РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВИБРОШЛИФОВАНИЯ
РАЗРЕЗНЫХ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
2.1. Общие положения
Теоретические исследования процесса вызваны необходимостью определить факторы, влияние которых при обработке колец является определяющими. Для этого необходимо оценить возможности ВиО колец в пакете как наиболее производительным способом. Если кольца поместить в вибрирующий контейнер с абразивными гранулами, то вследствие наличия у колец замков они переплетаются. Взаимное переплетение колец приводит к следующим негативным последствиям:
- неравномерность обработки колец;
- нарушение геометрических параметров колец;
- неизбирательность процесса обработки;
- трудности последующего разъединения колец.
Для исключения этих отрицательных явлений, необходимо определить каким образом, и при каких обстоятельствах происходит их взаимное переплетение.
При ВиО колец в пакете, ограниченном по торцам, кольца находятся под некоторым углом и имеют возможность вращаться и сдвигаться вдоль своих торцовых поверхностей. Кольца могут переплетаться вследствие следующих факторов:
- смещение друг относительно друга;
- давление на торцовые части колец.
Последний фактор проявляется при наклоне колец в пакете во время обработки. В связи с необходимостью обработки колец в пакете под определенным углом избежать его не представляется возможным. Таким образом, взаимное переплетение колец можно исключить, создав определенные условия обработки, ограничивающие относительные перемещения рядом находящихся колец [26, 71].
2.2. Определение условий, исключающих переплетение колец в вибрирующем контейнере
Переплетение разрезных поршневых колец, расположенных в пакете в вибрирующем контейнере с горизонтальным валом вибровозбудителя, происходит в том случае, когда одно кольцо имеет возможность "пройти" в замок другого. Наибольшая вероятность этого процесса происходит при расположении колец в пакете по принципу "тело одного кольца - замок другого" и наименьшая - в случае "замок одного кольца - замок другого" (рис. 2.1). На рис. 2.2 показано взаимное положение колец, исключающее их переплетение.
Как видно из рисунков 2.1 и 2.2, условия переплетения колец зависят от расстояния l, определяющего величину, на которую могут расходиться кольца друг относительно друга. Чем больше l, тем вероятнее возникновение условий для взаимного переплетения колец. Для определения значений l воспользуемся схемами (рис. 2.3 и 2.4). Превышение значений l будет способствовать переплетению колец.
На рис. 2.3 представлено расположение колец по принципу "тело одного кольца - замок другого", на рис. 2.4 - "замок одного кольца - замок другого".
В приведенных ниже расчетах сделаны некоторые допущения: не учитываются овальность формы и непараллельность торцов замка кольца, находящегося в свободном состоянии.
Для определения расстояния l на рис. 2.3 используем равенство углов ? и ?. Угол ? определится как .
Учитывая, что ML=t, LP=A, ,
где t- ширина кольца в радиальном направлении, м;
А - размер замка, м.
Если ?=?, тогда , откуда
Рис. 2.1. Условия переплетения поршневых колец
Рис. 2.2. Условия непереплетения поршневых колец
Рис. 2.3. Взаимное положение колец "тело одного кольца - замок другого"
Рис. 2.4. Взаимное положение колец "замок одного кольца - замок другого"
. (2.1)
Расстояние l определиться следующим образом:
l=, , ,
где D - наружный диаметр кольца в свободном состоянии, м.
После подстановок получаем:
l=). (2.2)
Для определения расстояния l на рис. 2.4 воспользуемся тем, что . Угол ? определится из выражения .
Учитывая, что КМ=t, KL=A, .
. (2.3)
Расстояние l определяется следующим образом:
l=, .
После подстановки
l=. (2.4)
Сравнивая (2.2) и (2.4) можно сделать вывод, что l по (2.4) меньше l по (2.2). Действительно:
. (2.5)
Учитывая, что переплетение колец может наступить при превышении минимального расстояния l, то в дальнейшем для расчетов будем использовать зависимость (2.4).
2.3. Определение формы и геометрических соотношений приспособления и контейнера
На основании (2.4) необходимо выбрать такие формы и размеры приспособления и контейнера, которые препятствовали бы созданию условий, способствующих переплетению колец. Для выполнения этих требований можно воспользоваться двумя способами:
- ограничивать относительные перемещения колец при помощи оправки приспособления, на которой находятся кольца;
- ограничивать относительные перемещения колец при помощи стенок контейнера.
В первом случае оправку с кольцами можно помещать в контейнер с любыми геометрическими параметрами. Перемещение колец в этом случае будет ограничиваться диаметром оправки. Однако, учитывая, что наибольшее силовое воздействие гранул при вибрационной обработке возникает у стенок [54], а также то, что в этом случае наиболее рационально используется энергия [50], подводимая от стенок контейнера к абразивным гранулам, воспользуемся вторым способом.
Простейшей конструкцией приспособления для обработки колец в пакете является устройство в виде двух вертикальных стоек, связанных между собой, на которые надевается оправка с кольцами. Стойки и сама оправка должны быть круглыми в сечении, чтобы предотвратить заклинивание колец замками за острые части приспособления.
Кольца 5 в процессе обработки под воздействием циркуляционного движения потока гранул, перемещающихся вдоль стенок колеблющегося контейнера, наклоняются до угла ?, стремясь занять на оправке пассивное положение (когда торец кольца стремится стать перпендикулярным торцовой стенке контейнера) (рис. 2.5). Значение этого угла зависит от расстояния L0 между стойками 3 и 6 приспособления 2, их диаметра D1 и к