Том 26 № 1 2024 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, г. Краматорск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Балков В.П., зам. ген. директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г. Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия. Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Куц В.В., Олешицкий А.В., Гречухин А.Н., Григоров И.Ю. Исследование изменения геометрических параметров образцов, наплавленных методом GMAW при воздействии на электрическую дугу продольного магнитного поля....................................................................................................................................................................................... 6 Сапрыкина Н.А., Чебодаева В.В., Сапрыкин А.А., Шаркеев Ю.П., Ибрагимов Е.А., Гусева Т.С. Оптимизация режимов селективного лазерного плавления порошковой композиции системы AlSiMg................................ 22 Губин Д.С., Кисель А.Г. Особенности расчета температуры резания при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых сплавов без применения СОЖ................................................................................................................... 38 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Борисов М.А., Лобанов Д.В., Зворыгин А.С., Скиба В.Ю. Адаптация системы ЧПУ станка к условиям комбинированной обработки.................................................................................................................................................... 55 Носенко В.А., Багайсков Ю.С., Мироседи А.Е., Горбунов А.С. Эластичные хоны для полирования профилей зубьев термообработанных цилиндрических колес специального назначения.............................................................. 66 Подгорный Ю.И., Скиба В.Ю., Мартынова Т.Г., Лобанов Д.В., Мартюшев Н.В., Папко С.С., Рожнов Е.Е., Юлусов И.С. Синтез механизма привода ремиз............................................................................................................. 80 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рагазин А.А., Арышенский В.Ю., Коновалов С.В., Арышенский Е.В., Бахтегареев И.Д. Изучение влияния содержания гафния и эрбия на формирование микроструктуры при литье алюминиевого сплава 1590 в медный кокиль............................................................................................................................................................................ 99 Зорин И.А., Арышенский Е.В., Дриц А.М., Коновалов С.В. Изучение эволюции микроструктуры и механических свойств в алюминиевом сплаве 1570 с добавкой 0,5 % гафния......................................................................... 113 Карлина Ю.И., Кононенко Р.В., Иванцивский В.В., Попов М.А., Дерюгин Ф.Ф., Бянкин В.Е. Взаимосвязь микроструктуры с ударной вязкостью металлов сварного шва трубных высокопрочных низколегированных сталей (обзор исследований).............................................................................................................................................. 129 Патил Н.Г., Сараф А.Р., Кулкарни А.П. Полуэмпирическое моделирование температуры резания и шероховатости поверхности при точении конструкционных материалов твердосплавным инструментом с покрытием TiAlN.......................................................................................................................................................................... 155 Савант Д., Булах Р., Джатти В., Чинчаникар С., Мишра А., Сефене Э.М. Исследование электроэрозионной обработки криогенно обработанных бериллиево-медных сплавов (BeCu)................................................................... 175 Карлина А.И., Кондратьев В.В., Сысоев И.А., Колосов А.Д., Константинова М.В., Гусева Е.А. Исследование влияния комбинированного модификатора из отходов кремниевого производства на свойства серых чугунов................................................................................................................................................................................. 194 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 212 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 223 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 06.03.2024. Выход в свет 15.03.2024. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 28,0. Уч.-изд. л. 52,08. Изд. № 15. Заказ 84. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 26 No. 1 2024 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute “VNIIINSTRUMENT”, Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 26 No. 1 2024 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Kuts V.V., Oleshitsky A.V., Grechukhin A.N., Grigorov I.Y. Investigation of changes in geometrical parameters of GMAW surfaced specimens under the infl uence of longitudinal magnetic fi eld on electric arc....................................... 6 Saprykina N.А., Chebodaeva V.V., Saprykin A.А., Sharkeev Y.P., Ibragimov E.А., Guseva T.S. Optimization of selective laser melting modes of powder composition of the AlSiMg system................................................................. 22 Gubin D.S., Kisel’ A.G. Features of calculating the cutting temperature during high-speed milling of aluminum alloys without the use of cutting fl uid............................................................................................................................................. 38 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Borisov M.A., Lobanov D.V., Zvorygin A.S., Skeeba V.Y. Adaptation of the CNC system of the machine to the conditions of combined processing...................................................................................................................................... 55 Nosenko V.A., Bagaiskov Y.S., Mirocedi A.E., GorbunovA.S. Elastic hones for polishing tooth profi les of heat-treated spur wheels for special applications..................................................................................................................................... 66 Podgornyj Y.I., Skeeba V.Y., Martynova T.G., Lobanov D.V., Martyushev N.V., Papko S.S., Rozhnov E.E., Yulusov I.S. Synthesis of the heddle drive mechanism....................................................................................................... 80 MATERIAL SCIENCE Ragazin A.A., Aryshenskii V.Y., Konovalov S.V., Aryshenskii E.V., Bakhtegareev I.D. Study of the eff ect of hafnium and erbium content on the formation of microstructure in aluminium alloy 1590 cast into a copper chill mold............................................................................................................................................................................ 99 Zorin I.A., Aryshenskii E.V., Drits A.M., Konovalov S.V. Study of evolution of microstructure and mechanical properties in aluminum alloy 1570 with the addition of 0.5 % hafnium........................................................................... 113 Karlina Y.I., Kononenko R.V., Ivantsivsky V.V., Popov M.A., Deryugin F.F., Byankin V.E. Relationship between microstructure and impact toughness of weld metals in pipe high-strength low-alloy steels (research review)..................... 129 Patil N.G., Saraf A.R., Kulkarni A.P Semi empirical modeling of cutting temperature and surface roughness in turning of engineering materials with TiAlN coated carbide tool................................................................................. 155 Sawant D., Bulakh R., Jatti V., Chinchanikar S., Mishra A., Sefene E.M. Investigation on the electrical discharge machining of cryogenic treated beryllium copper (BeCu) alloys........................................................................................ 175 Karlina A.I., Kondratiev V.V., Sysoev I.A., Kolosov A.D., Konstantinova M.V., Guseva E.A. Study of the eff ect of a combined modifi er from silicon production waste on the properties of gray cast iron................................................. 194 EDITORIALMATERIALS 212 FOUNDERS MATERIALS 223 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 80 ОБОРУДОВАНИЕ. инструменты Синтез механизма привода ремиз Юрий Подгорный 1, 2, а, *, Вадим Скиба 1, b, Татьяна Мартынова 1, c, Дмитрий Лобанов 3, d, Никита Мартюшев 4, e, Семён Папко 1, f, Егор Рожнов 1, g, Иван Юлусов 1, h 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 Новосибирский технологический институт (филиал) Российского государственного университета им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), Красный пр., 35 (ул. Потанинская, 5), г. Новосибирск, 630099, Россия 3 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Московский пр-т, 15, г. Чебоксары, Чувашская Республика, 428015, Россия 4 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия a https://orcid.org/0000-0002-1664-5351, pjui@mail.ru; b https://orcid.org/0000-0002-8242-2295, skeeba_vadim@mail.ru; c https://orcid.org/0000-0002-5811-5519, martynova@corp.nstu.ru; d https://orcid.org/0000-0002-4273-5107, lobanovdv@list.ru; e https://orcid.org/0000-0003-0620-9561, martjushev@tpu.ru; f https://orcid.org/0009-0004-4512-5963, papko.duty@yandex.ru; g https://orcid.org/0009-0003-6779-0553, EgoRozhnov@yandex.ru; h https://orcid.org/0009-0006-7566-6722, yulusov.2017@stud.nstu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 1 с. 80–98 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-80-98 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.8, 519.6:539.3 История статьи: Поступила: 12 декабря 2023 Рецензирование: 08 января 2024 Принята к печати: 17 февраля 2024 Доступно онлайн: 15 марта 2024 Ключевые слова: Ткацкий станок Механизм ремизного движения Нити основы Кинематическая цепь Структурный синтез механизма Группы Ассура Кинематическая схема Кулачковый механизм Радиус кулачка Ролик Скорости Ускорения Перемещения Оси Финансирование Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках Тематического плана НИР НГТУ по проекту ТП-ПТМ-1_24. Благодарности Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнауки № 13. ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. На отечественных предприятиях в различных отраслях промышленности насчитывается множество наименований технологического оборудования, в том числе и машины (станки) ткацкого производства. Современные технологические машины обладают рядом особенностей, среди которых прежде всего следует отметить тесную зависимость между техническим состоянием, с одной стороны, и производительностью и качеством выпускаемой продукции – с другой. Ткацкие станки широко распространены в текстильной промышленности России и других стран. Для выработки хлопчатобумажных, шелковых, шерстяных, льняных, технических и других видов тканей разработаны соответствующие станки: челночные, бесчелночные, пневматические или гидравлические. Механизм, предназначенный для подъема ремиз, является одним из наиболее ответственных узлов станка, от работы которого зависит раппорт переплетения и качество выработанной на станке ткани. Цель работы: уменьшение габаритов ткацкого станка за счет изменения конструктивных параметров ремизоподъемного механизма. Методика исследований основывается на методах ТММ. Они позволили разработать методику синтеза механизма привода ремиз и спроектировать устройство, обеспечивающее уменьшение его габаритов. Представлен алгоритм синтеза и анализа структурных групп Ассура, позволивший определить кинематические характеристики механизма. Результаты и обсуждения. В соответствии с предложенной методикой было проведено изменение конструкции механизма за счет удаления из зоны работы рычажного механизма фиксирующего устройства. Это позволило уменьшить межосевые расстояния и изменить кинематическую схему. В связи с новым положением неподвижных осей претерпели изменения и некоторые рычаги, соединительная тяга, а также угол двуплечего рычага. Синтез механизма предлагается начать с последней группы Ассура, задав ей конкретное значение для перемещения точки G, равное 75 мм (перемещение для четвертой ремизки). В качестве ограничения было принято равенство дуг (хорд) E´E = F´F. Присвоив эти значения входному элементу для группы Ассура второго класса первого вида и имея в виду принятые условия, были получены перемещения для точки D. Таким образом получили значение угла качания вала с роликами, равное b = 22,46°, что составляет по хорде 27,44 мм. Применяя принцип интерполирования, нашли исходное значение перемещения, равное 28 мм. Поскольку устройство проектируется для рисунка переплетения тканей на 10 ремиз, то в конструкции был предусмотрен переменный параметр, позволяющий производить изменение перемещений ремиз в зависимости от их расположения по глубине станка. Такая роль была отведена рычагу BO3D. Определив максимальные и минимальные значения перемещения центра ролика, приступили к синтезу кулачковой пары. Всего было рассмотрено пять типов законов движения: прямая линия, гармонический, двойной гармонический, степенной и циклоидальный. В качестве закона движения центра ролика был выбран циклоидальный закон перемещения как наиболее полно отвечающий заданным условиям. Построен профиль кулачка и проведены кинематические исследования для групп Ассура, подтверждающие правильность проведенного синтеза. Для цитирования: Синтез механизма привода ремиз / Ю.И. Подгорный, В.Ю. Скиба, Т.Г. Мартынова, Д.В. Лобанов, Н.В. Мартюшев, С.С. Папко, Е.Е. Рожнов, И.С. Юлусов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 26, № 1. – С. 80–98. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-80-98. ______ *Адрес для переписки Подгорный Юрий Ильич, д.т.н., профессор Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: 8 (383) 346-17-79, e-mail: pjui@mail.ru
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 81 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Введение На отечественных предприятиях в различных отраслях промышленности насчитывается множество наименований технологического оборудования, том числе и машины ткацкого производства. Современные технологические машины обладают рядом особенностей, среди которых прежде всего следует отметить тесную зависимость между техническим состоянием, с одной стороны, и производительностью и качеством выпускаемой продукции – с другой. Существенной особенностью технологического оборудования является также высокая кинематическая сложность движения основных механизмов машин и динамическая напряженность режимов их работы [1–5]. Совершенствование существующего и создание нового высокопроизводительного оборудования для ткацкого производства – одна из основных тенденцией развития современного машиностроения. Возрастание динамической напряженности при увеличении рабочих скоростей предъявляет повышенные требования к проектированию отдельных элементов и узлов, в том числе и приводов, обеспечивающих прерывистые движения рабочих органов машины [1, 6–9]. В настоящее время производство массового ассортимента тканей для нужд народного потребления, включая и плотные ткани, осуществляется в основном на бесчелночных ткацких станках (СТБ) [2–18]. Станки СТБ обладают следующими преимуществами: небольшими габаритами, высокой производительностью и автоматизацией процесса производства ткани. На них вырабатываются хлопчатобумажные, шелковые, шерстяные, льняные, технические и другие виды тканей [3, 4, 9, 19]. Одно из важных требований к этим машинам заключается в том, что их ведомые рабочие звенья должны совершать движения, точно соответствующие определенному закону. При использовании простейших соединений деталей – например, с помощью рычагов – это требование в ряде случаев оказывается невыполнимым. Поэтому в механизмах ткацких станков СТБ применяют кулачки – звенья с различными контурными поверхностями, полученными с использованием математических зависимостей. По сравнению с другими передаточными механизмами они обладают рядом преимуществ. Кулачку можно придать любые очертания, и благодаря этому легко приспособить его к кинематическим и динамическим требованиям разработчика. Конструирование кулачка несложно, и он дает возможность весьма точно осуществить требуемое движение ведомого звена [1, 4, 10, 12, 19–25]. Однако при формировании тканей на таких станках можно столкнуться с рядом проблем – например, усилением вибраций и ускоренным износом механизмов. Действие указанных факторов приводит к снижению производительности и качества вырабатываемой ткани. В связи с этим при проектировании механизмов станка следует учитывать и динамические характеристики, которые в первую очередь зависят от плавности и непрерывности графиков кинематических характеристик ведомых звеньев [10–12, 19–43]. Практика эксплуатации станков СТБ в промышленности указывает на то, что без существенного изменения отдельных элементов конструкции повысить производительность не представляется возможным. В первую очередь необходимо модернизировать механизмы, которые непосредственно принимают участие в формировании тканей. К ним относится и механизм, предназначенный для перемещения нитей основы, – ремизоподъемный механизм. Процесс образования ткани на станках СТБ аналогичен образованию на челночных станках: раскрытие зева, прокладывание уточной нити, закрытие зева, прибой уточной нити к опушке ткани, далее цикл повторяется [40]. В процессе переплетения нити основы огибают нити утка и переходят с одной стороны ткани на другую. Каждому основному перекрытию на одной стороне ткани соответствует уточное перекрытие на другой. Рисунок образуется различными чередованиями переплетений. Эту функцию выполняет ремизоподъемный механизм [40, 43]. Следует иметь в виду, что на фабриках Российской Федерации насчитывается значительное количество бесчелночных ткацких станков типа СТБ. Даже незначительное уменьшение габаритов одного станка позволит разместить на фабрике большее количество этого оборудования и внести значительный вклад в повышение производительности с единицы производственной площади. Следовательно, снижение габаритов станка СТБ за счет уменьшения размеров
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 82 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ремизоподъемного механизма является задачей актуальной и практически значимой. Цель работы: уменьшение габаритов ткацкого станка за счет изменения конструктивных параметров ремизоподъемного механизма. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: – проанализировать возможность изменения размеров кинематической схемы механизма; – разработать методику синтеза для рычажного механизма; – выбрать необходимые параметры для синтеза кулачковой пары и провести синтез; – представить методику кинематического анализа и получить критерии для оценки объективности предложенного решения. Методика исследований Рассмотрим конструктивную схему механизма ремизного движения, приведенную на рис. 1. Она включает в себя приводные кулачки 7, вал с роликами 6, соединительное звено 10, эксцентриковый механизм 11, двуплечий рычаг 1 и горизонтальную тягу 9. Как видно из схемы, Рис. 1. Конструктивная схема ремизного движения: 1 – двуплечий рычаг; 2 – ступица; 3 – корпус; 4 – ось; 5 – верхнее плечо; 6 – роликовый рычаг; 7 – эксцентриковый привод; 8 – нижнее плечо; 9 – горизонтальная тяга; 10 – соединительное звено; 11 – эксцентриковый механизм Fig. 1. The design scheme of the heddle motion consists of several components, including a two-arm lever (1), a hub (2), a body (3), a shaft (4), a top arm (5), a roller lever (6), eccentric drive (7), a bottom arm (8), a horizontal rod (9), a connecting rod (10), and eccentric mechanism (11) внутри рычажной системы расположен эксцентриковый механизм 11. Назначение этого механизма заключается в том, чтобы при установке набора кулачков и ремизных рам вывести систему рычагов и тяг в определенное положение, которое способствует их выставочным параметрам [44]. Предлагается эксцентриковый механизм 11 вынести из зоны рычажной системы на боковую сторону корпуса. В этом случае появится возможность изменить положения неподвижных осей и сократить расстояния между осями двуплечих рычагов и вала для роликов. В связи с изменением этих положений изменятся размеры рычагов и тяг, что потребует нового синтеза рычажной системы. Уменьшение габаритов механизма обусловлено выносом механизма фиксации положения ремиз (эксцен триковый механизм) из зоны расположения рычажной системы. За счет этого приема появилась возможность уменьшить расстояние между осями O2 и O3. В связи с изменением названных параметров возникла необходимость в синтезе присоединяемых структурных групп. Некоторые из элементов, такие как дву-
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 83 EQUIPMENT. INSTRUMENTS плечий рычаг FO4E и ползун G, представляющий собой ремизки, своих геометрических параметров менять не будут. Прежде всего проведем разметку неподвижных осей кинематической схемы механизма (рис. 2). Ось O2 приняли на расстоянии 151 мм от начала координат, ось O3 – на расстоянии 311 мм от оси O1, размер рычага O2B приняли равным 192,5 мм. В связи с новым положением осей должны быть изменены рычаги O2B, O3C, O3D и тяга BC, значения которых должны получиться в результате синтеза. Кроме этого, уменьшим угол двуплечего рычага AO2B на 35°, чтобы при отклонении он не занимал много пространства. Методика синтеза рычажного механизма предполагает проводить его с последнего звена, ход которого обеспечивается величиной подъема ремиз. Например, для четвертой ремизки ход должен составлять 75 мм [1, 19]. В качестве основного критерия синтеза выбрали симметрию хода ремиз относительно горизонтальной оси. Так, для четвертой ремизки он составил 37,5 мм. Согласно технической документации рычаг имеет размер O4E = 138,5 мм. Тогда для четвертой ремизки получим значения угла μ1 (рис. 2): Рис. 2. Кинематическая схема механизма привода ремиз Fig. 2. Kinematic scheme of the heddle drive mechanism 1 4 arctan 2 EE O E ⎛ ′ ⎞ μ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , (1) где EE´= 75 мм. Значение угла составило μ1 = 15,15°. Дальнейший синтез рычажного механизма проводим исходя из предположения, что угол поворота рычага O3DD´ равен углу O4EE´, при этом жесткий угол для рычага CO3D принят равным 155°. В таком случае угол ξ определится следующим образом (рис. 2): ( ) 1 180 ( 90 ) ξ = − μ − μ + ° . (2) Значение угла ξ = 130,15°. Для определения угла ξ1 необходимо рассмотреть треугольник O2CO3. Прежде всего из косоугольного треугольника определим сторону O2C1: 2 1 O C = 2 2 2 3 3 2 3 3 2 cos . O O O C O O O C ′ ′ = + − ⋅ ξ (3) Получили O2C1 = 270,849 мм. Тогда угол ξ1 определится из выражения ( ) 1 1 180 (90 ) . ξ = − μ − − μ ° ° (4) Его значение составило ξ1 = 99,85°.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 84 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Из косоугольного треугольника O2C´O3 определим сторону O2C´: 2 O C′ = 2 2 2 3 3 2 3 3 1 2 cos . O C O C O O O C ′ ′ = + − ⋅ ξ (5) Величина стороны O2C´ = 228,832 мм. Аналогично из косоугольных треугольников O2C0O3 и O2B0C0 найдена длина тяги ВС = 225 мм. Для определения углов ν1 и ν2 можно записать 3 2 2 arcsin sin , O C O C ′ ⎛ ⎞ ν = ξ ⋅ ⎜ ′ ⎟ ⎝ ⎠ (6) значение этого угла составило ν2 = 23,008°; 3 1 1 2 arcsin sin O C O C ⎛ ⎞ ν = ξ ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , (7) значение угла ν1 = 36,607°. Углы ω1 и ω2 определятся из треугольников O2B´C´ и O2BC: 2 2 2 2 2 1 2 2 arccos 2 O B O C C B O B O C ⎛ ⎞ ′ ′ ′ ′ + − ⎜ ⎟ ω = ⎜ ⎟ ′ ′ ⋅ ⎝ ⎠ , (8) тогда угол получился равным ɷ1 = 55,014°; 2 2 2 2 2 2 2 2 arccos 2 O B O C CB O B O C ⎛ ⎞ + − ⎜ ⎟ ω = ⎜ ⎟ ⋅ ⎝ ⎠ , (9) тогда ω2 = 63,874°. Угол качания вала роликов определится следующим образом: 2 1 1 2 ( ) β = ω +ν − ω +ν , (10) он получил значение β = 22,46°. При этом ход центра ролика составил 27,44 мм. Величина соединительного звена DE определилась размером положения одноименных точек DE и составила для четвертой ремизки 1133 мм. На основании данных технической документации завода-изготовителя ткацких станков (завод «Сибтекстильмаш») минимальный и максимальный радиус-векторы кулачка составили rmin = 124,5 мм и rmax = 152,5 мм, в этом случае ход центра ролика по хорде будет равен 28 мм. Для того чтобы оставить эти параметры без изменения, поменяли размеры рычага О3С и, интерполируя полученные значения, нашли необходимый размер для рычага, равный 142,5 мм, который обеспечил необходимый ход центра ролика (28 мм). Основные размеры рычажной системы, полученные в результате синтеза, сведены в таблицу. Размеры звеньев Link dimensions Размеры звеньев, мм АО2 ВО2 ВС СО3 DО3 DE EО4 70 192,5 225 142,5 138,5 1133 138,5 Поскольку ремизоподъемный механизм должен предусматривать рисунок переплетения исходя из 10 ремиз, то необходимо предусмотреть возможность определения хода для любой ремизки [10]. Для этой цели рассмотрим схему, представленную на рис. 3, где введены следующие обозначения: hi – высота зева; t – шаг между ремизками; hi – приращения хода ремиз; αр – половина угла зева. Она представляет собой только одну часть зева. В этом случае величина раскрытия для полного зева (ход ремиз) может быть определена по формуле 1 ( ( 1) tan ( ) 2 ð H h n t ⎡ ⎤ = + − ⋅ ⋅ α ⋅ ⎣ ⎦ n . (11) Для реализации зависимости (11) необходимо, чтобы и размеры рычага DO3 соответствовали заданному перемещению ремиз. Рассмотрим кинематическую схему, приведенную на рис. 2. Угол μ1 для плеча DO3 оставляем неизменным, а хорда D0D будет принимать значение, равное половине хода ремизки. В этом случае с учетом выражения (11) получим 1 tan ( ) 2 n n H L = μ , (12) где Ln – размер рычага; Hn – полный ход соответствующей своему номеру ремизки; μ1 – угол, определяющий положение рычага относительно вертикальной оси.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1