Концепции и методология автоматизации технологического оборудования машиностроительного производства на основе аэродинамического эффекта

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мировой практике проводятся исследования по оптимизации использования энергоресурсов, разработки энергосберегающей техники и технологии и их внедрении в производство. Учитывая особенности контроля и управления технологическими процессами производства в развитых странах мира, концепция развития научно-технического прогресса является одной из актуальной проблемой при разработке высокопроизводительных надежных, энергосберегающих, технологических оборудований во всех отраслях промышленности. В этой связи, развитых странах мира, таких как США, Германия, Япония, Южная Корея, Китай, Россия и других достигнуты определённые достижения по повышению производительности, качество продукции и обеспечение их конкуреспособности, снижение себестоимости изготовления изделий. В мире большое значение уделяется решение сложной научно-технической проблемы обеспечения трубуемого уровня достоверности и надёжности информации, разработке и реализации методов их обеспечения, что предопределяет потребность предприятий в технологическом оборудовании, основывающихся на современных методах управления. В автоматизации комплексных задач при проектировании нового типа оборудования особое место занимает фундаментальные исследования и нетрадиционные методы проектирования. В том числе, важными задачами считаются проектирование, расчет и разработка методов автоматизации технологического оборудования аэродинамического действия, обеспечивающие повышение производительности и высокую надежность, качество продукции, оптимизация параметров отделочно-упрочняющей обработке с помощью управляющих, технических и програмных средств. Поэтому повышение их эффективности в настоящее время является одной из приоритетных задач производства. В стратегию действий развития Республики Узбекистан на 2017-2021 годы поставлены задачи, «... по модернизации национальной экономики на основе повышения ей конкурентоспобности1». Результаты полученные в диссертационной работе в определенной степени служит для разработки мероприятия по внедрению в производство высокопроизводительных, надежных автоматизированных технологических процессов и оборудование аэродинамического действия. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач предусмотренную в Указе Президента Республики Узбекистан « О стратегии действии по дальнешему Развитию Республики Узбекистан» ПФ-4947 от 7 февраля 2017 года, Постановлений Президента Республики Узбекистана №ПП-1442 от 15 декабря 2010 года « О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», а также №ПП-2120 от 04 февраля 2014 года «О программе локализации производства готовой продукции, комплектующих изделий и материалов на 2014-2016 годы» и принятых других проваво-нормативных документах. Целью исследования является развитие научных основ создания и проектирования автоматизированного оборудования аэродинамического действия для повышения эффективности производства. Научная новизна исследования заключается в следующем: обоснована и разработана научно-теоретические основы проектирования автоматизированного технологического оборудования аэродинамического действия для отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических деталей; исследована физическая сущность технологического процесса автоматизированной отделочно-упрочняющей обработки с теоретическим анализом взаимодействия потоков с деформирующим элементом (шаром); установлена взаимосвязь выходных характеристик с конструктивными параметрами и физико-механическими свойствами обрабатываемой детали, определены наиболее благоприятные условия протекания процесса; разработана математическая модель силового воздействия шара на обрабатываемую поверхность в закрученном воздушном потоке и основные зависимости для расчета кинематики движения шара в цилиндрических трубах; разработаны автоматизированные устройства, осуществляющие загрузку плоских изделий, транспортировку мелких штучных изделий, установку заклепок в отверстие с вертикальной и горизонтальной осью. Заключение Основные научные положения и результаты, полученные в рамках диссертационной работы, сводятся к следующим основным выводам: 1. Обоснована и разработана концепция и методология автоматизации технологического оборудования машиностроительного производства на основе аэродинамического эффекта. 2. Разработаны научные основы расчета и проектирования автоматизированного технологического оборудования аэродинамического действия отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических деталей, новые конструкции автоматизированных устройств, осуществляющие загрузки плоских изделий, транспортировки мелких штучных изделий, установки заклепок в отверстие с вертикальной и горизонтальной осью. 3. Установлено, что существующие в настоящее время методы и средства лезвийной, отделочно-упрочняющей обработки тонкостенных цилиндрических деталей, не позволяют получить на обработанной поверхности шероховатость (Ra=0,16-0,08 мкм), что требует разработки новых методов обработки. 4. Разработана методология, научные основы и формализованные методы построения автоматизированных технологических процессов и устройств. 5. Описана теория процесса контактных напряжений возникающих от серии ударов шара об обрабатываемую поверхность, учитывающие неоднородность аэродинамических потоков и наличия микронеровностей, что позволена рекомендовать оптимальные параметры технологических факторов. 6. Теоретически описано взаимодействия аэродинамических потоков со свободным шаром при заданных параметрах устройства, когда результирующая сила (Ғ^) превосходит силу веса шара и возникает ситуация устойчивого равновесия. 7. Показано, что для повышения эффективности и надежности захватных органов автоматических манипуляторов возможно применение эффекта закрученного воздушного потока, создающего зону пониженного давления (вакуум). 8. Обосновано, что транспортные трубопроводы из-за заклинивания изделий в местах поворота и склонностью их подвергаться смятию приводит к необходимости использования автоматизированного технологического оборудования на основе аэродинамического эффекта. 9. На единой теоретической основе аэродинамического эффекта обоснованы принципы разработки автоматизированных технологических устройств установки и сборки заклепок в горизонтально расположенное отверстие пакета, транспортирования мелких штучных изделий и распределения их по ответвлениям, разработано беспроводное устройство для автоматизации процессов установки заклепки в горизонтальное отверстие пакета с помощью аэродинамического потока. 10. Разработаны научно обоснованные рекомендации по применению и проектированию автоматизированных транспортно-загрузочных устройств аэродинамического действия для межоперационного перемещения изделий, обеспечивающих транспортирование их в бесконтактном и безударном режиме. 11. Результаты и рекомендации, полученные на основе проведенных исследований, могут быть использованы при решении разнообразных задач автоматизации производственных процессов, финишной обработки, транспортирования, загрузки, сборки, как в машиностроении, так и на предприятиях других отраслей производства.