Analysis and Synthesis of Vibration Isolation System of a Grinding Machine with Account of the Operational Reliability of its Elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. A feature of the grinding machine operation under the floating workshop conditions is the vibration that reduces the accuracy and increases the roughness of the machined surfaces. The scatter of output quality indicators is caused by disturbing influences, some of which are not controlled during machining and lead to instability of the product’;s properties. Therefore reducing the level of machine-forced vibrations by the vibration isolation efficiency, with regard to the machining features, is the crucial task with its solution leading to the industrial process indicators increasing. The purpose of the work: develop the ways of improving the reliability of the vibration isolation systems of the grinding machine under the under the floating workshop conditions. The structural modifications of the machine vibration isolation devices were investigated in the paper to determine their operational reliability and to identify the weak points through determining their failures probability to reduce the influence of vibration effects from the outside environment and internal factors on the processing quality. The methods of investigation. The used research techniques are morphological analysis, structural-layout and parametric synthesis based on the elements reliability assessment using homogeneous Markov chains. Results and discussion. Possibility of rational structural design of vibration-isolating devices for grinding machine placed in a floating workshop at the stages of analysis and synthesis at the structural and layout optimization level according to aggregated quality indicators is presented. It is shown that parametric synthesis and additional theoretical and practical studies of real vibration-insulating devices allows new design of the vibration-insulating device of a floating workshop machine.  The research of the operational reliability with regard to the failure and restoration rates of subsystems using the marked state graph and the equations of final probabilities allows us to determine the operational reliability of vibration-insulating device (reliability function, P0=0,96), as well subsystems’; reliability by means of computer experiment. It is exposed that the new design of the support and vibration isolation device created as a result of parametric synthesis increases the reliability of the machine vibration protection. The presented results and subsequent tests proved the better quality of ground parts produced with new devices under external equipment vibration effects as well as under the sea swell, on the floating base of the workshop (not exposed in the paper). The presented results verify the prospects of the developed approach for the modernization of floating workshops machine tools that perform complex operation of high-precision parts manufacturing in the aquatic and offshore areas.

About the authors

S. M. Bratan

Email: serg.bratan@gmail.com
D.Sc. (Engineering), Professor, Sevastopol State University, 33 Universitetskaya str., Sevastopol, 299053, Russian Federation, serg.bratan@gmail.com

A. O. Kharchenko

Email: khao@list.ru
Ph.D. (Engineering), Professor, Sevastopol State University, 33 Universitetskaya str., Sevastopol, 299053, Russian Federation, khao@list.ru

Y. A. Vladetskaya

Email: vladetska@rambler.ru
Ph.D. (Engineering), Sevastopol State University, 33 Universitetskaya str., Sevastopol, 299053, Russian Federation, vladetska@rambler.ru

A. A. Kharchenko

Email: a.a.kharchenko@sevsu.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Sevastopol State University, 33 Universitetskaya str., Sevastopol, 299053, Russian Federation, a.a.kharchenko@sevsu.ru

References

  1. Siddique A.N., Khan Z.A, Mallick Z. Grey relational analysis coupled with principal component analysis for optimization design of the process parameters in in-feed centerless cylindrical grinding. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2010. – Vol. 46, iss. 9–12. – P. 983–992. – doi: 10.1007/s00170-009-2159-8.
  2. Li G.F., Wang L.S., Yang L.B. Multi parameter optimization and control of the cylindrical grinding process // Journal of Material Processing Technology. – 2002. – Vol. 129, iss. 1. – P. 232–236. – doi: S0924-0136(02)00607-6.
  3. Kumar S., Dhanabalan S. A review of cylindrical grinding process parameters by using various optimization techniques and their effects on the surface integrity, wear rate and MRR // International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD). – 2018. – Vol. 5, iss. 01. – P. 719–729. – doi: 10.13140/RG.2.2.30801.43368.
  4. Kumar S., Bhatia O. Review of analysis and optimization of cylindrical grinding process parameters on material removal rate of En15AM steel // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. – 2015. – Vol. 12, iss. 4, ver. 2. – P. 35–43.
  5. Subsurface damage in high-speed grinding of brittle materials considering kinematic characteristics of the grinding process / C. Wang, Q. Fang, J. Chen, Y. Liu, T. Jin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2016. – Vol. 83, iss. 5–8. – P. 937–948. – doi: 10.1007/s00170-015-7627-8.
  6. Kumar P., Kumar S., Kumar Dev D. Grinding processes, a review // International Journal of Engineering Technology, Management and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 4, iss. 9. – P. 68–72.
  7. Kumar P., Kumar A., Singh B. Optimization of process parameters in surface grinding using response surface methodology // International Journal of Research in Mechanical Engineering & Technology (IJRMET). – 2013. – Vol. 3, iss. 2. – P. 245–252.
  8. Vinay P.V., Rao C.S. Grinding mechanics and advances – a review // International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD). – 2013. – Vol. 5, no. 2. – P. 41–74.
  9. Srinivasan K. Grinding chatter and vibrations // King R.I., Hahn R.S. Handbook of modern grinding technology. – New York; London: Chapman and Hall, 1986. – P. 119–169.
  10. Kumar S., Bhatia O.S. Experimental analysis and optimization of cylindrical grinding process parameters on surface roughness of En15AM steel // International Journal of Engineering Research and Applications. – 2015. – Vol. 5, iss. 7, pt. 2. – P. 01–08.
  11. Optimization of grinding parameters for minimum surface roughness by Taguchi parametric optimization technique / D. Pal, A. Bangar, R. Sharma, A. Yadav // International Journal of Mechanical and Industrial Engineering (IJMIE). – 2012. – Vol. 1, iss. 3. – P. 74–78.
  12. Лобанов Д.В., Мулюхин Н.В. Методика прогнозирования поврежденности твердого сплава при затачивании инструмента для обработки неметаллических композитов // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2018. – Т. 5, № 1–2. – С. 78–84.
  13. Солер Я.И., Хоанг Н.А. Влияние глубины резания на высотные шероховатости инструментов из стали У10А при плоском шлифовании кругами из кубического нитрида бора // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сборник статей IX Всероссийской научно-практической конференции / Иркутский национальный исследовательский технический университет. – Иркутск, 2017. – С. 250–254.
  14. Soler Y.I., Van Le N., Dinh Si M. Influence of rigidity of the hardened parts on forming the shape accuracy during flat grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P 01076. – doi: 10.1051/matecconf/201712901076.
  15. Солер Я.И., Нгуен В.К., Хоанг Н.А. Прогнозирование режимов чистового шлифования быстрорежущих пластин переменной податливости при многопараметрической оптимизации шероховатости // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2017. – № 4 (685). – С. 35–46.
  16. Fomin A.A., Gusev V.G. Vibrational displacement of a spindle with static disequilibrium of the cutting tool // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33, N 7. – P. 412–415. – doi: 10.3103/S1068798X1307006X.
  17. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. – М.: Машиностроение, 1980. – 276 с.
  18. Владецкая Е.А. Моделирование вибрационных воздействий от внешних источников при шлифовании деталей в лабораторных условиях / Е.А. Владецкая // Вестник современных технологий. – 2016. – Вып. 4. – С. 25–34.
  19. Повышение качества деталей при шлифовании в условиях плавучих мастерских / С.М. Братан, Е.А. Владецкая, Д.О. Владецкий, А.О. Харченко. – М.: Вузовский учебник: Инфра-М, 2018. – 154 с. – ISBN 978-5-9558-0598-6.
  20. Патент 158629 Российская Федерация, МПК B 23 Q 1/25, B 23 Q 1/44, F 16 F 9/14. Устройство автоматической виброзащиты металлорежущего станка / Е.А. Владецкая, А.О. Харченко, С.М. Братан. – № 2015125213/02; заявл. 25.06.2015, опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2. – 5 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».