, ВКМ Москва-Киевская и
ВЧД и Люблино и в
Мьянме на железнодорожном предприятии г. Пьи.
Исследования проводились на специальных типовых колесотокарных
станков, “Rafamet UDA – 112” и “K3TC 1836”, “КЗТС 1836 М10” , “Rafamet
UBB-112N”, “Hegensheid 165”, “Rafamet UBB – 112” и “HITACHI SEIKI Model
WF -1100”(Мьянма). На данном оборудовании использовались сборный (РФ) и
напайной (Мьянма) инструменты для колесотокарной обработки с режущими
пластинами типа LNMX 301940 (тангенциальные), TNGN 391060 (треугольные)
и RPUX 3009МО (чашечные).
10
Для измерения шероховатости обработанной поверхности катания
использовался
контактный
мобильный
профилометр
со
специальным
приспособлением, обеспечивающим объективность измерений. Для измерения
колес до и после обработки применялись профилометры ТR 220 (Китай) и
Riftec (Беларусь) .
Металлографические
портативном
микроскопе
исследования
“PS01-001”.
проводились
на
Тепловизионные
электронном
исследования
проводились с помощью портативного компьютерного термографа марки
UPTUC-2000. Данный термограф внесен в Госреестр и обеспечивает с
точностью изменения до 0,08 ̊ С по всему полю кадра.
Обработка полученных данных проводились с использованием методов
математической статистики.
В
третьей
главе
представлены
результаты
экспериментальных
исследований влияния степени износа режущих крепленых твердосплавных
пластин на качество поверхности катания железнодорожных колес, а также
результаты
изучения
закономерностей
изнашивания
инструмента
при
колесотокарной обработке.
Экспериментально установлено, что с увеличением степени износа
инструмента увеличивается шероховатость обработанной поверхности катания,
как при изготовлении так и при восстановлении колесных пар.
В работе проводились исследования по выявлению причин износа и
определению структуры отказов инструмента при колесотокарной обработке
поверхности катания новых и восстанавливаемых колесных пар. Установлено,
что в начальный момент изнашивания фаска износа по задней поверхности
образуется в результате пластической деформации контактирующих слоев
режущего инструмента. На рисунке 1 показан режущий клин пластины LNMX
301940 после восстановления профиля катания.
Его анализ свидетельствует о том, что процесс деформации контактных
слоев вдоль задней поверхности твердосплавной пластины сопровождается
11
образованием трещины в пластически деформированной области и идущей
параллельно
передней
поверхности.
Это
означает,
что
процессы
деформирования и трещинообразования в контактных слоях инструмента
протекают одновременно. При этом с увеличением степени изнашивания (h3 > 1
мм) доминирующим является разрушение режущего клина в виде скола.
Рисунок 1 - Режущий клин пластины LNMX 301940 (AT15S) после
восстановления профиля катания колесной пары
Пластическая деформация, возникающая в начальный момент обработки
приводит
к
зарождению
микротрещин
в
локализованной
зоне
деформированных контактных слоев режущей пластины и их последующему
разрушению.
Согласно ряду исследований, в процессе колесотокарной обработки
профиля катания происходит разогрев тонких поверхностных слоев режущего
клина до температур 800-1000 ̊С. При подобных температурах происходит
пластическая деформация и ухудшение прочностных показателей контактных
слоев твердосплавной режущей пластины.
Известно, что в основе пластической деформации при резании
твердосплавным инструментом лежат процессы ползучести, которые являются
12
термоактивируемыми и зависят от температуры разогрева контактных слоев
режущей пластины при обработке.
Четвертая глава посвящена разработке математической модели расчета
нестационарного температурного поля, возникающего в режущем клине
твердосплавного инструмента в процессе колёсотокарной обработки.
Для расчета теплового баланса, возникающего в процессе резания, был
применен метод, разработанный проф. А.Н. Резниковым. Предложенная им
методика расчета теплового баланса определяется из условий резания и
химических и тепло-физических свойств инструмента и заготовки, что
позволяет
моделировать
различные
режимы
резания,
геометрические
параметры и материалы режущего инструмента.
В результате расчета получают тепловые потоки, направленные в
инструмент по передней и задней поверхностям режущей пластины q п и q з
(кал/см2∙сек) и площади источников Fп и Fз (см2), через которые проходит
тепловой поток.
Пластическая деформация поверхностных слоев режущей пластины при
колёсотокарной обработке - процесс термоактивированный, поэтому для
анализа необходимо знать как величину самых высоких температур в зоне
резания, так и распределение температурных полей по всему материалу
режущей пластины.
Для расчета температурного поля инструмента была разработана
математическая модель, в основе который лежит аналитическое разделение
теплофизического материала инструмента на плотно прилегающие друг к другу
адиабатные трубки тока движения тепла от горячей поверхности тела к
холодной, предложенное в работе А.В. Флорова.
Точка 1 на градиенте адиабатной трубки – начало некоторой системы
координат на рисунке 2. В торцевое сечение с точкой 1 входит поток тепла Q1, а
из сечения с точкой 2 выходит поток тепла Q2.
13
ds 2  dx2  dy 2  dz 2
Рисунок 2 - Градиентная адиабатная трубка, в границах которой движется
тепловой поток и преобразование систем координат x, y, z в прямую S
перпендикулярную плоскости (а)
По направлению градиента S внутри трубки тепло от точки 1 до точки 2
пройдет расстояние S за время  так, что температура в ней увеличится на
T . То обстоятельство, что
S 2  x 2  y 2  z 2
в прямоугольной системе
координат, (где x , y , z - координаты S ) есть вектор в своих координатах, то
есть простейший тензор, инвариантный к преобразованию координат ( S не
меняется от поворота системы координат относительно точки 1), позволяет нам
направление dS совместить с одной из осей dy координат, а две другие dx и dz
разместить в изотермической плоскости, температуры в которой не меняются
от точки к точке и производные от температуры при переходе от точки к точке
которых равны нулю. В данной системе координат уравнение теплофизики в
частных производных второго порядка примет вид:
T
 2T
 2

S ,
где


C - коэффициент температуропроводности.
 2T q
T q


 C или S 2 
(1)
14
где  - коэффициент теплопроводности;
С - коэффициент теплоемкости;
Т - температура;
 - время;
q - поток тепла на единицу площади поперечного сечения.
Проинтегрируем последнюю производную по S в пределах от S = 0 до S.
Получим:
T
 2T
q
  2 S   S 
S 0 S

0
s
s
s

0
q

S
(2)
, где S ≥ 0
Сравним первый член уравнения 2 с последним результатом. Получим
скорость распространения тепла:
S T

 
T


S CS
Разделим переменные последнего дифференциального уравнения и
проинтегрируем его в пределах от S = 0 до S и   0 до τ, где S ≥ 0 и τ ≥ 0.
Получим:
S
S2 
dS 

C 2
или SdS  d и
  или  

S
2
C
d C
C
2
(3)
- зависимость между протяженностью по расстоянию, и временем
перемещения определенной температуры по градиенту.
В рассматриваемый элемент входит Q1, а выходит Q2, потоки тепла.
Кроме того, в соответствии с уравнением (1) внутри элемента адиабатной
трубки появляется тепло, выраженное первым и вторым членом уравнения (1),
равными по величине и разными по знаку. Их сумма равна нулю и не меняет
тепловой баланс элемента. Поэтому, Q1=Q2=Q=const и режим движения тепла
стационарный. Как температуры при стационарном режиме не меняются со
временем, и сам режим имеет смысл только как некоторый предельный по
времени t, стремящийся к бесконечности (t→∞). Однако, в элементе трубки, на
стыке её горячей и холодной части, где с горячей стороны поступает тепло Q,
15
устанавливается стационарный
режим.
Нестационарный
режим
-
есть
стационарный режим, поступательно овладевающий нетронутой теплом
трубкой, элемент за элементом, со скоростью, определяемой формулой (3).
Этим определяется нестационарное температурное поле.
Полученная математическая модель позволяет вычислять в исследуемом
инструментальном материале температурное поле и получать скорость
распространения тепла. Входными данными для расчетов может являться как
тепловой поток, направленный в инструмент, так и температура инструмента на
стоке (т.е. температурное поле инструмента на его поверхности, не
контактирующей со стружкой и деталью).
Последнее условие позволяет проводить исследование от обратного,
используя результаты тепловизионной съемки, как входные данные для
расчетов. Точность тепловизионной съемки лежит в пределах сотых долей
градуса, а значит расчеты температурного поля и тепловых потоков буду
значительно точнее по сравнению с громоздкой вычислительной процедурой
определения тепловых потоков через параметры резания.
Сравнение данных тепловизионной съёмки с данными, полученными в
результате
расчетов
теплового
баланса
резания,
позволяет
проверить
адекватность разработанной математической модели.
Анализ
полученных
результатов
показал,
что
температуры
на
поверхности инструмента при стационарном тепловом процессе резания,
определяемые в одном и том же месте режущей пластины, различаются на
величину примерно 4-16 % от большей величины значения температуры в
определяемой
точке.
При
этом,
получаемая
разница
между
экспериментальными и расчетными данными отличалась не в одной
исследуемой точке, а «примерно» с линейной закономерностью по всей
поверхности. Попытки изменить в расчетах количество теплового потока после
нескольких итераций снижала расхождение по всей поверхности равномерно.
Сравнение расчетного и экспериментального времени выхода на стационарный
режим отличалось идентичной динамикой. Следовательно, математическая
16
модель, полностью адекватна, а расчет теплового баланса, и соответственно,
мощности теплового потока, направленного в инструмент, накапливает
незначительную ошибку в пределах 16% от истинной величины.
В
пятой
главе
изложены
результаты
разработки
эффективных
конструкций инструмента для колесотокарной обработки, повышающих
интенсивность теплоотвода от режущей пластины в процессе работы,
приведены результаты производственных испытаний и показана эффективность
использования разработанных конструкций инструмента.
Анализ стандартных конструкций инструмента показал, что между
опорными поверхностями режущей пластины и корпуса державки образуются
большие воздушные карманы, которые значительно ухудшают теплоотвод от
режущей
пластины
в
корпус
инструмента,
являющимся
массивным
теплопоглотителем (т.к. теплопроводность воздуха более чем в 3500 раз
меньше теплопроводности металла). Для улучшения отвода тепла от режущей
пластины, образующегося в процессе обработки, при сборке инструмента место
контакта пластины и державки заполняется теплопроводным эластичным
интерфейсом (на рисунке 3). В качестве последнего предложено использовать
кремнийорганические пасты или эластичные прокладки. Паста Алсил – 3 и
эластичная прокладка НОМАКОН КПТД – 2 обладают более высокой, чем
воздух теплопроводностью – (2-2,5 Вт/(м.К) против 0,03 Вт/(м.К) у воздуха). Их
присутствие в месте контакта режущей пластины с опорной поверхности гнезда
державки увеличивает площадь фактического контакта и устраняет в нём
воздушные карманы. В результате возрастает интенсивность оттока тепла от
режущей пластины в корпусе инструмента, что обеспечивает в процессе
колесотокарной обработки снижение температуры контактных слоев пластины
и повышает их устойчивость к пластической деформации в процессе резания.
17
1 - державка; 2 - пластина; 3 - эластичная термопрокладка
Рисунок 3- Контакт основания резцовой державки и режущей пластины
Так как при колесотокарной обработке возникают большие усилия
резания, то для обеспечения надежности закрепления режущей пластины к
державке необходимо прикладывать большое усилие зажима. Поэтому
использование вязких теплопроводных интерфейсов (термопаст) в данном
случае неэффективно, так как толщина слоя наносимой термопасты не должна
превышать 100 мкм., что не позволяет заполнить стружколомающие канавки на
передней поверхности у двухсторонних пластин. Кроме того, при большом
усилии зажима паста выдавливается из зоны контакта и снижает надежность
закрепления. Поэтому при использовании тангенциальных пластин LNMX
двусторонней формы рекомендуется в качестве теплопроводного интерфейса
использовать эластичные прокладки из листового армированного материала
НОМАКОН КПТД – 2 , по форме и толщине соответствующие размерам
стружколомающих канавок. За счет армирования стекловолокном материал
выдерживает сжатие до 40 МПа, что гарантирует надежное закрепления
режущей пластины. При индексации режущей пластины, когда опорная
поверхность
пластины
превращается
в
переднюю
поверхность,
части
18
прокладки, находящиеся в контактной зоне, беспрепятственно удаляются
сходящей стружкой.
Для режущих пластин, типа RPUX 3009MO и TNGN 391060, имеющих
гладкие
опорные
поверхности,
эффективно
использовать
в
качестве
теплопроводного интерфейса пасты типа Алсил – 3.
Проведенные расчёты с использованием разработанной математической
модели показали, что применение предложенных конструкций инструмента
позволяет снижать температуру контактных слоев при колесотокарной
обработке на 15-20 %.
Результаты стойкостных испытаний показали, что увеличение стойкости
разработанного инструмента для колесотокарной обработки повышается на 50
% по сравнению с использованием традиционного.
Заключение
1. Выявлена определяющая роль инструментального фактора в повышении
эффективности колесотокарной обработки в условиях железных дорог
Мьянмы.
2. Состояние применяемого инструмента оказывает большое влияние на
качество
поверхности
катания
колес
подвижного
состава.
При
увеличении степени износа режущей пластины увеличивается разброс
значений шероховатости RZ обработанной поверхности.
3. Механизм изнашивания режущей пластины носит сложный характер. На
начальной стадии изнашивания основным видом износа является
пластическая деформация контактных слоев режущей пластины. С
увеличением степени износа меняется превалирующий вид изнашивания.
4. В
основе
пластической
деформации
лежит
процесс
ползучести
контактных слоев режущей пластины, который определяется высокой
температурой разогрева контактных слоев инструмента.
19
5. Разработана математическая модель температурного поля, возникающего
в режущей пластине при колесотокарной обработке, которая позволяет
определить характер распределения температур по режущему клину.
6. Разработаны конструкции инструмента для колесотокарной обработки,
обеспечивающие улучшеный теплоотвод от режущей пластины.
7. Применение разработанных конструкции инструмента обеспечивает
снижение
температуры
режущего
клина
на
15-20
%
за
счет
интенсификации теплоотвода.
8. Износостойкость
разработанного
инструмента
для
колесотокарной
обработки повышается на 50 % по сравнению с износостойкостью
стандартного инструмента.
9. Разработаны рекомендации по повышению износостойкости инструмента
для колесотокарной обработки в условиях Мьянмы.
Основные научные результаты исследований по теме диссертации
опубликованы в работах
Публикации в изданиях и журналах, рекомендованных ВАК
1. Куликов,
М.Ю.
Повышение
эффективности
инструмента
для
механической обработки профиля поверхности катания колесных пар
подвижного состава [Текст] / М.Ю. Куликов, А.Ю. Попов, А.В. Флоров,
Сан Маунг // Мир транспорта. – 2015. - №1(56). – С.70-76.
2. Куликов, М.Ю. Повышение стойкости инструмента при колесотокарной
обработке [Текст] / М.Ю. Куликов, А.Ю. Попов, А.В. Флоров, Сан Маунг
// Металлообработка. – 2014. - №5(83). – С. 7-10.
3. Куликов, М.Ю. Пути снижения теплонапряженности режущего клина при
колесотокарной обработке [Текст] / М.Ю. Куликов, А.Ю. Попов, А.В.
Флоров, Сан Маунг // Известия высших учебных заведений. Поволжский
регион. Технические науки. – 2014. - №4(32). – С. 192-199.
20
4. Куликов, М.Ю. Математическое моделирование теплового состояния
инструмента при колесотокарной обработке [Текст] / М.Ю.Куликов, А.В.
Флоров, Сан Маунг // Вестник Брянского государственного технического
университета. – 2014. - №3(43). – С. 161-164.
5. Куликов,
М.Ю.
Снижение
теплонапряженности
режущего
клина
инструмента при колесотокарной обработке [Текст] / М.Ю. Куликов,
А.Ю. Попов, А.В. Флоров, Д.А. Володяев, Сан Маунг
// Известия
Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2013. - № 6
(ТОМ III). - С. 15-17.
6. Куликов, М.Ю. Разработка математической модели тепловых полей и
тепловых деформаций в материале при резании [Текст] / М.Ю. Куликов,
А.В.
Флоров,
Сан
Маунг
//
Известия
Кабардино-Балкарского
государственного университета. – 2012 - № 5 (ТОМ II). - С. 40-42.
Публикации в других изданиях
7. Попов А.Ю. Особенности обработки профиля поверхности катания
колесных пар подвижного состава [Текст] / А.Ю . Попов, Д.В. Володяев,
Сан Маунг // Безопасность движения поездов: Тринадцатая научнопрактическая конф. Труды 2012 - с.158.
8. Куликов
М.Ю.
Математическое
моделирование
трехмерного
температурного поля в материле резца [Текст] / М.Ю. Куликов, А.В.
Флоров, Сан Маунг // Инновационные материалы и технологии:
достижения, проблемы, решения: Школа-семинар по фундаментальным
основам
создания
инновационных
материалов
и
технологий:
Международная научно-техническая конф. Комсомольск-на-Амуре, 2013
- с.115.
9. Сан Маунг. Изучение факторов обеспечения качества деталей при
колесотокарной обработке [Текст] / Сан Маунг// Инновационные
материалы и технологии: достижения, проблемы, решения: Школа-
21
семинар
по
фундаментальным
основам
создания
инновационных
материалов и технологий: Международная научно-техническая конф.
Комсомольск-на-Амуре, 2013 - с.228.
10.Сан Маунг. Способ теплоотвода из зоны резания при колесотокарной
обработке [Текст] / Сан Маунг // Состояние и перспективы развития
электротехнологии: Международная научно-техническая конф. Иваново,
2013 Электротехника ТОМ 3 – с. 285.
11.Сан Маунг. Исследование теплового состояния инструмента при
колесотокарной обработек [Текст] / Сан Маунг // Неделя науки – 2013:
Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ),
Москва, 2013 – с. 100.
12.Сан Маунг. Причины низкой стойкости инструмента при колесотокарной
обработке [Текст] / Сан Маунг // VIII Региональная научно-практическая
студенческая конференция, 02-25 апреля 2013. Часть 1. Кинешма, 2013 –
с. 74.
13.Kulikov M.Yu. Improvement of working capacity of carbide tools for
machining rail wheel pairs [Текст] / M.Yu. Kulikov, A.Yu. Popov, A.V.
Florov, A.S. Vereschaka, A.A. Vereschaka, San Maung // Selected, peer
reviewed papers from the 7th international congress of precision machining
(ICPM 2013), October 3-5, 2013, Miskolc, Hungary. – c. 9 -13.
14.Флоров А.В. Повышение стойкости инструмента при колесотокарной
обработке [Текст] / А.В. Флоров, Сан Маунг // Актуальные проблемы
техники и технологии машиностроительного производства, Материалы
VI Всероссийской научно-технической конференции, ГосуниверситетУНПК, Орел, 2013 – с. 26.
15. Сан
Маунг.
Результаты
испытаний
кремнийорганических
теплопроводных интерфейсов при механической обработке деталей
подвижного состава [Текст] / Сан Маунг, А.В. Флоров, А.Ю. Попов, Д.В.
22
Володяев // «Trans-Mech-Art-Chem» Труды Х Международной научнопрактической конференции. – М.: МИИТ, 2014. с - I – 93-94.
16. Пат. № 143100 U1 Российская федерация, МПК В23В 27/00(2006.01).
Режущий инструмент для колесотокарной обработки, Куликов М.Ю.,
Попов А.Ю., Иноземцев В.Е., Флоров А.В., Володяев Д.В., Сан Маунг. –
Опубл. 09.06.2014.
23
Сан Маунг
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И
ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО
СОСТАВА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО
ИНСТРУМЕНТА
(В УСЛОВИЯХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МЬЯНМЫ)
05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
05.02.07 – Технология и оборудование механической и
физико-технической обработки
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подисано в печать –
.
.2015
Заказ №
Формат 60×84/16
Тираж 80 экз.
Усл.печл. – 1,5
_________________________________________________________________
127994, Москва, ул.Образцова, д.9, стр.9, УПЦ ГИ МИИТ.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа