Совершенствование технологии расточки отверстия ступицы колеса грузового вагона

Дмитрий Юрьевич Белан; Константин Васильевич Аверков; Дмитрий Сергеевич Макашин

doi:10.22213/2413-1172-2023-1-63-70

Авторы

Д. Ю. Белан Омский государственный университет путей сообщения
К. В. Аверков Омский государственный университет путей сообщения
Д. С. Макашин Омский государственный университет путей сообщения

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2023-1-63-70

Ключевые слова:

режимы резания, станок, инструмент, расточка, шероховатость, усилие, посадка

Аннотация

Рассматривается технологический процесс механической обработки отверстия ступицы колеса грузового вагона. Ненадежная посадка колеса на ось является одной из основных причин схода подвижного состава. Надежность посадки зависит от нескольких факторов: величины натяга, качества сопрягаемых поверхностей, механических свойств материала. Представлены требования, предъявляемые в России и за рубежом к величине шероховатости сопрягаемых поверхностей, обеспечиваемой механической обработкой. На основе взятых на производстве и рекомендуемых в справочной литературе данных о подаче, скорости и глубине резания проведен ряд опытов согласно некомпозиционному плану второго порядка Бокса - Бенкина для исследования трехкомпонентной системы с варьированием режимов в определенных пределах. По результатам экспериментов качество поверхности повысилось при увеличении скорости резания до 350 м/мин. Эксперименты, проведенные по матрице планирования, позволили получить математическую модель зависимости шероховатости от скорости, глубины и подачи резания с уровнями значимости коэффициентов (р) меньше 0,04 и коэффициентом детерминации 0,97, то есть 97 % колебаний изучаемого показателя описывается полученной моделью. В результате анализа построены графики изменения шероховатости. Выявлено, что наиболее сильное влияние на шероховатость поверхности оказывает скорость подачи. Вторым по степени влияния фактором является скорость резания. Показано, что с увеличением скорости резания время контакта режущего инструмента и материала уменьшается, что снижает влияние вибраций на качество поверхности. Глубина резания показывает наименьшее влияние на шероховатость поверхности. С увеличением глубины резания от 0,5 до 1 мм шероховатость несколько ухудшается, и дальнейшее увеличение не оказывает существенного влияния на качество поверхности. Полученные результаты могут быть использованы для подбора режима резания при выполнении операции расточки отверстия ступицы на предприятиях железнодорожной отрасли, а также на предприятиях, занимающихся механической обработкой отверстий.

Биографии авторов

Д. Ю. Белан, Омский государственный университет путей сообщения

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологий транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава

К. В. Аверков, Омский государственный университет путей сообщения

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологий транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава

Д. С. Макашин, Омский государственный университет путей сообщения

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава

Библиографические ссылки

Вожжов А. А., Гречко В. А., Рябченко А. И. Обоснование объема исследовательской выборки в задачах прогнозирования параметров точности и качества изделия // Главный механик. 2020. № 6 (202). С. 18-22.

Оптимизация режимов резания при точении с применением граничного метода условной оптимизации / А. С. Данилова, Е. А. Леденева, И. И. Римская, К. В. Чуев // Образование. Наука. Производство: материалы XII Международного молодежного форума, Белгород, 01-20 октября 2020 г. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2020. С. 1221-1226.

Ракунов Ю. П., Абрамов В. В., Ракунов А. Ю. Номограммы выбора подач и скоростей резания исходя из требуемой шероховатости обработки и износа унифицированных резцов // Школа науки. 2019. № 11 (22). С. 7-12.

Стельмаков В. А. Алгоритмы оценки точности диаметрального размера и относительного расположения оси при различных методах и стратегиях обработки отверстий // Фундаментальные основы инновационного развития науки и образования / под общ. ред. Г. Ю. Гуляева. Пенза: Наука и Просвещение, 2018. С. 162-172.

Влияние вылета резца и глубины резания при токарной обработке на качество поверхностного слоя деталей машин / Д. Г. Алленов, К. Б. Дейнова, С. В. Соломатин, О. И. Лазаренко // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2020. Т. 21, № 2. С. 105-112.

Ракунов Ю. П., Абрамов В. В., Ракунов А. Ю. Роль скорости резания и радиуса округления режущего клина в эффективности тонкой механической обработки труднообрабатываемых материалов // Станкоинструмент. 2020. № 1-2. С. 66-79.

Полушкина Д. Ю. Анализ факторов влияющих на точность мехнической обработки на станках с ЧПУ в условиях ГПМ // Студенческая наука для развития информационного общества: сборник материалов VII Всероссийской научно-технической конференции, Ставрополь, 26-28 декабря 2017 г. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2018. Т. 2. С. 243-249.

Воробьев А. А., Жуков Д. А., Соболев А. А. К вопросу о технологии повторного использования отработанного режущего инструмента для обработки колес железнодорожного подвижного состава // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2018. № 28. С. 14-23.

Лебедев В. А., Белозеров М. А. Применение вибрационной стабилизирующей обработки для повышения качества деталей летательных аппаратов // Актуальные проблемы в машиностроении. 2020. Т. 7, № 3-4. С. 39-43.

Киселев Е. С., Благовский О. В. Управление формированием остаточных напряжений при изготовлении ответственных деталей: монография. Санкт-Петербург: Лань, 2020. 140 с.

Глазунов Д. В. Способы снижения износа колесных пар подвижного состава // Известия Уральского государственного горного университета. 2019. № 2 (54). С. 107-114.

Оценка прочности соединений элементов колесных пар с гарантированным натягом / И. Л. Чернин, А. В. Путято, М. С. Застольский, О. В. Путято // Исследования и инновации. Механика. 2017. № 9. С. 197-204.

Оптимизация производственной стратегии, условий механической обработки радиального рабочего колеса / Ф. И. Стратояннис [и др.] // Станки. 2019. Т. 8, № 1. С. 10-16.

Сюй Л., Чжай В. Анализ динамики железнодорожно-путевой связи: системные пространственные вариации по геометрии, физике и механике // Железнодорожная инженерия. 2020. Т. 28. С. 36-53.

Yu Qing Liu, Zai Gang Chen, Kai Yun Wang, Wan Ming Zhai (2022) Evolution of surface wear of bearings of traction motors in the vibration environment of a locomotive during operation. Science China Technological Sciences, 2022, 65, 920-931.

Контроль натяга бандажа на ободе колесного центра у сформированных колесных пар электровозов / А. П. Буйносов, К. А. Стаценко, Е. А. Гузенкова, А. П. Пахомов // Инновационный транспорт. 2018. № 1 (27). С. 59-62.

Сенько В. И., Чернин И. Л., Чернин Р. И. Совершенствование технологии формирования-расформирования колесных пар железнодорожных вагонов // Актуальные вопросы машиноведения. 2017. Т. 4. С. 84-87.

Синтез конструктивных решений на основе демпфирования в пределах внутренней кинематики грузовых вагонов / В. В. Тюньков, Н. П. Рычков, В. С. Бузунова, А. В. Ромашов // Информационные технологии и математическое моделирование в управлении сложными системами. 2021.№ 3 (11). С. 9-16. DOI: 10.26731/2658-3704.2021.3(11).9-16.

Шурэнцэцэг Б., Тюньков В. В. Увеличение ресурса колесных пар при деповском ремонте в ВЧД-2 Улан-Баторской железной дороги // Транспортная инфраструктура сибирского региона. 2018. Т. 2. С. 402-406.

Смольянинов А. В., Кармацкий В. Ф., Волков Д. В. О жизненном цикле колесной пары грузового вагона // Инновационный транспорт. 2022. № 2 (44). С. 35-41. DOI: 10.20291/2311-164X-2022-2-35-41.