Разработка и исследование процесса гидрорезания материалов струями жидкости с добавками водорастворимых полимеров

• Автор: Кузьмин, Роман Алексеевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 177 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований разрушения твердых тел струями жидкости высокой скорости
1.2. Современное состояние вопроса по гидрорезанию материалов
и пути совершенствования процесса
1.3. Анализ исследований по применению рабочей жидкости различного состава при гидрорезании материалов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОРЕЗАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРУЕЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ
С ДОБАВКАМИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ
2.1. Влияние условий течения потока рабочей жидкости в подводящих каналах гидросистемы на структуру струи
2.2. Механизм образования когерентной струи рабочей жидкости
при истечении из сопла
2.3. Исследование распада высокоскоростной струи раствора полимера при истечении в окружающую среду
2.4. Механизм разрушения материалов сверхзвуковой струей
жидкости
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Цель и задачи экспериментального исследования
3.2. Экспериментальная установка для проведения исследований.
3.3. Выбор объектов исследования
3.4. Выбор методов и средств измерения основных параметров
процесса гидрорезания

3.5. Методика исследования основных параметров процесса
гидрорезания материалов
3.5.1. Методика исследования гидродинамических и силовых параметров струи
3.5.2. Методика исследования зависимости производительности гидрорезания от основных параметров процесса
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОРЕЗАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ СТРУЕЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ С ДОБАВКАМИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ
4.1. Влияние добавок водорастворимых полимеров на угол конусности внешних границ струи рабочей жидкости
4.2. Определение длины начального участка струи жидкости
4.3. Зависимость силы воздействия струи жидкости различного сост ава на материал or основных параметров процесса гидрорезания
4.4. Определение расхода рабочей жидкости через сопло
4.5. Влияние параметров гидрорезания струей жидкости
с полимерными добавками на производительность процесса
4.5.1. Влияние концентрации полимера и расстояния от сопла до обрабатываемого материала на величину подачи
4.5.2. Зависимость производительности гидрорезания
от параметров истечения струи
4.5.3. Зависимость величины подачи от толщины и физикомеханических свойств обрабатываемого материала
4.6. Зависимость производительности гидрорезания от числа повторных использований раствора полимера в качестве рабочей жидкости
4.7. Исследование параметров точности и качества обработанных поверхностей при гидрорезании струями жидкости различного
состава
4.7.1. Влияние основных параметров процесса на ширину реза

4.7.2. Зависимость шероховатости обработанной поверхности
от основных параметров процесса
4.7.3. Зависимость угла отклонения профиля реза от толщины обрабатываемого материала
4,8. Анализ и оценка энергоемкости процесса гидрорезания
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО ВНЕДРЕНИЮ ПРОЦЕССА ГИДРОРЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ СТРУЕЙ ЖИДКОСТИ С ПОЛИМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ
5.1. Рекомендации по использованию различных видов водорастворимых полимеров в качестве добавок в рабочую жидкость при гидрорезании
5.2. Аппараты для введения водорастворимых полимеров в рабочую жидкость
5.3. Современные отечественные и зарубежные гидрорезные агрегаты, их компоновка и конструктивные особенности, возможность модернизации для применения рабочих жидкостей с полимерными добавками
5.4. Конструктивные решения узлов гидрорежущих установок
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

При этом наиболее эффективными являются хорошо растворимые полимеры с большой молекулярной массой и линейной структурой макромолекул, которые способны легко деформироваться в потоке [71].
При фиксированном числе Рейнольдса эффект снижения сопротивления зависит от концентрации раствора, молекулярной массы растворенного полимера, температуры и шероховатости стенок трубы [72 - 74].
В области с = сопт для различных типов полимеров существует практически универсальная зависимость коэффициента снижения сопротивления от отношения с/с опт. Уменьшение эффективности добавок с ростом концентрации при с>сопт объясняется увеличением вязкости растворов и возрастающей ролью взаимодействия отдельных макромолекул. При с<сопт вязкость полимерного раствора лишь незначительно превышает вязкость растворителя. Поэтому выявление оптимальной концентрации полимерных добавок при гидрорезании является важной задачей для обеспечения формирования струи с наилучшими гидродинамическими характеристиками.
Характерные зависимости коэффициента сопротивления X от числа Рейнольдса при течении растворов полимеров в трубе диаметром 0,9 см показаны на рис. 2.2. В случае течения рабочей жидкости в подводящих каналах гидрорежущего оборудования число Рейнольдса лежит в пределах 100000-400000. Обусловленный присутствием макромолекул масштабный эффект, т. е. зависимость снижения сопротивления от диаметра трубы, иллюстрируется рис.2.3, где приведены данные о течении раствора полиакриламида (с = 10'4). С увеличением диаметра растет и величина числа Рейнольдса Reo, при котором появляется влияние полимерных добавок на пристенную турбулентность.
Рассмотрим усредненные характеристики течения, изменяющиеся при введении в рабочую жидкость добавок полимеров. Профили скорости, представленные в универсальных координатах U* (у), в переходной области изменяются намного круче, чем в ньютоновских жидкостях.