Моделирование теплопереноса в щелевой зоне шлифования при течении смазывающе-охлаждающей жидкости

• Автор: Бесько, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 120 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ МАССОПЕРЕНОСА
В УЗКИХ ЩЕЛЕВЫХ ЗАЗОРАХ
1.1 Методы интенсификации и особенности течения процессов
тепломассопереноса узких щелевых каналах
1.2 Некоторые сведения о течении вязкоупругих жидкостей
в щелевых зазорах
1.3 Выводы и задачи исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА
В ЗОНЕ ОБРАБОТКИ "ИНСТРУМЕНТ-ДЕТАЛЬ" ПРИ ТЕЧЕНИИ ВЯЗКОЙ СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
2.1 Математическая модель течения вязкой смазывающе-охлаждающей
жидкости (СОЖ)
2.2 Физические предпосылки моделрЪЪЩштечения СОЖ в зоне контакта "инструмент-деталь" :
2.3 Интенсификация теплопереноса в канале с проницаемой стенкой
при моделировании обработки резанием (шлифованием)
2.3.1Постановка задачи моделирования интенсификации
процесса теплопереноса
2.3.2Аналитическое решение уравнения энергии с использованием
преобразования Лапласа
2.4 Сопоставление теоретических результатов по исследованию
поля температуры с экспериментальными данными
3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДАЧИ СОЖ В ЗОНУ
КОНТАКТА "ИНСТРУМЕНТ-ДЕТАЛЬ"
3.1 Анализ численного решения задач и теплопереноса при
течении СОЖ в плоском канале
3.2 Численное моделирование тепловой защиты теплонапряженной

поверхности, подверженной воздействию высокотемпературного
потока в системе "инструмент-деталь"
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ В ЗОНЕ ОБРАБОТКИ СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
4.1 Особенности тепловой защиты обрабатываемой поверхности
при шлифовании методом подачи СОТС через поры шлифовального круга
4.2 Технологическое оснащение исследований
4.3 Методика планирования и математической обработки
результатов экспериментов
4.4 Экспериментальные исследования влияния условий обработки
на тепловые в зоне контакта "инструмент-деталь"
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Повышенное внимание многочисленных исследователей к проблеме смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в системе "инструмент-деталь" обусловлено высокой эффективностью использования этой жидкости в щелевой зоне шлифования.
Тепловые явления, возникающие в процессе обработки материалов, особенно на финишных операциях, влияют на качество деталей, их долговечность и надежность, стойкость режущего инструмента и на экономические показатели. В значительной степени вопросы охлаждения в зоне контакта обрабатываемой поверхности и инструмента можно решать при использовании СОЖ. Однако эта система реализуется в настоящее время в неполной мере из-за отсутствия научных основ определения состава охлаждающей жидкости с учетом кинематических и динамических условий эксплуатации при реализации конкретных технологических процессов.
Роль смазывающе-охлаждающих сред в зоне обработки в разные годы исследовалась М.Н.Клушиным, А.Н.Резниковым, В.Е. Любимовым, А.А.Якимовым, и др. Однако в их работах практически не учитывались процессы, происходящие в узкой зоне между инструментом и обрабатываемой поверхностью. Работы Э.К.Калинина, Б.В.Дзюбенко, Г.АДрейцера, В.В.Фалеева ряда других отечественных и зарубежных ученых, в которых рассматривались задачи тепломассопереноса в узких щелевых зазорах, показывают, что в этой зоне наблюдаются сложные явления, существенно влияющие на состояние граничных поверхностей. Оказалось, что благодаря детальному изучению этих процессов, возможно, более обстоятельно понять сущность явлений, происходящих в зоне обработки, что позволяет в итоге провести оптимизацию процесса, опираясь не только на результаты исследований, но и на реальную теплофизическую картину, происходящую в зоне обработки. Это может не только уточнить результат, но и существенно его изменить.

Тогда (2.20) с учетом (2.21) приводится к виду
_ у2 ( , 2 2 4,2 5 ") у3 Г 3 2 4 . 3,2 >
£ =— аЬ—а"—Ь —Ьу +— -а —аЬ + —Ь'+ЗЬу
1 10 3 7 2 у 6 у5 5 7 4
+ --аЬуб -—Ь2у7
Таким образом, в рамках двух приближений имеем
£ = ау2 - Ьу3 +у +
а2 , аЬ 6 Ь2
у + — у у

гГаЬ_1__

За2 4аЬ ЗЬ2

За2 4аЬ ЗЬ2
к = - 6Ь + (
Тогда с учетом (2.22) зависимости (2.4), определяющие поле скорости в плоском канале, приводится к виду
А В а2 аЬ Ъ2
и = - х [2ау- ЗЬу2 + (—у + — У-Ьуу3 у4+ —у5 у6)Я. +...],

А В Ьу а2 аЬ Ь2
V = ау2 - Ьу3 + (—у2 +—у3 у4 у5 + — у6 у7)Яе+ ,
10 6 4
2а2 4Ъ2 5Ьу где А= аЬ

За2 4аЪ

а2у5 +
-Ьу4у-
(2.22)
(2.23)
(2.24)