WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

 

На правах рукописи

ЖУРАВЛЕВ Андрей Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И РЕАЛИЗАЦИЯ

СТРУКТУРНО УПОРЯДОЧЕННОЙ СБОРКИ БУРОВЫХ ДОЛОТ

Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Самара 2009

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) «Самарский государственный технический университет».

Научный консультант:  доктор технических наук, профессор

РЫЛЬЦЕВ Игорь Константинович

Официальные оппоненты:  доктор технических наук, профессор

ГУСЕВ Алексей Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Демин Феликс Ильич

доктор технических наук, профессор

ЖИТНИКОВ Юрий Захарович

Ведущая организация: ОАО “Сарапульский машзавод”, г. Сарапул

Защита состоится «28» декабря 2009 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.217.02 в ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: г. Самара, ул. Галактионовская, 141, корпус № 6, ауд. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Автореферат разослан  «____ » ____________________ 2009 г.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свой отзыв, заверенный гербовой печатью, по адресу:

443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д212.217.02.

Ученый секретарь

диссертационного совета 

Д212.217.02 А.Ф. Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Известно, что в современном машиностроении одним из наиболее существенных резервов повышения качества изделий является совершенствование процессов сборки, трудоемкость которых в производстве (25…40% от общих трудозатрат) сопоставима с трудоемкостью механообработки и существенно выше, чем затраты труда на других технологических этапах. В результате сборки получают готовое изделие, которое по определению должно отвечать технологическим и эксплуатационным требованиям. Современная теория сборки предусматривает множество методов обеспечения технологических требований (методы полной, неполной, групповой взаимозаменяемости, метод регулировки и др.), заключающихся преимущественно в реализации заданной геометрической точности соединений, си­лового замыкания, качества прилегания поверхностей и др. Однако связь параметров сборки с эксплуатационными требованиями к надежности функционирования изделий, до сих пор остается малоизученной, но весьма перспективной областью исследований, позволяющей реализовать систему управления сроком службы изделий на этапе их изготовления.

       Известно, что проектирование рационального технологического процесса сборки представляет собой трудную задачу по ряду причин: многокритериальности проектирования, многовариантности и разнородности сборочных операций, отсутствия четких алгоритмов структуризации процесса сборки. Среди известных абсолютных и относительных критериев технико-экономической оценки различных вариантов технологических процессов сборки (по трудоемкости, себестоимости, длительности цикла, числу сборщиков и др.) отсутствуют критерии, связанные с показателями качества изделий при эксплуатации.

Для решения проблемы многовариантности сборки начинают широко применяться компьютерные исследования размерных связей с применением имитационных моделей собранных изделий. Но даже в тех частных случаях, когда компьютерная разработка сборочных процессов осуществляется на высоком уровне, как, например, с помощью программного пакета AVEVA Assembly Planning 12.0, остаются проблемы отсутствия связи между структурой сборочного процесса и ресурсом изделий.

Известно, что при разработке технологических процессов сборки целесообразно использовать принцип дифференциации, позволяющий разделить изделие на простейшие элементы (сборочные единицы), а сложные сборочные операции на более простые. Такой подход позволяет упростить процесс сборки и выявить его структуру, но не дает знаний о характере взаимодействия между элементами структуры и, как следствие не обеспечивает стабильных показателей качества изделий. В то время как упорядоченное расположение сборочных единиц позволяет добиваться взаимной компенсации их погрешностей в собираемом изделии.

Вышеотмеченные актуальные проблемы послужили предпосылкой для разработки новой методологии сборочных процессов, которая в работе представлена на примере создания и реализации технологий структурно упорядоченной сборки (СУС) трехшарошечных и алмазных буровых долот – сложных, высоконагруженных, серийно выпускаемых изделий, для которых в настоящее время основным приоритетом является повышение конкурентоспособности на мировом рынке. В новой технологии для каждого этапа сборки на основе анализа обратных связей с выходными характеристиками изделий оцениваются рациональные технологические параметры, обеспечивающие максимальные показатели качества буровых долот.

Работа выполнена в рамках тематического плана Самарского государственного технического университета по заданию Федерального агентства по образованию на 2006 – 2009 гг. по теме «Разработка теоретических основ структурно упорядоченной сборки тяжелонагруженных изделий машиностроения», номер государственной регистрации НИР 01200606882.

Целью диссертационной работы является повышения качества трехшарошечных и алмазных буровых долот на основе разработки и реализации структурно упорядоченной сборки.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать методологию структурно упорядоченной сборки буровых долот.
  2. Разработать метод структуризации буровых долот и выявить связи между элементами структуры.
  3. Разработать математическую модель, связывающую ресурс двухрядной роликовой опоры трехшарошечного бурового долота с технологическими параметрами структурно упорядоченной сборки.
  4. Разработать совокупность расчетных моделей, связывающих точность взаимного расположения поверхностей сопрягаемых деталей алмазных буровых долот с технологическими параметрами структурно упорядоченной сборки.
  5. Разработать стратегии, алгоритмы и программное обеспечение структурно упорядоченной сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот.
  6. Разработать и внедрить технологии структурно упорядоченной сборки буровых долот в производство и оценить технико-экономические показатели результатов внедрения.

Методология и методы исследований

Общей методологической основой является системный подход, заключающийся в структурном разделении сложных механических систем на подсистемы, их моделировании, описании и установлении взаимосвязей между ними, характеризующих служебное назначение изделия. Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, теории декомпозиции, теории упаковок, методов вычислительной математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях на современном оборудовании с применением стандартных методик и методик, разработанных автором.

Достоверность результатов

Достоверность изложенных в работе результатов и адекватность разработанных моделей обеспечиваются строгостью использованного математического аппарата, корректностью обработки экспериментальных данных, удовлетворительной корреляцией результатов расчетов и данных, полученных при испытаниях.

Научная новизна

  • Впервые разработана методология СУС, в которой устанавливается связь между показателями качества изделия и параметрами, характеризующими его структуру, выявленными на основе декомпозиции изделия. При этом качество изделия обеспечивается направленным регулированием структурных параметров сборки.
  • Впервые обосновано, что для реализации СУС буровых долот необходимо и достаточно использование двухуровневой декомпозиции для подвижных и неподвижных соединений буровых долот: по контурам, так называемая Р - декомпозиция (внутренний, взаимосвязанный и внешний контуры); по зонам, так называемая  F - декомпозиция (зоны - натягов, зазоров, переходных состояний).
  • Произведена двухуровневая декомпозиция подвижных соединений трехшарошечных буровых долот, на основе которой установлены функциональные взаимосвязи между геометрическими параметрами элементов двухрядных роликовых опор и определены параметры модели, характеризующие структуру изделия.
  • Разработана математическая модель двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот, позволяющая выявить рациональные сборочные параметры по критерию максимального ресурса собранного узла.
  • Впервые на основе метода монад сформулирован принцип повышения качества СУС двухрядной роликовой опоры за счет выбора рационального фазового смещения двух комплектов роликов. 
  • Впервые найден параметр, характеризующий контактное взаимодействие роликов с беговыми дорожками во всех зонах двухрядной роликовой опоры трехшарошечных буровых долот, позволивший выявить зону заклинивания роликов в опоре.
  • Проведена двухуровневая декомпозиция неподвижных соединений алмазных буровых долот, на основе которой установлены связи между технологическими воздействиями сборки (силовыми и тепловыми) и отклонением от соосности соединения.
  • На основе выявленных связей между технологическими сборочными параметрами и ресурсом двухрядных роликовых опор разработан алгоритм СУС трехшарошечных буровых долот, обеспечивающий равнонагруженность секций (опор) на основе регулирования высоты их подъема. 
  • Разработаны имитационные модели эксплуатации буровых долот, позволяющие оценить преимущества СУС по сравнению с традиционными сборочными процессами.

Практическую ценность представляют следующие результаты:

  • Разработаны и внедрены новые технологии сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот, обеспечившие повышение качества изделий. Показаны области рационального применения новых технологий.
  • Разработаны стратегии, алгоритмы и программное обеспечение для этапов проектирования и осуществления процессов СУС буровых долот.
  • Разработаны приспособления для реализации СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот.

       Новизна предложенных способов и устройств СУС подтверждена 5 патентами РФ.

       Основные положения, выносимые на защиту

  • Методология СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот.
  • Метод идентификации структурных параметров расчетных моделей, разработанный на основе теории декомпозиции.
  • Математическая модель для прогнозирования ресурса двухрядной роликовой опоры трехшарошечного бурового долота, позволяющая выявить рациональные технологические параметры .
  • Совокупность расчетных моделей для выбора рациональных технологических параметров СУС, позволяющих повысить точность взаимного расположения соединяемых поверхностей деталей алмазных буровых долот.
  • Алгоритм СУС трехшарошечных буровых долот, позволяющий обеспечить равнонагруженность всех секций изделия.
  • Алгоритмы, стратегии и программное обеспечение, необходимые для реализации СУС буровых долот.
  • Имитационные модели эксплуатации трехшарошечных и алмазных буровых долот, разработанные на базе программного продукта ADAMS, позволяющие оценить влияние технологических параметров СУС на эксплуатационные параметры собранных изделий.
  • Результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения в производство разработанных технологий СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены на ряде крупных машиностроительных предприятий России и стран ближнего зарубежья, среди которых ОАО “Волгабурмаш” (Россия), ОАО “Уралбурмаш” (Россия), ЗАО “Самарский подшипниковый завод-4” (Россия), ООО “Буровые технологии” (Россия), ОАО “Дрогобычский долотный завод” (Украина), ОАО “Подшипник” (Узбекистан).

Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 885 500 рублей.

Материалы исследований внедрены в учебный процесс Самарского государственного технического университета в виде двух учебных пособий и учебно-методических указаний. Результаты диссертационной работы используются при подготовке магистрантов, бакалавров и инженеров, а также при подготовке аспирантами кандидатских диссертаций.

Личный вклад автора

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в данной работе получены автором самостоятельно. Автору принадлежат постановка проблемы и задач исследований, выбор методик проведения экспериментов, научное руководство и непосредственное участие в экспериментах, обработка полученных результатов, написание статей, докладов и описаний к изобретениям, непосредственное выполнение промышленных испытаний и внедрение в производство научных разработок.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на 28 международных и всероссийских научно-технических конференциях:  “Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин”, г. Самара, 2003г.; “Интеллектуальные системы управления и обработки информации”, г. Уфа, 2003г.; “Будущее технической науки”, г. Н.-Новгород, 2004г.; “Динамика технологических систем”, г. Саратов, 2004г.;  “Современные проблемы машиностроения”, г. Томск 2004, 2006, 2008 гг.; “Высокие технологии в машиностроении”, г. Самара, 2004, 2005, 2006, 2007гг.; “Наука. Технологии. Инновации”, г. Новосибирск, 2005г.; “Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла”, г. Брянск, 2005г.; “Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении”, г. Тюмень, 2005, 2008гг.; “Инфокоммуникационные технологии в науке и технике”, г. Ставрополь, 2006г.; “Инновации в науке и образовании”, г. Калининград, 2006г.; “Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы”, г. Сызрань, 2007, 2008, 2009гг.; “Проблемы управления качеством в машиностроении”, г. Махачкала, 2007г.; “Актуальные проблемы трибологии”, г. Самара, 2007г.; “Наука и образование 2007”, г. Мурманск, 2007г.; “Проблемы качества машин и их конкурентоспособности”, г. Брянск, 2008г.; “Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании”, г. Ставрополь, 2008г.; “Вибрация-2008”, г. Курск, 2008г.; “Инноватика-2008”, г. Ульяновск, 2008г.; “Инноватика-2009”, г. Ульяновск, 2009г.

В полном объеме диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании кафедры “Технология машиностроения” Ковровской государственной технологической академии; на заседании научно-технического совета факультета машиностроения и автомобильного транспорта Самарского государственного технического университета.

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 75 печатных работ, в том числе монография, изданная в центральном издательстве “Машиностроение-1”, два учебных пособия, одно из которых с грифом УМО (МГТУ СТАНКИН), 20 статей в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна статья в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК Украины, получено 5 патентов на изобретение.

Под научным руководством автора и по теме диссертационной работы подготовлена и защищена одна кандидатская диссертация.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы из 260 наименований и 8 приложений. Работа содержит 427 страниц, в том числе 307 страниц основного текста, включая 115 рисунков и 48 таблиц, а также приложений на 120 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведена ее краткая характеристика, сформулированы цель работы, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ современного состояния теории и практики процессов сборки.

Проблеме повышения качества изделий на этапе сборки, включающие подвижные и неподвижные соединения, посвящены работы профессоров Балакшина Б.С., Базрова Б.М., Буловского П.И., Воронина А.В., Гусева А.А., Демина Ф.И., Дальского А.М.,  Жабина А.И.,  Житникова Ю.З., Колесова И.М., Корсакова В.С., Лебедовского М.С., Непомилуева В.В., Новикова М.П.,  Рыльцева И.К., Соколовского А.П., Штрикова Б.Л. и др. Благодаря их исследованиям были выявлены основные взаимосвязи  технологических параметров сборки с выходными характеристиками изделий машиностроения.

Причина малой эффективности традиционных методик и алгоритмов сборки подвижных и неподвижных соединений, базирующихся на пяти общепринятых методах достижения точности замыкающего звена, связана с тем, что в настоящее время исследования сборочных процессов ограничиваются размерным анализом, в то время как на этапе сборки завершается формирование эксплуатационных свойств изделий и появляется возможность прогнозировать показатели их качества. Однако в настоящее время не существует алгоритмов и методик сборки, учитывающих взаимосвязи геометрических характеристик и параметров функционирования подвижных и неподвижных соединений, нет и методологии разработки таких сборочных процессов. Общая методология разработки сборочных процессов должна опираться на системный подход, требующий выявления связей между выходными показателями и технологическими параметрами, зависящими от структуры собираемого изделия, и разработки методик направленного регулирования (упорядочивания) структурных параметров подвижных и неподвижных соединений, обеспечивающего повышение качества изделия в процессе сборки.

При нахождении связей между технологическими параметрами сборки и выходными показателями изделий целесообразно использовать принцип различимой конструктивной симметрии, предложенный проф. Рыльцевым И.К., согласно которому каждому варианту сборки подвижного соединения ставятся в соответствие прогнозируемые значения выходного параметра изделия, с учетом индивидуальных свойств сопрягаемых деталей. В настоящее время не существует расчетных моделей, отражающих такие связи с учетом структуры собираемых изделий.

На данном этапе развития машиностроительной науки возникла необходимость и возможность обобщения существующих методов сборки, а также создания и всестороннего научного и технико-экономического обоснования новой методологии СУС изделий машиностроения (на примере буровых долот), основанной на разделении изделий на подсистемы (элементы структуры), а также изучении и моделировании структурных связей между ними.

На основе вышеизложенного была поставлена цель и сформулированы задачи исследований.

Во второй главе разработаны теоретические аспекты методологии СУС сложных изделий машиностроения, которые реализованы на примере буровых долот.

В основе концепции СУС лежат следующие положения.

1. Сложное изделие представляется эквивалентной совокупностью более простых сборочных объектов, связи между которыми описываются обобщенными структурными параметрами.

2. Существуют функциональные связи между структурными параметрами и показателями качества изделия, выражаемые в виде расчетных моделей.

3. На основе математического анализа выявляются рациональные структурные параметры изделия путем исключения множества неперспективных вариантов сборок по критерию рационального значения выходного параметра. 

       4. В процессе сборки реализуется рациональная структура, обеспечивающая повышение качества изделий.

Применительно к трехшарошечным и алмазным буровым долотам вышеприведенная концепция СУС может быть представлена в виде схемы, показанной на рис. 1.

Р и с. 1. Концепция СУС буровых долот

Указанные на рис. 1. обозначения включают: методы (ПВ – полной взаимозаменяемости; НП – неполной взаимозаменяемости; ГВ – групповой взаимозаменяемости; ПР – пригонки; РГ – регулировки); методики (СУС – структурно упорядоченная сборка; ЧУС – частично упорядоченная сборка; НС – неупорядоченная сборка); стратегии (СлучП – случайного поиска; СлепП – слепого поиска;  НП – направленного поиска); параметры  деталей (- диаметры соответственно больших и малых роликов; – радиусы соответственно большой и малой роликов дорожек шарошки и цапфы лапы; - радиус торцовых поверхностей деталей; – шаг резьбы); параметры неподвижных соединений (– объем зазора в торцовом соединении; - жесткость соответственно резьбового и торцового соединений; - размер прихватки); параметры подвижных соединений (- параметр, характеризующий контактные взаимодействия роликов в опоре; - плотность упаковки роликов; - жесткость двухрядной роликовой опоры); выходные параметры изделий (- расчетный ресурс; - отклонение от соосности); интегральные технологические параметры ( - фазовый угол смещения комплектов роликов; – соответственно суммарный зазор в комплекте роликов и суммарный диаметральный зазор в соединении; - размер компенсирующего звена; – объем незавершенного производства при комплектовании роликов; – момент затяжки соединения; - угол поворота корпуса при затяжке соединения).

Для реализации отмеченных положений при разработке методологии СУС  потребовалось привлечение новых понятийного и математического аппаратов. Так, для структуризации сложных изделий впервые применена геометрическая теория декомпозиции. В теории декомпозиции рассматривают P - декомпозиции и F-декомпозиции. В разработанных теоретических аспектах СУС P- декомпозиция – это такое семейство контуров, по которым изделие восстанавливается единственным образом (контурная декомпозиция). Наличие такой декомпозиции означает, что механическая система  "распадается" на независимые в некотором смысле подсистемы, из которых она "составляется" как из "кубиков". Контуры представляют собой замкнутое структурно функциональное множество парных взаимодействий деталей. Направление обхода контура формирует путь передачи технологической информации от выхода одного соединения к входу другого с ним связанного. Таким образом, сборочный процесс по контурам строится с учетом привязки контура к системе отсчета, направленности и связанности контуров. F- декомпозиция в методологии СУС – это семейство зон, различающихся характером контактного взаимодействия деталей в соединениях (зонная декомпозиция). Общая схема декомпозиции применительно к СУС буровых долот приведена на рис. 2.

Р и с. 2. Схема декомпозиции соединений

Положение о существовании функциональных связей между структурными параметрами и показателями качества изделия строится на принципе различимой конструктивной симметрии, допускающей эквивалентные преобразования объектов сборки. При разработке СУС эти связи выражаются в виде многопараметрических расчетных моделей, позволяющих однозначно оценить выходные параметры изделий и с использованием полученных данных установить рациональные технологические параметры сборки. Для этого необходимо использовать расчетные модели, обладающие наибольшей прогностической способностью к искомым выходным параметрам и усовершенствовать их путем введения в них параметров, характеризующих структуру собираемого изделия.

Выбор рациональной структурной схемы сборки делает сборочный процесс управляемым, что исключает случайное расположение деталей в соединении, присущее любому неупорядоченному процессу сборки. Включение в сборочный процесс обратных связей между выходными и структурными параметрами, позволяет осуществлять их направленное регулирование, обеспечивающее повышение качества изделий. Реализация СУС для подвижных и неподвижных соединений ввиду их отличительных особенностей требует создания различных алгоритмов и методик, на основе которых разрабатываются технологии сборки с учетом индивидуальных особенностей изделий.

В третьей главе рассмотрено применение методологии СУС к разработке методики сборки подвижных соединений трехшарошечных буровых долот на примере сборки двухрядных роликовых опор, являющихся ответственными узлами, лимитирующими долговечность долот.

Методика НС с использованием моноструктурного способа селекции (т.е. при произвольном комплектовании роликов из одной селективной группы из трех), применяемая до настоящего времени в условиях действующего производства роликовых опор, не обеспечивает стабильного показателя качества (технического ресурса) и не позволяет прогнозировать ресурс в процессе сборки долот. Перспективным направлением совершенствования данного процесса сборки является применение методики СУС.

С применением теории декомпозиции  в конструкциях двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот были выявлены три типа контуров, включая два внутренних А1; А2, один взаимосвязанный Б и один внешний В контуры. Схема контурной декомпозиции с описанием контурных связей представлена на рис. 3.

Р и с. 3. Контурная декомпозиция (Р-декомпозиция) двухрядных роликовых опор:

1 – подвижная деталь опоры – шарошка; неподвижная деталь опоры – цапфа; 3 – ряд больших роликов; 4 – ряд малых роликов; 5 – режущие зубки;

– угол зоны в опоре (Н- натягов, П1, П2 – переходных состояний, З - зазоров);

С(к), С(p) – циклы роликов в комплектах

Внутренние контуры A1 и А2,  формируются при комплектовании роликов и установке их соответственно на большой роликовой дорожке (БРД) и малой роликовой дорожке (МРД) опор (см. рис. 3, п.1). Локальной координатой отсчета в них служит первый ролик (метка). Взаимосвязанный контур Б объединяет между собой внутренние контуры A1 и А2 (см. рис. 3, п.2), и характеризует их взаимодействие, опосредованное через цапфу. Для контура Б по меткам устанавливают параметр угловых ориентаций собранных комплектов. Внешний контур В рассматривает взаимосвязи между двухрядной роликовой опорой и породоразрушающими зубками, передающими в опору циклы внешних сил. При этом должен выполняться принцип постоянства системы отсчета на всех этапах сборки роликовых опор. Такой алгоритм СУС суммирует пространственные отклонения реальных профилей подвижных деталей с учетом выбранной компоновочной схемы и позволяет моделировать взаимодействия соединений с заданным уровнем вероятности безотказной работы изделий.

В исследованиях не учитывается шариковый ряд, т.к. шарики не воспринимают эксплуатационной нагрузки, а служат в опоре замковым элементом, предотвращающим выпадение шарошки.

Управляемым параметром СУС двухрядных роликовых опор выбрана последовательность действительных диаметров роликов d для МРД и D для БРД – m-структура. Рассмотрено 36 вариантов m-структур размерных компоновок роликов из трех селективных групп, соответствующих максимальным (Dmax, dmax), средним (Dsr, dsr) и минимальным (Dmin, dmin) диаметральным размерам роликов с учетом их допуска. Каждому номеру m-структуры для двух комплектов роликов соответствует свой базисный цикл С(к), С(p) (см. рис. 3, п.3), представленный в табл. 1.

Таблица 1

Варианты m-структур размерных компоновок роликов СУС (фрагмент)

№ п/п

Варианты m-структур

№ п/п

Варианты m-структур

1

(Dmax, Dmin, Dsr,)…/(dmax, dmin, dsr),…

8

(Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmax, dmin, dsr,)…

2

(Dmax, Dmin, Dsr,)…/(dmax, dsr, dmin,)…

9

(Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmax, dsr, dmin,)…

3

(Dmax, Dmin, Dsr,)…/(dmin, dmax, dsr,)…

10

(Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmin, dmax, dsr,)…

4

(Dmax, Dsr, Dmin,)…/(dsr, dmax, dmin,)…

11

(Dsr, Dmax, Dmin,)…/(dsr, dmax, dmin,)…

5

(Dmax, Dsr, Dmin,)…/(dsr, dmin, dmax,)…

12

(Dsr, Dmax, Dmin,)…/(dsr, dmin, dmax,)…

6

(Dmin, Dmax, Dsr,)…/(dmax, dmin, dsr,)…

13

(Dsr, Dmin, Dmax,)…/(dmax, dmin, dsr,)…

7

(Dmin, Dmax, Dsr,)…/(dmax, dsr, dmin,)…

14

(Dsr, Dmin, Dmax,)…/(dmax, dsr, dmin,)…

Роликовые опоры в процессе эксплуатации воспринимают внешнюю нагрузку на ролики с различной степенью интенсивности. Условия контакта в пределах базисного цикла в основном характеризуются силовым фактором, воздействующим на цилиндрические поверхности роликов при качении. В подвижном соединении роликовой опоры с помощью F – декомпозиции выявлены четыре зоны взаимодействий роликов во время эксплуатации рис. 4.

Р и с. 4. Зонная декомпозиция ( F-декомпозиция) двухрядных роликовых опор

Максимальная интенсивность внешнего силового воздействия Р, создающего натяг между подвижными и неподвижной деталями опоры, приходится на сектор обращенный к забою – зону натягов. Слева и справа от этой зоны расположены две симметричные зоны переходных состояний, где возможно наличие как натягов, так и зазоров. Диаметрально противоположно к зоне натягов расположена замыкающая зона – зона зазоров. Данные зоны принадлежат двум внутренним контурам А1, А2  (см. рис. 3, п.4).

В методике СУС двухрядных роликовых опор вначале выбирается система отсчета, представляющая собой проекций положений центров роликов на гиперплоскость действия внешней силы Р с координатами {01, Q1, Q2}. Затем определяются разности ХБРД и хМРД между проекциями на гиперплоскость центров двух соседних роликов 0рn  и 0рn+1 за один оборот комплектов, фиксируемые с угловым шагом в 10 (см. рис. 4), которые формально описываются выражением  . Далее строятся карты ГБРД и ГМРД, путем откладывания в полярной системе координат полученных значений ХБРД и хМРД.

Следующий этап включает геометрические действия по наложению полученных карт путем совмещения центров их координатных осей. При этом происходит формирование взаимосвязанного контура Б.

Далее производится вращение карты ГБРД относительно карты ГМРД с привязкой к полярной системе координат с началом отчета в метке Q1 и  определяются количества совпадений сопряженного градиента величин ХБРД и хМРД (благоприятные исходы) при изменении углового разворота комплекта роликов БРД (фазового угла) φ с шагом 10. На основе проведенного анализа определяется структурный коэффициент, характеризующий контур Б как  взаимосвязь двух внутренних контуров A1 и А2, который находится по зависимости

,  (1)

где и - соответственно количество благоприятных и неблагоприятных исходов.

Для анализа равномерности распределения нагрузки во взаимосвязанном контуре Б впервые применен математический аппарат монадного метода из теории категорий, позволяющий обобщить методику СУС на случаи любой геометрии взаимодействующих поверхностей подвижных соединений. Для этого используется система отсчета, представленная рядом бинарных функций (монадой), характеризующих состояние взаимодействия соединений. Эти бинарные функции составляют последовательность из n нулей и единиц в выбранной системе отсчета. Оператор бинарной функции взаимосвязанного контура последовательности xj включает преобразование знаковой функции следующих сигнатур

. (2)

На основе анализа бинарных функций взаимосвязанного контура рассмотрены ее первые разности и  определен линейный оператор следующей рекуррентной формулы . Для сохранения длины ряда n при оценке величина приравнивается , таким образом выполняется условие цикличности последовательности, т.е. функция x со значениями в точках j будет периодической с периодом n. Через конечное число описанных преобразований происходит отображение конечного множества {M} в себя. Размер бинарного ряда с учетом F – декомпозиции составляет: в зоне натягов nН=7; первой и второй переходных зонах nП1=7 и nП2=7; в зоне зазоров nЗ=15.

Описанный алгоритм выполнен при изменении углового разворота комплекта роликов БРД (фазового угла) φ с шагом 10, в результате чего были выявлены пульсирующие циклы, составленные произвольным чередованием двух видов монад. Анализ количества пульсирующих циклов ω в различных зонах взаимосвязанного контура Б роликовых опор, собранных по методикам СУС и НС (с произвольным расположением роликов на беговых дорожках), показал их существенное различие, что указывает на различие процессов взаимодействий роликов. На рис. 5 графически представлены зонные частоты пульсирующих циклов взаимодействий роликов для двух сравниваемых методик сборки.

  а б

Р и с. 5. Зонные частоты пульсирующих циклов взаимодействия роликов

во взаимосвязанном контуре Б:

а – методика СУС;  б – методика НС

Как видно из рис. 5, при СУС по сравнению с методикой НС наблюдается более равномерное распределение пульсирующих циклов ω во всех зонах. Это дает основание полагать, что характер взаимодействия роликов по зонам, собранных по методике СУС, в отличие от НС, изменяется несущественно, что может быть объяснено более равномерным распределением нагрузки во взаимосвязанном контуре Б.

В результате проведенных исследований разработан принцип фазового соответствия, в основе которого лежат два положения:

- каждому варианту m-структуры соответствует рациональный угол разворота комплекта роликов БРД (внутреннего контура А1) относительно комплекта роликов МРД (внутреннего контура А2);

- если парные взаимодействия роликов с m-структурой имеют большинство благоприятных исходов, то при прочих равных условиях степень перераспределения нагрузки между внутренними контурами тем выше, чем больше количество пульсирующих циклов во всех зонах подвижного соединения.

В существующих конструкциях трехшарошечных буровых долот в нагруженном секторе опоры (зоне натягов) всегда находятся три ролика, сменяющихся при вращении шарошки, по которым распределяется нагрузка в опоре. При НС с произвольным расположением роликов на беговых дорожках, взятых из одной селективной группы, в общем случае происходит концентрация нагрузки на центральный ролик, что приводит к снижению долговечности опоры. Более равномерное распределение нагрузки обеспечивается при использовании m-структуры расположения роликов, взятых из трех селективных групп, позволяющее анализировать различные варианты попадания роликов в нагруженный сектор. Было установлено, что наилучшим является такое сочетание роликов в нагруженном секторе, когда диаметр центрального ролика оказывается меньше, чем у соседних роликов. В этом случае нагрузка преимущественно распределяется на два соседних ролика, что приводит к снижению напряжений в нагруженном секторе. Указанные положения были подтверждены при конечно-элементном моделировании напряженно-деформированного состояния деталей опоры в нагруженном секторе с использованием программного пакета ANSYS. Таким образом, в методике СУС выявлена взаимосвязь расположения породоразрушающих зубков, создающих внешние циклы нагрузок (силовой фактор) с расположением роликов с учетом m-структуры и фазового угла (геометрический фактор), которая описывается коэффициентом вариации .

,  (3)

где , - соответственно дисперсия и математическое ожидание совпадений углового положения зубков с роликами, имеющими в m-структуре диаметры Dmin, dmin (см. табл. 1). Данный коэффициент устанавливает связь между внешним контуром  В и входящим в него взаимосвязанным контуром Б (см. рис. 3, п.5)

Учитывая процессы контактного взаимодействия деталей в соединении в качестве базовой модели, для нахождения взаимосвязи между расчетным ресурсом и переменными структурными параметрами, выбрано тождество проф. А.С. Проникова, в которое введены параметры, характеризующие структуру собираемого узла. Полученная модель имеет вид 

  (4)

где - степень, учитывающая групповые свойства опор; U – квантиль нормального распределения с уровнем достоверности; - дисперсия перемещений роликов в опоре, рассчитанная в секторе упругопластических деформаций в зависимости от варианта структурной последовательности роликов (m-структура) и угловой переменной , мкм2; - дисперсия скорости изнашивания роликовой опоры, (мкм/ч)2; Tр – расчетный ресурс двухрядной роликовой опоры, ч; - максимально допустимый суммарный линейный износ роликов в комплекте, при котором обеспечивается работа соединения без заклинивания, мкм; , - соответственно суммарный зазор между роликами в комплекте с учетом варианта сборки и коэффициент его вариации, мкм; - коэффициент вариации, устанавливающий связь внешних циклов нагрузок с вариантом структурной последовательности роликов; m – номер варианта структурной последовательности роликов; K() – структурный коэффициент, учитывающий связь между комплектами роликов на большой и малой роликовых дорожках опоры; – параметр, учитывающий угловое смещение комплекта роликов БРД относительно комплекта роликов МРД, град; - скорость линейного изнашивания роликов, определяемая по измеренной величине износа роликов за время ресурсных испытаний, мкм/ч;

Полученная расчетная модель (4) используется для выбора рациональных параметров СУС подвижного соединения с учетом оценки допустимого износа роликов. Расчетный ресурс опоры в часах, оценивается по значению корней Tmax, и Tmin биквадратного уравнения (4). Расчетные значения среднего ресурса трех секций (опор) на примере трехшарошечного бурового долота 187,3МЗ-ПГВ в зависимости от m-структуры комплектов роликов представлены на рис. 6.

Р и с. 6. Зависимости средних значений расчетного ресурса Тр от m-структуры  комплектов роликов:

Ряд 1 - первая секция (опора); Ряд 2 – вторая секция (опора); Ряд 3 – третья секция (опора)

Как видно из рис. 6. для рассматриваемой марки долота рациональной является m-структура m26=(Dsr, Dmax, Dmin,)…/(dmax, dsr, dmin,)… т.к. численные значения расчетного ресурса при такой m-структуре максимальны. После определения рациональной m-структуры аналогичным образом находится рациональный фазовый угол , который составил для первой секции φ=20; для второй секции φ=20; для третьей секции φ=330. Для удобства нахождения рациональных параметров СУС по модели (4) разработана специализированная программа в среде Delphy, которая в настоящее время используется в инженерной практике.

Составленное таким образом множество m-структур комплектов роликов позволяет с помощью системного анализа параметров сборки управлять сборочным процессом, добиваясь максимального расчетного значения ресурса буровых долот Tр.

Практика эксплуатации трехшарошечных буровых долот показала, что их отказы связаны, как правило, с выходом из строя одной опоры, тогда как две другие находятся в работоспособном состоянии. Реже происходят отказы двух опор и крайне маловероятно событие, заключающееся в одновременной потере работоспособности всех трех опор долота. Это приводит к существенной недоработке ресурса работоспособных секций и свидетельствует о неблагопритном распределении нагрузки на секции долота, когда большая часть веса буровой колонны приходится на одну секцию, а также о существенном разбросе технического ресурса опор, собранных по технологии НС. Причем, как следует из расчетов ресурса опор трехшарошечных буровых долот по математической модели (4), долговечность третьей секции является наибольшей, а второй –  наименьшей (см. рис. 6). Это согласуется с имеющимися данными статистики отказов.

Для решения вышеуказанной проблемы разработана методика СУС под сварку буровых долот, позволившая минимизировать случайные составляющие сборочного процесса и привести к повышению долговечности трехшарошечных буровых долот за счет выравнивания расчетного ресурса отдельных секций методом направленного регулирования высоты подъема каждой опоры, осуществляемого в пределах заданного допуска на разновысотность. При этом для оценки ресурса опор использовалась разработанная расчетная модель (4), описанная выше. Регулирование производится с помощью набора концевых мер заданного размера с последующей предварительной фиксацией секции путем выполнения прихватки. Размер набора концевых мер определяется как произведение выравнивающего множителя на расчетное значение среднего ресурса каждой опоры. Данная методика СУС трехшарошечных буровых долот под сварку приводит к рациональному распределению нагрузки на опоры, при котором с наименее надежных опор часть нагрузки переносится на более надежные опоры, что повышает долговечность всего изделия.

В четвертой главе рассматривается характер взаимодействия деталей во всех зонах двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот и определяются рациональные зазоры в сопряжениях с учетом m-структуры комплектов роликов.

Изучение характера взаимодействия деталей в различных зонах F – декомпозиции двухрядных роликовых опор проведены с учетом суммарных зазоров между роликами в комплекте и диаметральных зазоров при СУС. В качестве интегральной характеристики, описывающей изменения процессов контактного взаимодействия роликов при переходе из одной зоны в другую, использовался параметр Z. Этот параметр определяется с учетом соотношений между полярными углами в i-той зоне опоры и импульсами сил между роликами с цапфой  и шарошкой при качении:

. (5)

Поскольку процесс контактного взаимодействия роликов в опорах характеризуется как циклический и дискретный, импульсы сил определяются с использованием волновой функции Бете

, (6)

где mр – масса роликов в зоне, кг; – круговая частота вращения ролика, мин-1;  Аз – параметр, характеризующий суммарный зазор в различных зонах опоры, мм; 1,2 – фазовые углы смещения роликов относительно шарошки и цапфы, радиан.

После подстановки численных значений в уравнение (6) и решения его относительно полярных углов, соответствующих различным зонам, с использованием программы Mathcad, получены значения параметра Z для всех зон соединения. Установлено, что в зоне натягов параметр Z имеет величину  1,007587, в зоне зазоров – 0,992438; в зоне переходных состояний – 1,278736. Полученные значения указывают на изменение характера контактных взаимодействий роликов в различных зонах.

Для объяснения физической сущности контактного взаимодействия роликов найдено решение несобственного интеграла функции параметра Z и построены графики импульсов сил их качения в зонах натягов, переходных состояний и зазоров соответственно рис. 7.

а

б

в

Р и с. 7. Графики импульсов сил качения роликов:

а -  в зоне натягов; б – в зоне переходных состояний; в – в зоне зазоров

Как видно из графиков, в зоне зазоров (рис. 7 в) наблюдаются наименьшие разрывы функции, что говорит о плотности прилегания роликов в данной зоне и наибольшей вероятности их заклинивания по сравнению с другими двумя зонами.

Для оценки достоверности полученных результатов выполнено их качественное сравнение с результатами моделирования процесса взаимодействия роликов в опоре, полученными на основе теории упаковок. В качестве исходной модели, определяющей плотность упаковки роликов, использована зависимость

,  (7)

где – количество роликов в зоне; – плотность упаковки роликов в зоне опоры.

Решая (7) относительно с учетом площади каждой зоны , имеем

. (8)

Решение уравнения (8) производилось в программе Mathcad, результаты представлены на рис. 8.

Р и с. 8. Изменение плотности упаковки роликов по зонам в зависимости от количества роликов n: – зона натягов; – зона переходных состояний; – зона зазоров

Р и с. 9. Заклинивание шести плотноприлегающих роликов в зоне зазоров

Как видно из рис. 8. наибольшая плотность упаковок соответствует зоне зазоров, что свидетельствует о более интенсивном силовом взаимодействии роликов с шарошкой и цапфой в этой зоне и наибольшей вероятности появления катастрофических форм контактного взаимодействия, например, заклинивания. При сравнении плотностей упаковки, рассчитанных с помощью волновой функции Бете и по модели, полученной из теории упаковки, получены качественно однородные результаты. В пользу этих результатов говорит и тот факт, что зона зазоров является характерной областью заклинивания роликов при эксплуатации трехшарошечных буровых долот, как это видно на  рис. 9.

Показано, что выявленная проблема неоднородности контактного взаимодействия в различных зонах опоры может быть решена путем СУС. Для этого процессы взаимодействия деталей в двухрядной роликовой  опоре смоделированы в виде системы уравнений. Решение системы уравнений представлено в виде фазовых траекторий центров симметрии роликов рис. 10 с использованием программы Mathcad на примере опоры долота 215,9МЗ-ГВ для двух вариантов m-структуры: (Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmin, dsr, dmax,)… и (Dmax, Dsr, Dmin,)…/ (dmax, dsr, dmin,)….

а

б

Р и с. 10. Фазовые траектории центров роликов во взаимосвязанном контуре Б:

а - параметры сборки с m-структурой (Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmin, dsr, dmax,)… 

Z1 – =2,167 мм, =0,06 мм (внутренний контур А1); z2 –  =1,943 мм, =0,28 мм (внутренний контур А2); б - параметры сборки с m-структурой (Dmax, Dsr, Dmin,)…/ (dmax, dsr, dmin,)… Z1 – =2,154 мм, =0,28 мм (внутренний контур А1);  z2 –  =1,93 мм, =0,28 мм (внутренний контур А2)

Как видно из полученных графиков суммарные амплитуды фазовых траекторий центров роликов для m-структур (Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmin, dsr, dmax,)… и (Dmax, Dsr, Dmin,)…/ (dmax, dsr, dmin,)… различаются на порядок и составляют соответственно 2,6 мм и 0,26 мм. С ростом амплитуды колебаний фазовых траекторий снижается устойчивость работы роликовой опоры. Таким образом установлено, что структура расположения роликов является важным фактором в управлении качеством собранного узла.  Из множества вариантов m-структур роликов в комплектах следует производить поиск наиболее рационального варианта, который будет приводить к самому устойчивому процессу взаимодействия деталей во всех зонах роликовой опоры, а следовательно и к максимальным значением ресурса трехшарошечного бурового долота. Этот вариант m-структуры обеспечит рациональные зазоры в подвижном соединении.

Таким образом, полученные качественные и количественные характеристики процессов контактных взаимодействий роликов по зонам в роликовых опорах позволили сформулировать критерии выбора рациональных структурных параметров СУС.

В пятой главе рассмотрено применение методологии СУС к разработке методики сборки разъемных и неразъемных неподвижных соединений алмазных буровых долот.

Алмазные буровые долота имеют осесимметричную конструкцию и состоят из резьботорцовых (РТ) соединений с последующим их преобразованием в резьбосварные (РС) соединения по периметру цилиндрических поверхностей корпуса (породоразрушающей части) и ниппеля (хвостовой части). Указанные неподвижные неразъемные РС и разъемные РТ соединения должны обеспечивать минимальные погрешности взаимного расположения сопрягаемых деталей. Экспериментальные исследования показали, что основным технологическим показателем качества сборки алмазных буровых долот, определяющим эксплуатационные характеристики изделий, является отклонение от соосности корпуса и ниппеля, на величину которого при сборке влияет множество случайных факторов, среди которых доминируют упругопластические и тепловые деформации в торцовых стыках соединяемых деталей.

Применяемая до настоящего времени технология НС алмазных буровых долот, состоит из двух основных операций. На первой операции производится сборка РТ соединения, которая соединяет корпус и ниппель долота по метрической резьбе в упор их торцовых дисковых поверхностей. На второй - производится сборка под сварку РС соединения, после чего собираемые детали окончательно фиксируются электродуговой сваркой. Методика НС неразъемных соединений алмазных буровых долот в большинстве случаев не обеспечивает требуемую точность взаимного расположения поверхностей соединяемых деталей, т.к. не учитывает влияние доминирующих случайных факторов на их соосность. Для решения проблемы обеспечения требуемых показателей качества алмазных буровых долот предложено усовершенствовать сборочный процесс, с использованием разработанной методологии СУС. Для этого произведена контурная P - декомпозиция РС соединений алмазных буровых долот, представленная на рис. 11. Как видно из рис. 11 в результате Р – декомпозиции в конструкции алмазных  буровых долот выделены три  контура: внутренний АР (резьбовое соединение); взаимосвязанный БРТ (РТ соединение); внешний ВРС (РС соединение).

Р и с. 11. Контурная декомпозиция (Р-декомпозиция) неподвижных соединений

алмазных буровых долот с описанием контурных связей:

1 – корпус; 2 – ниппель; S – площадь контакта торцового соединения

При свинчивании корпуса и ниппеля алмазного бурового долота до момента касания торцов действует внутренний контур АР, который не обеспечивает соосность деталей, а служит преимущественно для анализа качества изготовления отдельных деталей соединения. После касания торцов вступает в работу взаимосвязанный контур БРТ (см. рис. 11, п.1), свойства которого позволяют вносить в процесс сборки управляющие воздействия по обеспечению качества соединения. Для этого проведены исследования влияния технологических факторов на свойства данного контура. 

Эксперименты показали, что сборка двух деталей посредством резьбы сопровождается случайными отклонениями осей соединяемых деталей. Причем эти отклонения вначале имеют тенденцию к уменьшению с ростом момента затяжки , а при превышении момента определенной величины отклонение от соосности соединяемых деталей начинает расти. Поэтому для направленного регулирования положения осей РТ соединений алмазных буровых долот разработаны две стратегии СУС, основанные на поиске таких технологических параметров, при которых достигается минимальное отклонение от соосности ниппеля и корпуса.

Оценка рационального значения момента затяжки резьбы согласно стратегии слепого поиска выполняется в пошаговом режиме. При этом на каждом шаге выполняется ступенчатое приращение момента , после чего производится измерение отклонения от соосности и оценивается объем зазора V в торцовом соединении. В результате выявляется эмпирическая зависимость

, (9)

где – номер шага увеличения момента затяжки.

При ручной сборке рациональный крутящий момент при затяжке соединения определяется с помощью динамометрического ключа путем пошагового увеличения момента до тех пор, пока отклонение от соосности сопрягаемых деталей на достигнутом шаге не превысит значение, полученное на предыдущем шаге , т.е. при выполнении условий

  (10)

Изменение момента затяжки Мкл приводит к изменению плотности прилегания деталей по периметру соединения и перераспределению зон натягов и зазоров в стыке. Для анализа изменения угловых размеров этих зон в соединении при увеличении момента затяжки Мкл выполнена F – декомпозиция неподвижного  РТ соединения с использованием метода отпечатков, результаты которой представлены на рис. 12.

а  б

Р и с. 12. Зонная декомпозиция (F – декомпозиция)  РТ соединения в зависимости от момента затяжки соединения: а - =20 Нм; б - =40 Нм

Как видно из рис. 12 с увеличением момента затяжки происходит уменьшение зоны зазоров и увеличение зоны натягов (см. рис. 11, п.2).

После выявления минимального значения отклонения от соосности выполняется разборка РТ соединения, затем следует окончательная затяжка с найденным рациональным крутящим моментом . Качество окончательной сборки РТ соединения оценивается минимальным значением отклонения от соосности и максимальной величиной плотности торцового соединения.

В отличие от рассмотренной стратегии слепого поиска, основанной на эмпирической оценке рациональных параметров сборки РТ соединений, стратегия направленного поиска основана на прогнозировании рационального положения сопрягаемых деталей с использованием расчетной модели, связывающей отклонение от соосности с геометрическими и механическими характеристиками соединения, а также с углом поворота одной из деталей соединения относительно другой, после касания торцов. Стратегия направленного поиска является более прогрессивной для достижения требуемой точности соединения в условиях серийного производства.

Для описания траектории перемещения оси симметрии корпуса в процессе его навинчивания на жестко закрепленный ниппель использовались дифференциальные уравнения Н.Н. Баутина и Е.А. Леонтовича, в которых граница допустимой траектории осей РТ соединения представлена окружностью единичного радиуса. В результате решения дифференциальных уравнений применительно к рассматриваемому объекту выведена полуэмпирическая расчетная модель, связывающая угол поворота корпуса в РТ соединении θ с отклонением от соосности

, (11)

где – отклонение от соосности РТ соединения, мм; – угол поворота корпуса при затяжке РТ соединения, град.; Ср, Ст – жесткости соответственно резьбового и торцового соединений, Н/мм; Рок – окружная сила затяжки РТ соединения, Н; J – момент инерции подвижной детали, Нмм2; RТ – радиус торцовой поверхности, мм; r – шаг резьбы, мм; – объем зазора в торцовом сопряжении, мм3.

Разработанная модель (11) позволяет при заданных конструктивных параметрах соединения (r, RТ) проводить автоматизированный поиск условий затяжки резьбы (θ, Pок, V),  при которых в процессе сборки будет достигнуто минимальное отклонение от соосности сопрягаемых деталей. Пример решения данной задачи для соединения М60×2 с использованием программы MathCAD проиллюстрирован на рис. 13. Для данного соединения установлено, что рациональный угол поворота корпуса составляет θрац =98,1 град. (точка №4), который обеспечивает минимальное отклонение от соосности соединяемых деталей ρ=0,131 мм.

Р и с. 13. Расчетное положение оси корпуса в РТ соединении:

точки 1,2,3,4,5,6,7,8,9 характеризуют величину отклонения от соосности в зависимости от угла поворота корпуса; типоразмер F13 соответствует следующим начальным условиям:  Ср=1944 Н/мм; Ст=11112 Н/мм; Рок= 96 Н;  J=5,875х104 Нмм2; RТ=35 мм; r=2 мм; V=119 мм3

Исследования показали, что методика СУС неподвижных разъемных РТ соединений по вышеописанным стратегиям позволяет на 30% уменьшить отклонения от соосности по сравнению с методикой НС, основанной на методе полной взаимозаменяемости.

После затяжки РТ соединения следует этап его подготовки к сварке, заключающийся в выполнении трех прихваток, которые по методике НС равномерно располагаются по периметру стыка соединяемых деталей. Известно, что в процессе выполнения прихваток на локальном участке стыка происходит интенсивное выделение тепловой энергии, а после остывания формируются остаточные напряжения, вызывающие упругопластические деформации стыка и, как следствие изменение положения осей соединяемых деталей. При НС эти явления вносят дополнительную непредсказуемую погрешность в собираемое изделие. В процессе СУС предложено использовать прихватки, как еще один фактор, позволяющий повысить качество изделий, на основе изучения закономерности изменения отклонения от соосности РС соединений под действием эффектов, вносимых процедурой создания прихваток. При этом учитывается технологическая информация, полученная на этапе образования взаимосвязанного контура БРТ, входящего во внешний контур ВРС (см. рис. 11, п.3).

Возможность целенаправленной регулировки пространственного отклонения осей деталей РС соединений во внешнем контуре ВРС методом приложения локальных тепловых деформаций проверялась на конечно-элементной модели, построенной с использованием программы ANSYS. Результаты численных экспериментов показали, что сразу после выполнения прихватки возникает смещение оси корпуса в направлении, противоположном месту прихватки, обусловленное локальным тепловым расширением материалов соединяемых деталей в нагретой зоне. При охлаждении соединения ось корпуса начинает возвращаться в исходное положение, а после полного остывания ось оказывается смещенной в сторону прихватки. Причем, как следует из анализа полученной модели, на величину конечного смещения оси существенное влияние оказывает размер прихватки, что позволяет использовать этот фактор для повышения точности соединения. Так, к примеру, для соединения М60х2 увеличение размера прихватки L с 6 мм до 10 мм приводит к изменению смещения оси корпуса с 0,2 мм до 0,3 мм.

Поскольку тепловые деформации в соединении всегда направлены в сторону прихватки, это свойство предложено использовать для регулировки взаимного положения осей соединяемых деталей во внешнем контуре. При этом выбираются такие местоположения прихваток по периметру разделки кромок РС соединения, которые вызывают «желательные» деформации, компенсирующие смещения осей соединяемых деталей, полученные на предыдущих переходах. Таким образом, с каждой следующей прихваткой, осуществляется последовательное сближение осей соединяемых деталей. В процессе достижения требуемой соосности соединяемых деталей при выполнении сварки в результате формируется определенная, индивидуальная для каждого собираемого изделия гибкая  s-структура местоположения прихваток. Эта s-структура является упорядоченной, поскольку местоположение каждой последующей прихватки определяется после оценки достигнутого эффекта при выполнении предшествующей прихватки.

После выполнения прихваток перед сваркой деталей РС соединения по окружности стыка измеряют отклонение от соосности корпуса и определяют зону максимального отклонения. Диаметрально противоположно этой зоне ставят метку №1, обозначающую место начала сварного шва. Далее измеряется отклонение от соосности в соседних точках, равноудаленных от найденной точки №1. Из них выбирается точка с максимальным отклонением, диаметрально противоположно которой ставится метка №2. Направление обхода сварки осуществляется из метки №1 в сторону метки №2. 

Таким образом, вышеописанная методика СУС алмазных буровых долот позволяет обеспечить требуемые параметры качества изделия путем направленного регулирования технологических параметров сборки (момента затяжки, угла поворота корпуса, s-структуры расположения прихваток).

В шестой главе рассматриваются прикладные задачи СУС, на примере структурно упорядоченного комплектования роликов для двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот.

При традиционном методе комплектования  роликов в долотном производстве осуществляется селекция роликов по их действительным диаметральным размерам на три селективные группы. Исследования роликовых опор, собранных по существующей технологии, показали что НС роликовых опор, несмотря на применение роликов из одной селективной группы, дает нестабильность показателей качества изделий, выражаемый разбросом ресурсных показателей опор.

Для уменьшения влияния случайных факторов при достижении требуемых значений параметров качества в технологию комплектования роликов вводится методика их структурного упорядочивания с применением m-структуры (см. главу 3), формирующей циклическое чередование роликов, принадлежащих различным селективным группам и Σ-структуры (описана далее). При разработке методики СУС подвижных соединений решались две основные задачи. Первая задача включает рациональное комплектование роликов на основе поиска таких сочетаний их действительных размеров, которые бы удовлетворяли условию максимального расчетного ресурса изделий (4). Вторая задача включает алгоритм комбинаторного анализа размерных связей, как между соседними роликами, так и в комплекте в целом с учетом выбранной m-структуры. Поиск решения по разработанному алгоритму осуществляется автоматически в режиме реального времени с применением программного обеспечения, разработанного в среде Excel.

Для реализации алгоритмической процедуры комплектования роликов были разработаны следующие основные стратегии поиска рациональной  m-структуры -  статистическая стратегия случайного поиска с линейной тактикой  и стратегия слепого поиска.

Стратегия слепого поиска СУС комплекта роликов предполагает, что комплект A(t), составленный из роликов, набранных строго в указанной последовательности из заданных селективных групп (но наугад в пределах одной селективной группы), обеспечит попадание зазоров между роликами B(t) в заданные пределы B*(t). При этом должно выполняться условие эффективности , при котором вероятность P события с благоприятным исходом {B(t) B*(t)} будет намного больше 0,5. Условие эффективности трехпараметрического процесса сборки структурно упорядоченного комплекта методом слепого поиска выражается неравенством

, (12)

где P' – вероятности благоприятного исхода для трех параметров; XaБ, XaМ – случайные величины суммарных зазоров между роликами, соответственно на БРД и МРД; - разность между зазорами XaБ и XaМ.

При невыполнении условия (12) управление переходит алгоритму, основанному на стратегии случайного поиска с линейной тактикой, в котором из заданного набора селективных групп выполняется подбор роликов таких действительных размеров Dр, суммарная величина которых обеспечивает зазор Xa в заданных пределах. В этом случае требуемая величина суммарного зазора между роликами в комплекте обеспечивается подбором и замещением роликов, отличающихся действительными диаметрами и объединенных в структурно упорядоченный комплект, а случайные сложноконтролируемые факторы E(t), оказывающие влияние на процесс комплектации роликов в реальных условиях, определяются доверительной вероятностью случайной величины Xa. Примером неуправляемых факторов E(t) может служить случайная погрешность измерения действительных диаметральных размеров роликов на всех стадиях их комплектования.

В данном алгоритме процесс комплектования можно представить как многопараметрический преобразователь входных величин {А(t)}, представляющих собой множество исходных состояний комплектующих деталей, реализующих любой допустимый набор роликов в выходной параметр B = f(Xa)– суммарный зазор между роликами в комплекте. Указанное множество {А(t)} наборов роликов для БРД и МРД, составляет Σ-структуру комплектов. Управляемым параметром Х в данной стратегии СУС является величина диаметра роликов Dр, оказывающая непосредственное влияние на зазор между роликами Xa в соединении. Процесс управления сводится к случайному перебору и замене имеющегося ролика в комплекте на ролик с другими действительными размерами Dр{), но принадлежащий к той же селективной группе, что и заменяемый. При этом качество сборки Q оценивается по величине достигнутого зазора B(t)=Xa относительно допустимого зазора B*(t), а необходимые и достаточные условия эффективности СУС записываются в виде

Q = [B(t) – B*(t)] = (13)

Процесс сборки, отвечающий критериям (13), должен обеспечивать экстремумы сумм действительных размеров роликов, составляющих комплект по двум роликовым дорожкам и, соответственно, минимизировать фактические зазоры между роликами в опоре, т.е.

.  (14)

В результате наложения управляющего воздействия X на процесс сборки путем замены ролика на другой ролик при формировании Σ-структуры различают два вида реакций R. Отрицательная реакция возникает в ответ на управление X, которое не приводит к выполнению поставленной подцели. Эта реакция в соответствии с алгоритмом управления вызывает очередную случайную замену этого ролика на следующий ролик. Положительная реакция процесса сборки на управление соответствует достижению поставленной подцели управления после замены ролика на другой. При появлении положительной реакции в комплекте сохраняется тот ролик, диаметр которого обеспечил выполнение подцели. В соответствии с этим разработан алгоритм СУС, включающий следующие этапы: 1) предварительный контроль показателя качества; 2) замещение ролика другим роликом, выбранным из случайной совокупности роликов данной селективной группы; 3) замену или возвращение ролика на исходную позицию в последовательности набора комплекта роликов Σ- структуры. При этом не должна нарушаться периодичность размещения роликов в комплекте относительно заданной базисной последовательности селективных групп.

Алгоритм поиска с использованием метода подстановок начинается с определения базисной последовательности размещения роликов в комплекте. Для повышения эффективности процедуры поиска рациональной Σ-структуры роликов в программном пакете Delphi7 разработана программа, учитывающая комплектование роликов из разных селективных групп. С использованием данной программы проведено сравнение эффективности методик СУС и НС по величине объема незавершенного производства Nпр при комплектовании роликов. Анализ результатов численного моделирования показал, что из всевозможных вариантов m-структур лишь два варианта - (Dmin, Dsr, Dmax,)…/(dmin, dmax, dsr,)… и (Dsr, Dmin, Dmax,)…/(dmin, dmax, dsr,)… - имеют наибольшее количество собранных роликовых опор, удовлетворяющих требованиям качества изделия. Установлено, что лимитирующему критерию объема незавершенного производства отвечает, по крайней мере один эффективный алгоритм СУС комплектов роликов, обеспечивающий стабильные показатели качества собранного узла. Установлено, что применение технологии СУС с рациональной m-структурой по сравнению с технологиями НС позволяет в два раза уменьшить объем незавершенного производства при комплектовании роликов в двухрядные роликовые опоры трехшарошечных буровых  долот.

Завершающим этапом сборки комплектов больших и малых роликов является их вакуумная упаковка в полиэтилен, которая необходима для сохранения рациональной структурной последовательности роликов в комплекте. На рис. 14 показан пример упакованного на вакуумной установке комплекта больших 16 шт. и малых 11 шт. роликов для СУС одной двухрядной роликовой опоры трехшарошечного бурового долота 215,9С-ГВ.

Р и с. 14. Упакованные комплекты роликов БРД и МРД

В седьмой главе приводятся результаты технико-экономического анализа эффективности предлагаемых разработок на основе торетико-экспериментальных исследований, опытно-промышленной проверки и внедрения СУС в долотное производство.

С развитием нефтяной, газодобывающей и горнорудной промышленности увеличиваются требования к качеству изготовления трехшарошечных и алмазных буровых долот. С целью повышения качества буровых долот и оценки технико-экономического эффекта от внедрения разработанных в диссертации стратегий и методик СУС проведены теоретико-экспериментальные исследования и сравнительный анализ СУС трехшарошечных и алмазных буровых долот, с показателями традиционной НС. Оценка влияния технологических параметров СУС на эксплуатационные характеристики изделий проводилась с использованием имитационных моделей эксплуатации трехшарошечных и алмазных буровых долот, разработанных с помощью программного продукта Adams. 

На основе новой методологии СУС разработаны и внедрены в нефтяной, газодобывающей и горнорудной промышленности новые технологии сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот, блок-схемы которых представлены  на рис. 15-16.

Внедрение разработанных технологий СУС проведено на заводах, специализирующихся на изготовлении буровых долот. В ОАО “Волгабурмаш” по новым патентованным технологиям (патенты РФ №2332551, №2343060) собрана партия трехшарошечных буровых долот с подвижными неразъемными соединениями роликовых опор 215,9 С-ГВ, а также партия алмазных буровых долот с неподвижными неразъемными резьбосварными соединениями 215,9FD–368SМ. Разработанная технология СУС использовалась также в ОАО “Уралбурмаш” при сборке трехшарошечных буровых долот III 244,5 ОК-ПВ и III 250,8 ТКЗ-ПВ, в ОАО “Дрогобычский долотный завод” при сборке трехшарошечных буровых долот 215,9 ТКЗ-ПВ, в ОАО “Сарапульский машзавод” при сборке корпусных трехшарошечных буровых долот III490С-ЦВ и III508М-ЦГВ. Вышеуказанные буровые долота испытывались в полевых условиях при бурении карьеров в ОАО “Павловскгранит”, а также при бурении нефтяных и газовых скважин на  Царичанской, Грачёвской, Сорочинско-Никольской и Восточно-Радовской площадях Оренбургской области, на Антиповско-Балыклейском месторождении Волгоградской области. Долота, собранные по новой технологии сборки в сравнении с долотами, собранными по серийной технологии, показали более высокие эксплуатационные показатели: проходка в среднем увеличилась на 16%,  а ресурс – на 14%, при сохранении механической скорости бурения.

Разработанная технология СУС прошла производственные испытания в подшипниковой промышленности. В ЗАО “Самарский подшипниковый завод-4” и в ОАО “Подшипник” были собраны и испытаны партии подшипников бессепараторного типа с полным наполнением 702202, 532322, 102409 и 2312КМ. В результате испытаний установлено увеличение срока службы вышеуказанных подшипников в среднем на 15%.

Акты и протоколы внедрения, а также подтвержденные экономические расчеты показывают высокую экономическую эффективность полученных в диссертационной работе результатов. Общий экономический эффект от применения буровых долот, собранных по технологии структурно упорядоченной сборки составляет  732 000 рублей. Экономический эффект от применения технологии структурно упорядоченной сборки в действующем производстве алмазных буровых долот в ОАО “Волгабурмаш” составляет 153 500 рублей для одного типа долота.

Результаты диссертации также нашли применение в учебном процессе Самарского государственного технического университета. Они отражены в монографии и учебных пособиях, используются студентами в курсовом и дипломном проектировании, а также в ряде лабораторных работ.

Основные результаты и выводы

В результате выполненных исследований решена крупная научная проблема, заключающаяся в разработке методологии структурно упорядоченной сборки буровых долот, имеющая важное хозяйственное значение.

  1. Разработана концепция структурно упорядоченной сборки, основанная на идеях о возможности: выявления однозначной взаимосвязи между выходными параметрами изделий и структурой расположения сборочных элементов; описания структуры интегральными параметрами; создания на этапе сборки упорядоченной структуры изделий, обеспечивающей повышение их качества. На основе данной концепции разработана методология структурно упорядоченной сборки трехшарошечных и алмазных буровых долот, включающая декомпозицию изделий с выявлением структурных параметров соединений, разработку моделей, описывающих обратные связи между выходными и структурными параметрами изделий, и выбор рациональной структурной схемы сборки по критерию максимального качества изделий. Данная методология позволяет управлять показателями качества буровых долот на этапе сборки. 
  2. Разработан метод структуризации буровых долот, в котором изделие представляется совокупностью контуров (Р-декомпозиция) и зон (F-декомпозиция). Показано, что структура расположения деталей в каждом контуре может быть  выражена в виде последовательности (m-структура, s-структура,  Σ-структура) или обобщенных сборочных параметров, через которые устанавливается взаимосвязь между сборочным процессом и показателями качества изделий. Установлено, что выбором рациональных структурных параметров достигается повышение качества буровых долот.
  3. Разработана математическая расчетная модель, связывающая ресурс двухрядной роликовой опоры трехшарошечного бурового долота с технологическими параметрами структурно упорядоченной сборки, учитывающая стационарную m-структуру расположения роликов в комплектах, фазовое смещение комплектов роликов φ на большой и малой роликовых дорожках, а также перераспределение эксплуатационной нагрузки  в опоре, зависящее от структуры расположения роликов на беговых дорожках по отношению к расположению породоразрушающих зубков (коэффициент вариации ). На основе полученной модели разработана программа для ЭВМ, позволяющая автоматизировать оценку рациональных технологических параметров структурно упорядоченной сборки, обеспечивающих максимальный ресурс двухрядной роликовой опоры.
  4. Предложен параметр Z, характеризующий контактные взаимодействия деталей в зонах двухрядных роликовых опор (F-декомпозиция), позволяющий выявить зону заклинивания роликов в опоре. Впервые получены численные значения параметра Z для всех зон подвижного соединения. С учетом найденных значений данного параметра разработаны модели, позволяющие выбрать рациональные зазоры (суммарные зазоры между роликами в комплекте и суммарные диаметральные зазоры ) с учетом m-структуры расположения роликов в опоре. 
  5. Разработан алгоритм структурно упорядоченной сборки трехшарошечных буровых долот, обеспечивающий равнонагруженность секций на основе регулирования высоты их подъема с учетом конструктивно-технологических особенностей (расположения породоразрушающих зубков) шарошек долота и расчетного ресурса секций (опор). 
  6. Разработана совокупность расчетных моделей, связывающих точность взаимного расположения поверхностей сопрягаемых деталей (отклонение от соосности) резьботорцовых и резьбосварных соединений алмазных буровых долот с технологическими параметрами структурно упорядоченной сборки, учитывающих влияние момента затяжки Мкл (при стратегии слепого поиска), угла поворота корпуса θ (при стратегии направленного поиска), гибкую s-структуру расположения и размеры прихваток. Данные модели позволяют выбрать рациональные технологические параметры, обеспечивающие минимальное отклонение от соосности на каждом этапе структурно упорядоченной сборки алмазных буровых долот.
  7. Разработаны эффективные алгоритмы структурно упорядоченной сборки комплектов роликов на основе стратегий слепого и случайного поиска, обеспечивающие рациональные зазоры в опоре и позволяющие в 2 раза сократить объемы незавершенного производства по сравнению с неупорядоченной сборкой.
  8. Разработан комплекс технических и программных средств, необходимых для реализации структурно упорядоченной сборки буровых долот, включающие приспособления для обеспечения требуемого фазового угла φ  при сборке двухрядных роликовых опор трехшарошечных буровых долот, и требуемого угла поворота корпуса θ при сборке алмазных буровых долот, а также программы для возможности расчета ресурса двухрядных роликовых опор и комплектования роликов в инженерной практике.
  9. Разработаны имитационные модели эксплуатации буровых долот, позволившие  оценить влияние технологических параметров сборки на эксплуатационные параметры собранных изделий и обосновать эффективность технологии структурно упорядоченной сборки по сравнению с неупорядоченной сборкой. 
  10. Разработанные на основе методологии структурно упорядоченной сборки технологии прошли апробацию и внедрены на долотостроительных предприятиях России и стран ближнего зарубежья, а также на предприятиях, специализирующихся на производстве подшипников. Долота, собранные по новой технологии сборки в сравнении с долотами, собранными по серийной технологии неупорядоченной сборки, имеют более высокие эксплуатационные показатели по проходке (увеличение в среднем на 16%) и по ресурсу (увеличение в среднем на 14%). Общий экономический эффект от внедрения технологий структурно упорядоченной сборки составил 885,5 тыс. руб.

Основные положения работы изложены в следующих публикациях:

Научная монография

  1. Рыльцев И.К. Структурно упорядоченная технология сборки изделий тяжелого машиностроения: монография / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев // М.: Машиностроение-1. 2007. – 329 с.

Статьи в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ

  1. Журавлев А.Н. Упорядоченная сборка двухрядных роликовых опор / А.Н. Журавлев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2004. - №10. – С. 14-18.
  2. Журавлев А.Н. Ресурсосберегающая технология сборки тяжелонагруженных двухрядных роликовых опор / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Тяжелое машиностроение. – 2004. - №10. – С. 29-31.
  3. Журавлев А.Н. Взаимосвязь жесткости тяжелонагруженных многорядных роликовых опор с их структурной размерной составляющей / А.Н. Журавлев // Вестник Самарского государственного технического университета. - Вып. 39. – 2005. - С. 118-123.
  4. Журавлев А.Н. Упорядоченная сборка опор буровых шарошечных долот / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Т. 7. - Номер 2, Июль –Декабрь. - 2005. - С. 442-449.
  5. Журавлев А.Н. Влияние структурного фактора упорядоченной сборки на динамические параметры роликовых опор / А.Н. Журавлев // Тяжелое машиностроение. – 2006. - №2. – С. 25-27.
  6. Рыльцев И.К. Комплектование роликов многорядных опор качения / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев, А.Э. Воловненко // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2006. - №5. – С. 14-19.
  7. Журавлев А.Н. Математическая модель структурно упорядоченной сборки многорядных роликовых опор / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Вестник Самарского государственного технического университета. - Вып. 41. – 2006. - С. 123-126.
  8. Журавлев А.Н. Оценка качества структурно упорядоченной сборки под сварку резьбовых соединений / А.Н. Журавлев, М.А. Борисов // Известия Томского политехнического университета. - №2, Т. 311. – 2007. - С. 27-30.
  9. Журавлев А.Н. Влияние геометрических параметров соединений на работоспособность бессепараторных роликовых опор / А.Н. Журавлев // Известия Томского политехнического университета. - №3, Т. 310. – 2007. - С. 36-40.
  10. Журавлев А.Н. Взаимодействие роликов в структурно упорядоченной опоре бурового долота / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Тяжелое машиностроение. – 2007. - №10. – С. 20-22.
  11. Журавлев А.Н. Структурно упорядоченная сборка под сварку резьбовых соединений алмазных буровых долот / А.Н. Журавлев, М.А. Борисов // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2007. - №7. – С. 18-23.
  12. Журавлев А.Н. Моделирование волновых процессов в механике структурно ориентированных взаимодействий твердых тел / А.Н. Журавлев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Т. 9. - Номер 3, Июль –Сентябрь. - 2007. - С. 691-695.
  13. Журавлев А.Н. Моделирование работы бурового алмазного долота, собранного по методу структурно упорядоченной сборки / А.Н. Журавлев, С.В. Толоконников // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2008. - №5. – С. 10-12.
  14. Журавлев А.Н. Анализ технологических связей структурно упорядоченной сборки резьбосварных соединений / А.Н. Журавлев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2008. - №7. – С. 9-11.
  15. Журавлев А.Н. Исследование влияния силового фактора на геометрическую точность резьботорцовых соединений при структурно упорядоченной сборке / А.Н. Журавлев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2008. - №8. – С. 8-11.
  16. Журавлев А.Н. Использование метода неразрушающего контроля для проверки качества сборки и сварки резьбосварных соединений / А.Н. Журавлев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Т. 10. - Номер 3, Июль – Сентябрь. - 2008. - С. 865-869.
  17. Журавлев А.Н. Разработка алгоритма синхронизации взаимодействия роликов в опорах буровых долот при структурно упорядоченной сборке / А.Н. Журавлев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. - №5. – С.18-23.
  18. Борисов М.А. Влияние тепловых деформаций на качество сборки под сварку резьбовых соединений / М.А. Борисов, А.Н. Журавлев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Т. 11. - Номер 3, - 2009. - С. 241-244.
  19. Журавлев А.Н. Анализ групповых свойств взаимодействия роликов в опорах бессепараторного типа статистическим методом / А.Н. Журавлев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Т. 11. - Номер 3, - 2009. - С. 236-240.
  20. Журавлев А.Н. Разработка методологии структурно упорядоченной сборки сложных механических систем на основе декомпозиции взаимодействия соединений / А.Н. Журавлев // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. - №9. – С.21-27.

Статья в ведущем рецензируемом издании, рекомендованном

ВАК Украины

  1. Журавлев А.Н. Теоретические основы структурно упорядоченной сборки буровых трехшарошечных долот / А.Н. Журавлев, С.В. Толоконников // Розвiдка та розробка нафтових i газових родовищ. – 2008. - №2(27). – С. 76-82.

Патенты на изобретение

  1. Патент РФ № 2253053. Способ сборки подвижных соединений подшипниковых узлов / И.К. Рыльцев, А.Н. Сурков, А.Н. Журавлев. Опубл. 27.05.2005. Бюл.  №15.
  2. Патент РФ №2332551. Способ сборки шарошечного долота / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев, С.В. Толоконников. Опубл. 27.08.2008. Бюл.  №24.
  3. Патент РФ №2332552. Опора бурового шарошечного долота / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев, С.В. Толоконников. Опубл. 27.08.2008. Бюл.  №24.
  4. Патент РФ №2343060. Способ сварки резьбовых соединений / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев, М.А. Борисов. Опубл. 10.01.2009. Бюл.  №1.
  5. Патент РФ №2359102. Опора бурового шарошечного долота / А.Н. Журавлев Опубл. 20.06.2009. Бюл.  №.17.

Работы, опубликованные в других изданиях

  1. Журавлев А.Н. Моделирование процесса взаимодействия роликов в опорах буровых долот / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. межд. науч. – техн. конф. “Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин ”. – Самара. – Т. 1. – М.: Машиностроение. 2003. - С. 273-276.
  2. Журавлев А.Н. Управление качеством сборки опоры бурового шарошечного долота / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. всерос. науч.-техн. конф. “Интеллектуальные системы управления и обработки информации”. – Уфа. 2003. - С. 106.
  3. Журавлев А.Н. Математическое моделирование процесса сборки подвижных соединений бурового шарошечного долота / А.Н. Журавлев // Сб. тр. молодеж. науч.-техн. конф. “Будущее технической науки ”. – Н.-Новгород. 2004. - С. 143-144.
  4. Журавлев А.Н. Моделирование сборки роликовых опор с динамикой групповых взаимодействий подвижных деталей / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Динамика технологических систем ”. – Саратов. 2004. - С. 118-121.
  5. Журавлев А.Н. Влияние упорядоченной сборки на эксплуатационные параметры двухрядных роликовых опор / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Высокие технологии в машиностроении”. – Самара. 2004. - С. 74-76.
  6. Журавлев А.Н. Технология упорядоченной сборки трехсекционных двухрядных роликовых опор / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Современные проблемы машиностроения”. – Томск. 2004. - С. 397-400.
  7. Журавлев А.Н. Динамическая модель сборки бессепараторных роликовых опор / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла”. – Брянск. 2005. - С. 101-103.
  8. Журавлев А.Н. Структурная оптимизация упорядоченной сборки роликовых опор бурового долота / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении ”. – Тюмень. 2005. - С. 233-235.
  9. Журавлев А.Н. Математическая модель взаимодействия роликов в структурно упорядоченной многорядной опоре бурового долота/ А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Инфокоммуникационные технологии в науке и технике”. – Ставрополь. 2006. - С. 129-131.
  10. Журавлев А.Н. Стабилизация качества сборки опор буровых долот / А.Н. Журавлев // Вестник Курганского государственного университета. №1(05) 2006. - С. 40-42.
  11. Журавлев А.Н. Моделирование волновых процессов циклических взаимодействий роликов в опорах качения / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. конф. “Инновации в науке и технике 2006”. – Калининград. 2006.  - С. 119-121.
  12. Журавлев А.Н. Моделирование волновых процессов в опорах буровых долот / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Современные проблемы машиностроения ”. – Томск. 2006. - С. 12-15.
  13. Журавлев А.Н. Структурно упорядоченная сборка под сварку резьбового соединения буровых алмазных долот / А.Н. Журавлев, М.А. Борисов // Сб. тр. науч.-техн. интерн.-конф. “Высокие технологии в машиностроении”. – Самара. 2006. - С. 135-140.
  14. Журавлев А.Н. Исследование процесса заклинивания роликовых опор буровых долот / А.Н. Журавлев // Сб. научн. тр. “Процессы и оборудование металлургического производства”. Вып. 7. Магнитогорск.  2006. - С. 114-118.
  15. Журавлев А.Н. Пути повышения работоспособности многорядных роликовых опор бессепараторного типа / А.Н. Журавлев // Сб. тр. всерос. конф.-семин. “Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы”. – Сызрань. 2007. - С. 30-35.
  16. Журавлев А.Н. Исследование износа роликов в опорах буровых шарошечных долот / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Актуальные проблемы трибологии”. – Т. 3. Самара. 2007. - С. 143-151.
  17. Журавлев А.Н. Моделирование взаимодействия роликов в тяжелонагруженных опорах / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Наука и образование-2007”. Электронный ресурс. Информрегистр 0320700491. Мурманск. 2007. - С. 145-148.
  18. Журавлев А.Н. Моделирование процесса сборки под сварку резьбового соединения бурового алмазного долота / А.Н. Журавлев, М.А. Борисов // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Наука и образование-2007”. Электронный ресурс. Информрегистр 0320700491. Мурманск. 2007. - С. 131-134.
  19. Журавлев А.Н. Определение влияния температурного фактора на точность взаимного расположения деталей, собираемых посредством резьбы / А.Н. Журавлев, М.А. Борисов // Сб. тр. науч.-техн. интерн.-конф. “Высокие технологии в машиностроении”. Самара. 2008. - С. 178-182.
  20. Журавлев А.Н. Моделирование процесса эксплуатации буровых долот с учетом процессов сборки / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Инфокоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании”. – Ставрополь. 2008. - С. 247-249.
  21. Журавлев А.Н. Влияние сварочных воздействий на соосность резьбосварных соединений алмазных долот / А.Н. Журавлев // Сб. тр. всерос. конф.-семин. “Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы”. – Сызрань. 2008. - С. 55-59.
  22. Журавлев А.Н. Динамические задачи структурной оптимизации процессов упорядоченной сборки многорядных роликовых опор / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Вибрация-2008”. – Курск. 2008. - С. 169-175.
  23. Журавлев А.Н. Определение параметрических связей между соосностью и тепловыми деформациями в резьбосварном соединении / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. конф. “Инноватика-2008”. – Ульяновск. 2008. - С. 257-258.
  24. Журавлев А.Н. Математическая модель управления положением оси резьботорцового соединения при структурно упорядоченной сборке / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. научн. тр. “Автоматизация и современные технологии изготовления, сборки, контроля и управления процессами в машино – и приборостроении”. Ковров,  2008. - С. 115-125.
  25. Журавлев А.Н. Исследование влияния селективной сборки на соосность резьботорцовых соединений буровых алмазных долот / А.Н. Журавлев, И.К. Рыльцев // Сб. научн. тр. “Автоматизация и современные технологии изготовления, сборки, контроля и управления процессами в машино – и приборостроении”. Ковров,  2008. - С. 110-114.
  26. Журавлев А.Н. Влияние погрешности взаимного расположения соединяемых деталей на эксплуатационные характеристики изделия / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении”. – Тюмень. 2008. - С. 184-188.
  27. Журавлев А.Н. Размерный анализ резьботорцового соединения бурового алмазного долота / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф. “Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении”. – Тюмень. 2008. - С. 188-191.
  28. Журавлев А.Н. Разработка содержательных аспектов методологии структурно упорядоченной сборки сложных механических систем / А.Н. Журавлев // Сб. тр. межд. конф. “Инноватика-2009”. – Ульяновск. 2009. - С. 165-166.
  29. Журавлев А.Н. Применение геометрической теории декомпозиции к разработке структурно упорядоченных процессов сборки изделий / А.Н. Журавлев // Сб. тр. всерос. конф.-семин. “Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы”. – Сызрань. 2009. - С. 152 – 155.

Учебно-методические издания

  1. Рыльцев И.К. Проектирование технологии сборки изделий / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев // Учеб. пособ. с грифом учебно-методического объединения вузов: Самар. гос. техн. ун – т. Самара, 2005. - 155 с.
  2. Рыльцев И.К. Технологическая подготовка гибкого производства / И.К. Рыльцев, А.Н. Журавлев, С.В. Толоконников // Учеб. пособ.: Самар. гос. техн. ун – т. Самара, 2006. - 96 с.

Заказ №______Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе.

Самарский государственный

технический университет.

Отдел типографии и оперативной полиграфии.

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.