Введение. Крупногабаритные подшипники скольжения нашли широкое применение в качестве опорных узлов мельниц самоизмельчения, сушильных барабанов и другого крупногабаритного вращающегося оборудования, используемого в строительной и горнорудной промышленности.Для повышения эффективности ремонтной обработки антифрикционного слоя крупногабаритных подшипников скольжения предлагается использовать фрезерование, а для его реализации специальный переносной станок (рис. 1), конструкция которого защищена патентами [1, 2]. Замена традиционно используемого ручного шабрения на фрезерование обеспечивает существенное повышение производительности обработки при возможности получения стабильных параметров точности выдерживаемого размера и качества обрабатываемой поверхности [3–5].Основная часть. Станочный модуль содержит корпус, выполненный в виде двух рам 1 и 2, опирающихся в нижней части опорными элементами, выполненными в виде  специальных проточек 3, на соответствующие им  проточки сектора подшипника скольжения 4. В верхней части рамы 1 и 2 соединены приводным валом 5, который опирается на их подшипниковые узлы 6. Приводной вал 5 жестко соединен с конечным звеном кривошипно-коленного механизма 7 привода маятниковой круговой подачи. В привод входят редуктор 8 и электродвигатель 9, которые жестко закреплены болтовым соединением на полке 10, установленной на раме 1. На приводном валу 5 жестко закреплена рама 11, в нижней части которой расположен рабочий узел 12, имеющий направляющие 13 с установленным на них линейным модулем 14. Последний через направляющие 13 связан с шаговым двигателем привода продольного перемещения 15. На линейном модуле 14 закреплена фрезерная бабка 16 с закрепленной фрезой 17. На фрезерной бабке 16 расположен привод главного движения 18, который передает вращение фрезе 17. На концах специальных проточек рам 1 и 2 установлены лазерные датчики 19. На полке 10 закреплен управляющий блок 20 на базе микроконтроллеров с устройством ввода-вывода, входы которого соединены с лазерными датчиками 19, а выходы связаны с шаговым двигателем привода продольного перемещения 15 и линейным модулем 14 через панель управления 21.В процессе проведения ремонтной обработки важной технологической задачей является обеспечение качества опорной поверхности скольжения, к которой предъявляют весьма жесткие требования. Качество поверхности скольжения обуславливает коэффициент и условия трения-скольжения, удержание смази, износостойкость и, как следствие, прямолинейность оси эксплуатируемого агрегата  посредством минимального изменения величины зазора в подшипнике в процессе работы, а, следовательно, надежность работы подшипника скольжения и эксплуатируемого агрегата в целом.   Рис. 1. Конструктивная схема и общий вид станка  Добиться требуемого качества обрабатываемой поверхности скольжения возможно, осуществляя процесс механической обработки баббита в определенном заданном интервале технологических параметров (табл. 1). Скорость и глубина резания, величина подачи режущего инструмента при фрезеровании баббита формируют микрорельеф поверхности, определяют температурно-силовые характеристики процесса резания, обуславливают износ режущего инструмента.В отличие от традиционного фрезерования, где продольная подача – это прямолинейное поступательное перемещение инструмента, особенностью предлагаемого специального оборудования является перемещение инструмента по радиальной поверхности сегмента крупногабаритного подшипника скольжения. Кинематически движение продольной подачи реализовано с использованием четырехзвенного кривошипно-кулисного  механизма, расчетная схема которого представлена на рис. 2.  Рис. 2. Четырехзвенный шарнирный кривошипно-кулисный механизм Вращательное движение кривошипу передается от электродвигателя через редуктор. Кулиса и коромысло преобразуют вращательное движение кривошипа в качательное движение стойки коромысла DE, на которой в точке Е расположен режущий инструмент. Таким образом, формируется движение продольной подачи режущего инструмента. За один полный оборот кривошипа режущий инструмент совершает один рабочий и один холостой ход, вернувшись в исходное положение. Движение поперечной подачи осуществляется в конце каждого полного цикла работы механизма – рабочего и холостого хода. Для отвода инструмента и выполнения поперечной подачи использованы шаговые электродвигатели, которые включаются при пересечении фрезы с лучом лазерных датчиков. Главное движение – вращение фрезы вокруг собственной оси реализовано с использованием в качестве привода асинхронного электродвигателя с частотно-импульсным управлением. Таблица 1Технологические параметры фрезерования баббитаДиаметр фрезы,ммКол-во зубьев фрезыПодача на зуб фрезы,мм/зубГлубина резания,ммШероховатость поверхности Ra, мкмСтойкость фрезы,минМощность резания,кВтСкорость резания,м/минчерновая обработка4060,123,7 (4)10940,951264560,123,6 (4)10830,99(1,06)1415060,123,510(7,6)731,1157получистовая обработка4060,123,1 (3,3)6,3940,761264560,123,0 (3,3)6,3830,84(0,91)141(150)5060,122,8 (2,3)6,3(3,4)730,9(0,76)157чистовая обработка4060,122,2 (2,5)3,2940,56(0,62)1264560,122,0 (2,4)3,2830,59(0,69)141(166)5060,121,6 (2,2)3,2730,56(0,73)157(183)Примечание: значения даны для баббита Б16, в скобках - для баббита Б83   Для достижения требуемых условий процесса фрезерования кинематические параметры используемого специального станочного модуля должны обеспечивать заданные технологические режимы. С этой целью разработан алгоритм кинематического расчета модуля, позволяющий определить выходные рабочие кинематические характеристики исполнительных элементов в зависимости от соотношений конструктивных элементов.Входными параметрами для расчета являются:  – угловая скорость вращения кривошипа ;  – длины кривошипа , связующего звена , плеч коромысла  и , соответственно;  – угол при вершине коромысла;  – смещение оси коромысла  относительно опоры  по горизонтали и вертикали, соответственно.  Рис. 3. Расчетная схема четырехзвенного шарнирного кривошипно-кулисного механизма Начало системы координат расположено в точке , направления осей показаны на рис.3. Тогда координаты опоры  будут следующими:                            (1)а шарнира  –                (2)где                           (3)Координаты шарнира  могут быть определены из условий, что он находится на расстоянии  от шарнира  и на расстоянии  от оси коромысла :          (4)Полученная система уравнений имеет следующее решение: (5)где              (6)Определяем координаты  мгновенного центра скоростей звена (МЦС) АВ – точки Р (рис.3). Для этого запишем уравнение прямой, проходящей через точки и :,               (7)и уравнение прямой, проходящей через точки  и :                         (8)Решая совместно уравнения (7) и (8), находим точку их пересечения, являющуюся МЦС звена           (9)Определяем расстояния от шарниров  и  до МЦС звена – точки :    (10)Располагая найденными расстояниями шарниров А и В от мгновенного центра скоростей, получим:угловую скорость звена                   (11)где  ;скорость шарнира            (12)угловую скорость коромысла                      (13)и, наконец, скорость относительного перемещения режущего инструмента по обрабатываемой поверхности                  (14)Угловая скорость  меняет знак при тех значениях угла поворота кривошипа , при которых величина  принимает экстремальные (минимальное, максимальное) значения.Результаты кинематического расчета исполнительного механизма использованы для построения имитационной модели и виртуального прототипа в программном комплексе MSC Adams с целью кинематического и динамического анализа [6–10]. Модель механизма в среде MSC Adams представлена на рис. 4. Она состоит из четырех твердых тел в соответствии с расчетной схемой (рис.3).Звенья O1A, AB, BO2, O2C  заданы стандартными телами системы MSC Adams типа link, массы и моменты инерции которых определены по детализированной модели, созданной в системе автоматизированного проектирования КОМПАС-3D. Звено BO2 связано с Ground при помощи RevoluteJoint, а со звеном O2C шарниром типа FixedJoint. Остальные звенья связаны между собой посредством RevoluteJoint. К звену O1A посредством RotationalJointMotion приложена постоянная скорость вращения n=0,092 мин-1 в соответствии с табл. 1. В качестве внешних сил были заданы силы сопротивления в поворотных шарнирах, а в точке C приложена сила резания F, направленная по нормали к звену O2C.  Рис. 4. Компьютерная модель механизма станка в среде MSC Adamsс наложенными связями и движением  В результате выполнения кинематического анализа механизма определена траектория движения и скорость перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности. Рабочие длины кривошипа, кулисы и коромысла подобраны таким образом, чтобы максимальный угол качания фрезы был больше угла сегмента на определенную величину, необходимую для врезания и перебега инструмента, а также для осуществления продольной подачи (рис. 6). На графике рис. 5 отчетливо видны этапы рабочего хода и холостого перемещения инструмента в зависимости от угла поворота кривошипа: на участке угла поворота 0°–180° выполняется быстрое перемещение при холостом ходе,  на участке угла поворота 180°–360° – движение с рабочей подачей. Постоянное значение скорости перемещения на этапе рабочего хода обеспечивает стабильность процесса резания и соответствует необходимому значению продольной подачи режущего инструмента на зуб фрезы Sz=0,12 мм/зуб (табл. 1). Увеличение скорости перемещения на этапе холостого хода обеспечит сокращение общего времени обработки.    Рис. 5. Результаты кинематического анализа в среде MSC Adams Рис. 6. График движения режущего инструмента  В результате динамического анализа механизма были найдены сил моментные характеристики: момент сопротивления M, который необходимо преодолеть для того, чтобы поддерживать постоянную скорость вращения n на валу кривошипа (рис. 7), и динамические реакции в шарнирах опор (рис. 8). Как видно, пиковые значения реакций наблюдаются при угле поворота кривошипа 180° и 360°, а их уровень свидетельствует, скорее всего, об ударном характере воздействия. Полученные результаты расчета момента сопротивления позволяют осуществить выбор электропривода и редуктора с учетом необходимого запаса по мощности, а динамические реакции в шарнирах – выбор подшипников.Для уточнения влияния этого явления на износ подшипника и его опоры необходимо выполнить моделирование динамики механизма в пространственном представлении, т.е. с интеграцией CAD модели станка в среду MSC.Adams и использовании модуля Adams.Machinery.  Рис. 7. Результаты моделирования механизма в среде MSC Adams:1 – сила резания; 2 – скорость подачи инструмента;  3 – момент сопротивления  Рис. 8. Графики проекций динамических реакций в соответствующих шарнирах механизма станка  Выводы. Представленная методика кинематического и динамического анализа механизма специального модуля для ремонтной обработки опорной поверхности крупногабаритных подшипников скольжения позволяет конструктивно предусмотреть необходимые технологические параметры механической обработки, обеспечивающие заданное качество обрабатываемой поверхности.