Обґрунтування конструкції токарного патрону з регульованим ексцентриситетом
Автор: Андрушко Ілля Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Розроблення нової конструкції токарного патрона має важливе значення з точки зору економії часу та витрат на токарній обробці, оскільки деталі з кількома ексцентричними діаметрами можна виготовити за один раз затискаючи заготовку. Це усуває необхідність послідовного затискання заготовки в пристосуваннях та обробки за допомогою кількох затискачів. Патрон слід використовувати на стандартному токарному верстаті з ЧПК з якомога меншою кількістю модифікацій. На практиці такі патрони можна знайти на центральних шліфувальних верстатах під час шліфування колінчастих валів. Основна частина даної магістерської роботи буде присвячена дослідженню варіантів конструктивних рішень та опису механізмів за допомогою яких можна створити ексцентриситет. Необхідно обґрунтувати відповідну комбінацію двох із цих механізмів для встановлення двовісного ексцентриситету. Для обчислювального вирішення компонентів доцільно використати аналітичні та числові розрахунки з використанням методу скінченних елементів. На основі розрахунків патрон буде спроектовано як функціональний блок, а на виході буде сформовано 3D-модель з детальним описом. На завершальному етапі будуть описані рекомендації щодо експлуатації патрона з урахуванням його обмежень. Тобто, буде рекомендовано максимальний спектр швидкостей, в якому може працювати патрон залежно від встановленого ексцентриситету та ваги заготовки. Об’єкт дослідження: конструкція токарного патрона із регульованим ексцентриситетом. Предмет дослідження: геометричні, кінематичні та силові параметри токарного патрона. Мета роботи: розроблення конструкції токарного патрона із регульованим на верстаті ексцентриситетом по двох осях. Мета магістерської роботи полягала у проектуванні патрона з регульованим на верстаті ексцентриситетом. В першому розділі проведено аналіз найбільш поширених машинних патронів та затискних гідроциліндрів. Проаналізовано єдині три доступні на ринку типи ексцентрикових патронів. Подано можливі варіанти конструктивних рішень, порівняння окремих кінематичних систем та механізмів їх створення. На основі порівняння було обрано обертально-поступальну кінематичну систему. Для поступального переміщення використовувалася зубчаста рейка та шестерня. В роботі запропоновано два варіанти рішення. Обидва варіанти використовують гвинт з правою та лівою різьбою для позиціонування та затискання та дві гайки з різним напрямком кроку спіралі різьби. Гайки з’єднані із зубчастими рейками, які переміщують кулачки патрона за допомогою зубчастого колеса. Обраний варіант містить два колеса, між якими рухаються гайки. В другому розділі подано розрахунок розмірів основних частин механізму. Усі елементи перевірені на межу втомної міцності. На першому етапі було спроектовано зубчасту рейку та шестерню. Розміри цих деталей впливають на загальний розмір механізму. Далі було розроблено проектування гвинтових з’єднань, які передають лише розтягувальні навантаження, проведено перевірку всіх штифтових з’єднань. Важливим був вибір сили притиску між корпусом патрона та з’єднувальним фланцем, яка створює достатньо велику силу тертя між компонентами. Наступним кроком було проектування всіх попередньо напружених гвинтових з’єднань. За допомогою розрахунку методом скінченних елементів було визначено контактний тиск у ковзних частинах механізму та перевірено напруження в інших компонентах. У третьому розділі описано принцип роботи всього механізму, його підключення до верстата, регулювання ексцентриситету на верстаті. Результатом роботи є технічні креслення вибраних спроектованих компонентів та CAD-модель створена в програмі Autodesk Inventor 2025. Ключові слова: CAD, метод скінчених елементів, моделювання, токарний патрон, Autodesk Inventor, ексцентриситет.