РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА И ПЛАНИРОВАНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика и планирование экспериментальных исследований
В ходе экспериментальных исследований определялись диапазоны величин получаемых радиусов скругления на обрабатываемых кромках, величин снимаемого припуска, погрешности образуемой формы на кромках, качественных и количественных показателей для каждого из исследуемых способов формообразования кромок.
Эти показатели для выбранных способов обработки зависят от следующих основных факторов:
- количества двойных качаний образца или деталей при обработке без продольной подачи;
- частоте двойных качаний детали или инструмента;
- скорости шлифования;
- подачи вдоль кромки;
- усилия прижима кромки к инструменту;
- удельного натяжения ленты;
- длины свободной ветви ленты;
- времени обработки.
Экспериментальные исследования процесса формообразования кромок пера титановых лопаток проводились на плоских пластинках, изготовленных из титанового сплава ОТЧ-1 ГОСТ 19807-74, ВТ3-1, ВТ8, ВТ9 с исходной прямоугольной формой кромочного участка.
Длина образцов, l = 40...300 мм, ширина, b = 20...100 мм, толщина в диапазоне 0,35...5 мм.
Погрешность формы и величину снимаемого припуска ?х измеряли на кромке согласно приведенной схемы на рис. 2.1.
Объектом экспериментальных исследований является процесс формообразования кромок пера лопаток шлифованием эластичными абразивными кругами, абразивной лентой на эластичном ролике и свободной ветвью абразивной ленты (рис. 2.2).
Рис. 2.1 Схема измерения величины погрешности формы профиля кромки и величины снимаемого припуска
Рис. 2.2 Модель процесса скругления кромок пера лопаток свободной ветвью абразивной ленты
Формообразование кромок пера лопаток шлифованием указанным инструментом - многофакторный процесс, который характеризуется статистическим (а не функциональным) характером зависимости выходных показателей от входных параметров с учетом воздействия возмущающих параметров (рис. 2.2).
Входными параметрами или факторами процесса формообразования кромок пера лопаток, например, свободной ветвью шлифовальной ленты являются скорость шлифования , частота двойных качаний свободной ветви ленты , продольная подача S, удельное натяжение ленты , зернистость абразивной ленты - эти факторы определяют в основном условия и режим осуществления процесса.
Длина рабочего участка свободной ветви ленты L, угол качания свободной ветви , величина стрелы прогиба ветви f - конструктивные и кинематические характеристики оборудования, реализующего процесс скругления кромок пера лопаток свободной ветвью ленты.
Радиус скругления на кромке R, угол закрутки профиля пера ?, величина хорды по высоте пера b, угол сопряжения поверхности кромки с профилем пера ? - параметры возмущения, которые вносит деталь в процесс скругления кромок пера, причем параметр R в основном предопределяет условия обработки и значения режимных параметров, а параметры ?, ?, b - конструктивные и кинематические характеристики.
Интенсивность съема Q, мощность шлифования N, съем на кромке ?Х, погрешность формы ?Ф, величина контактной температуры , шероховатость поверхности , предел выносливости , уровень и знак остаточных напряжений в поверхностном слое обработанной кромки, его микроструктура - выходные параметры процесса скругления кромок свободной ветвью. Эти параметры являются показателями процесса и характеризуют его энергетику и качество обработки.
В связи с изложенным на первом этапе экспериментальных исследований основной задачей являлось определение основных характеристик абразивного инструмента при скруглении кромок радиуса R, а затем с учетом значений величин ?, b и ? определялись требуемые величины конструктивных и кинематических характеристик оборудования.
На втором этапе экспериментальных исследований устанавливалась связь между входными параметрами и показателями процесса и количественно оценивалась степень влияния на них каждого контролируемого фактора, устанавливались наиболее важные из них и определялись те, которые можно было бы использовать для управления процессом формообразования кромок.
На первом этапе экспериментальные исследования проводились с применением классического плана эксперимента.
Задача второго этапа решалась с использованием метода, соответствующего характеру исследуемого явления.
С этой точки зрения наиболее целесообразным является статистический метод планируемого эксперимента.
Сущность метода состоит в том, что вначале выбирается математическая модель, которая представлена в виде функции независимых переменных, характеризующих данный процесс.
Математическая модель процесса формообразования кромок пера лопаток эластичным абразивным инструментом в общем виде может быть представлена следующим образом [99, 100, 101, 102]:
,(2.1) где - вектор показателей процесса;
- вектор факторов, влияющих на показатели.
Процесс формообразования кромок пера лопаток, например, свободной ветвью абразивной ленты с учетом уравнения (2.1) описывали линейной математической моделью, отражающей наиболее существенные черты обработки кромок этим методом.
,(2.2) где - постоянные и параметры, подлежащие определению.
Для облегчения обработки экспериментальных данных, уравнения (2.2) преобразовывались к виду:
,(2.3)
где ;
- параметры;
- натуральные логарифмы .
Задача экспериментальных исследований заключалась в экспериментальном получении уравнения (2.3).
При проведении экспериментальных исследований независимые переменные варьировали на трех уровнях, для каждого из которых представлены режимы обработки и даны соответствующие им кодовые значения (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Схема кодирования и режимы обработки
УровниСкорость
шлифова-нияУдельное натяжение лентыЧастота качанийПродольная подачаРадиус скругленияV, м/сх1х2?, мин-1х3х4R,ммх5Верхний6,1+12,11+178,0+1436,0+12,0+1Средний4,501,72060,00311,401,250Нижний2,83-11,32-143,0-1186,66-10,5-1 Постоянными факто
- Київ+380960830922