Synthesis and experimental studies of the method of manufacturing screw spirals with a rotating plug with feasibility study

Abstract

Проведено структурний синтез способів навивання спіралей шнеків методом ієрархічного групування за допомогою морфологічного аналізу й отримано ряд альтернатив, що дозволило отримати вдосконалений спосіб навивання спіралей шнеків обертовою втулкою. На основі проведеного багатофакторного експерименту виконано дослідження крутного моменту процесу калібрування витка гвинтової заготовки на крок й отримано регресійну залежність для визначення впливу величини ширини витка, кута нахилу клина і товщини витка на величину крутного моменту процесу калібрування. Встановлено, що процес калібрування витка гвинтової заготовки на крок залежить від ширини, товщини спіралі й від кута нахилу клина пристрою. При збільшенні кута нахилу клина пристрою і товщини витка, для матеріалу сталь 08кп, крутний момент зростає й досягає 79 Н м. Адекватність апроксимуючих моделей та оцінювання значущості коефіцієнтів рівняння регресії перевірялась за критеріями Фішера та Ст’юдента в межах змінних вхідних факторів: ширини витка 20 ≤ B 0 ≤ 50 (мм), кута нахилу клина 10 ≤ α ≤ 30 (град) та товщини витка 2 ≤ Н 0 ≤ 6 (мм). Встановлено, що домінуючим фактором, який впливає на значення крутного моменту, є кут нахилу клина пристрою, а найменш впливовим є ширина витка. Виконано техніко-економічне оцінювання способу навивання гвинтових спіралей навиванням обертовою втулкою й встановлено, що річний економічний ефект при заміні базового варіанта навивання гвинтових спіралей (навивання на оправу) на проектний (навивання обертовою втулкою) при роботі обладнання в одну зміну становить 16995,79 грн.

The structural synthesis of methods of winding screw spirals using the method of hierarchical grouping by means of morphological analysis is carried out and a number of alternatives that allowed to create the improved way of winding screw spirals with rotating plug is obtained. On the basis of the conducted multifactor experiment the study of torque of the process of screw workpiece calibration per step was performed and the regression dependence was obtained to determine the influence of winding width, wedge angle and winding thickness on the torque of the calibration process. It is established that calibration process of the turn of screw workpiece per step depends on the width, thickness of the spiral and the angle of the wedge of the device. With increasing inclination of the wedge of the device and the thickness of the winding, for the material steel 08kp, the torque increases and reaches 79 N m. It is established that the dominant factor influencing the value of torque is the angle of the wedge of the device, and the least influential is the winding width. The technical and economic estimation of the method of winding screw spirals with rotating plug is carried out and found that the annual economic effect, when replacing the basic version of winding screw spirals (winding on the frame) on the design (winding with rotating plug), when operating equipment in one shift is 16995.79 UAH.