78131

Определение энергоэффективных режимов резания многослойных материалов гидроабразивной струей

Научная статья

Производство и промышленные технологии

Одной из ключевых экологически чистых технологий радикально решающей вопросы производства деталей из любых материалов является гидроабразивное резание. Явные преимущества этой технологии обеспечили ее внедрение на многих предприятиях страны.

Русский

2015-02-07

286.5 KB

1 чел.

УДК 621.9

определение энергоэффективных режимов резания

многослойных материалов гидроабразивной струей

Степанов Ю.С., Барсуков Г.В., Михеев А.В.

Россия, г. Орел, ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» 

Авторами статьи, разрешая пошагово систему уравнений движения абразивной частицы с подвижными граничными условиями, получена зависимость подачи сопла при гидроабразивном резании многослойных материалов от давления истечения струи, толщины материала, природы самого материала, формы абразива, количества слоев, зазора между слоями, степени упрочнения в области резания и расхода абразива.

Authors of the paper, allowing the step by step system of equations of motion of a particle abrasion with moving boundary conditions, the dependence of flow nozzle With waterjet cutting laminates of the jet discharge pressure, the thickness of the material, the nature of the material itself, forms an abrasive, the number of layers, the gap between the layers, the degree of hardening in cutting and abrasive flow

.

Энергоемкость валового внутреннего продукта России в 2,5 раза выше среднемирового уровня. В государственной программе Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» запланировано к 2020 г. снижение общей энергоемкости промышленного производства на 31,3%; снижение общей электроемкости промышленного производства на 31,8%.

Одной из ключевых экологически чистых технологий радикально решающей вопросы производства деталей из любых материалов является гидроабразивное резание. Явные преимущества этой технологии обеспечили ее внедрение на многих предприятиях страны. В ряде случаев она является единственно возможной. Однако, как правило, изготовителями гидрорежущего оборудования преследуется одна цель – выполнение машинной задачи по обеспечению показателя назначения. Доля затрат на электроэнергию и воду составляет 20 %, на абразив 60 % от общих затрат на гидроабразивное резание, что говорит о высокой энергоемкости процесса [1, 2].

А между тем оказался возможным другой подход, который отличается от известной технологии пакетной резки однотипных деталей гидроабразивной струей, когда снижают подачу сопла, а, следовательно, и производительность обработки для резания нижележащих слоев, что существенно повышает энергоемкость процесса.

Отличительной идеей предлагаемой разработки является использование остаточной энергии струи, являющейся отходом производства, которой недостаточно при традиционной технологии  на резание нижележащих слоев материала, т.е. по сути, использование вторичного энергетического ресурса.

При моделировании проникания абразивного зерна в металлы в качестве модели преграды использована модель пластически сжимаемой среды, которая при нагружении изменяет свою плотность по определенному закону, а при разгрузке сохраняет плотность, полученную при нагружении [3].

Основные уравнения такой среды для случая одномерного движения:

,                                                     (1)

,                                    (2)

где  - начальное расстояние частицы от центра симметрии;

- смещение частицы; - время;

, -начальная и текущая массовая плотность частиц металла;

- радиальное напряжении;

- тангенциальное напряжение;

- соответственно для сферического, цилиндрического и плоского случая движения.

Авторами получено выражение для определения подачи сопла при резании пакетированного материала  следующем в виде (рис. 1):

,

где  - толщина k-го слоя;

- необходимое количество абразивных частиц для прорезании материала толщиной .

Условие сквозного проникания для k-го слоя запишем в виде:

.                               (3)

Таким образом, разрешая пошагово систему уравнений движения абразивной частицы с подвижными граничными условиями, получена зависимость подачи сопла при гидроабразивном резании от давления истечения струи, толщины материала, природы самого материала, формы абразива, количества слоев, зазора между слоями, степени упрочнения в области резания и расхода абразива.

Литература

1. Степанов, Ю.С. Современные технологии гидро- и гидроабразивной обработки заготовок [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, Е.Г. Алюшин / Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2012. – № 6 – С. 15- 20.

2. Галиновский, А.Л. Минимизация технологической себестоимости гидроабразивного резания с учетом стоимостных и технологических параметров процесса обработки [Текст] / А.Л. Галиновский, В.А. Тарасов, В.М. Елфимов // Известия высших учебных заведений «Машиностроение».-2011.-№4.- с. 46-54.

3. Степанов, Ю.С. Математическое моделирование процессов сверхзвукового удара и проникания тел в металлические преграды [Текст] / Ю.С. Степанов, Г.В. Барсуков, А.В. Михеев – Орел: «Издательский дом «Орлик», 2012. –  160 c.

Степанов Юрий Сергеевич, д.т.н., профессор, директор НОЦ «Орелнано» ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», г. Орел.

Тел. (4862) 475071, E-mail: stepanov@ostu.ru

Барсуков Геннадий Валерьевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой ТМиКТИ ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК»,

Тел. (4862) 541503, E-mail: awj@list.ru

Михеев Александр Васильевич, докторант, научный сотрудник НИЛ ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», г. Орел

Тел. (4862) 541503, E-mail: awj@list.ru


Рис
. 1 - Зависимость максимальной подачи сопла от толщины листа и межслойного зазора


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79493. Взаимодействие психолога с родителями 32.33 KB
  Работа с родителями строится в направлениях: психологическое просвещение; социальнопсихологическое консультирование по проблемам обучения и личностного развития детей; коррекция детскородительских отношений; специальное обучение родителей тренинг родительской эффективности. Психологопедагогическое консультирование родителей проводимое по запросу родителей или инициативе психолога может выполнять различные функции: Информирование родителей о школьных проблемах ребенка. Психологическая поддержка родителей в случае обнаружения серьезных...
79495. Текущая и отчетная документация ПСО учреждения 34.5 KB
  План работы педагога-психолога форма. При составлении плана необходимо учитывать: Цели и задачи образовательного учреждения; Приоритет прав и интересов ребенка Нормы расхода времени на каждый вид деятельности План работы включает Название работы Условия проведения Ответственный Срок проведения Предполагаемый результат План работы составляется на периоды месяц учебная четверть и т.Журнал учета групповых форм работы форма 4. К групповым формам работы относят: Тренинг с детьми или взрослыми Коррекционные или развивающие занятия с...
79496. Психологическое просвещение как вид деятельности психолога образования 31.27 KB
  Основной смысл психологического просвещения заключается в том чтобы: 1 знакомить воспитателей учителей и родителей с основными закономерностями и условиями благоприятного психического развития ребенка; 2 популяризировать и разъяснять результаты новейших психологических исследований; 3 формировать потребность в психологических знаниях желание использовать их в работе с ребенком или в интересах развития собственной личности; 4 знакомить учащихся с основами самопознания самовоспитания; 5 достичь понимания необходимости практической...
79497. Психопрофилактическое направление в деятельности педагога-психолога 31.23 KB
  Психопрофилактика специальный вид деятельности психолога направленный на сохранение укрепление и развитие психологического здоровья детей. Психопрофилактика предполагает: Ответственность за соблюдение в образовательных учреждениях психологических условий необходимых для полноценного психического развития и формирования личности на каждом возрастном этапе: Своевременное выявление таких особенностей ребенка которые могут привести к определенным сложностям отклонениям в интеллектуальном и эмоциональном развитии в поведении и отношениях;...
79498. Основная задача психопрофилактики. Понятие психологического здоровья 25.46 KB
  Психологическое здоровье оптимальное функционирование всех психических структур необходимых для текущей жизнедеятельности. Психологическое здоровье это не только душевное но еще и личностное здоровье. Это состояние когда душевное здоровье сочетается с личностным.
79499. Содержание психопрофилактической работы в образовательном учреждении 33.61 KB
  Психолог анализирует все что окружает детей и во что те включены игру учебный процесс воспитательные мероприятия взаимоотношения со взрослыми и сверстниками походы в театр и на природу предметные кружки и спортивные секции и т. Психолог выявляет такие психологические особенности ребенка которые могут в дальнейшем обусловить возникновение определенных сложностей или отклонений в его интеллектуальном или личностном развитии.Психолог следит за соблюдением в детском саду школе и других психологических условий обучения и воспитания...
79500. Понятие школьной дезадаптации, ее поведенческие и личностные показатели 33.29 KB
  В самом общем смысле под школьной дезадаптацией подразумевается совокупность признаков свидетельствующих о несоответствии социопсихологического и психофизиологического статуса ребёнка требованиям ситуации школьного обучения овладение которой по ряду причин становится затруднительным. Компонентами школьной дезадаптации могут выступать следующие. Поведенческий компонент показателями которого выступают повторяющиеся трудно корригируемые нарушения поведения: патохарактерологические реакции антидисциплинарное поведение пренебрежение правилами...
79501. Программа сопровождения процесса адаптации 28.44 KB
  В предлагаемой программе решаются следующие задачи: снижение эмоционального напряжения; развитие внутренней активности детей; формирование адекватной самооценки детей; развитие познавательных процессов; развитие коммуникативных навыков.