Повышение производительности установки гидроструйной обработки за счет создания нестационарных струй

• Автор: Ищенко, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯМ
1.1 Анализ методов повышения производительности гидравлического и гидроабразивного резания
1.1.1 Повышение номинального давления насосной установки сверхвысокого давления
1.1.2 Оптимизация параметров струеформирующего оборудования, систем смешивания и подачи абразива
1.1.3 Динамическое воздействие на струю
1.2 Анализ параметров и характеристик устройств для получения импульсных струй воды
1.3 Анализ результатов исследования разрушения материалов импульсными струями воды
1.4 Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
2.1 Теоретическое обоснование эффективности применения эффекта соударения струй для реализации бесконтактного воздействия на сверхзвуковую струю
2.2 Определение возможных вариантов внешнего бесконтактного воздействия
2.3 Установление математических зависимостей влияния импульсации
гидравлического потока на обрабатываемый материал
Выводы к главе
ГЛАВА 3 ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Техника экспериментальных исследований
3.2 Экспериментальный стенд
Выводы к главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
4.1 Определение возможности и эффективности бесконтактного воздействия на гидравлическую струю сверхвысокого давления
4.2 Определение эффективности использования бесконтактного воздействия на
гидроабразивную струю при обработке отверстий
Выводы к главе
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА КОМПОНОВКИ ЭЛЕМЕНТОВ МУЛЬТИПЛИКАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
5.1 Анализ многоступенчатого сжатия жидкости
5.2 Анализ эффективности многоступенчатой системы сжатия с точки зрения прочности при циклическом нагружении
5.3 Анализ эффективности многоступенчатой системы сжатия с
точки зрения скорости роста усталостных трещин
5.4 Анализ эффективности использования гидравлической энергии низшей ступени мультипликаторной насосной установки для повышения надежности деталей высшей ступени мультипликаторной насосной установки
5.5 Реализация двухступенчатой насосной установки с гидравлической
поддержкой
Выводы к главе
Основные выводы
Список использованных источников
Приложение

Введение
На сегодняшний день в современной обрабатывающей, горнорудной и других отраслях промышленности значительное применение нашли технологии, использующие энергию высоконапорных струй воды. Такое распространение требует постоянного повышения эффективности и возможности адаптации для различных технологических задач. Современными направлениями, которые позволяют улучшить обработку высоконапорными струями воды, являются: повышение давления насосной установки, изменение качества жидкости (абразивного материала), увеличение диаметра сопла, использование нестационарных струй (в т.ч. импульсного резания) и другие.
Стоит отметить, что перечисленные методы изучены не полностью и имеется возможность их совершенствования. Что касается максимального рабочего давления насосной установки, то здесь определяющим фактором становится выбор материала деталей насосной установки в связи с высокой нагрузкой, действующей на них во время работы. При этом не до конца изучена возможность создания других схем насосных установок, позволяющих частично разгрузить детали насосной установки во время работы.
Получение нестационарных высоконапорных струй ограничено, прежде всего, методами их создания. Обычно это контактные методы, реализующие либо принцип внешнего прерывания, либо внутреннее прерывание непосредственно в струеформирующем устройстве. В том и другом случае прерывающее устройство находится под воздействием пульсирующего с высокой частотой сверхвысокого давления, что ограничивает такие методы по возможности применения и максимальному рабочему давлению. При этом существует возможность применения методов, позволяющих исключить контакт струеформирующего устройства и пульсирующего давления.
Таким образом, повышение производительности гидроструйной (гидроабразивной) обработки, основанное на создании новых схем насосных установок и методов создания нестационарных струй, является актуальной научно-технической задачей.

Естественную импульсную струю получить не представляет труда. Известно, что после выхода из струеформирующей насадки свободная струя имеет несколько ярко выраженных участков.
Рис. 1.22 Схема вырождения свободной струи в капельный, импульсный поток.
В частности, сразу после выхода из струеформирующей насадки струя представляет нераздельный постоянный поток жидкости. Это ярко выражено на протяжении начального (Ьнач) и основного участков струи (Еосн). После основного участка следует участок, где струя еще не разделена на капельный поток, но происходят колебания сечения струи (Ьпульс), поэтому данный участок называется пульсирующим. После распада струи на ярко выраженный капельный поток начинается импульсный участок струи (Ьимп). Так, на определенном расстоянии от среза струеформирующей насадки струя превратится в двухкомпонентный поток -капли воды и вовлекаемый в поток воздух. Контакт каждой капли такого потока с разрушаемым материалом или разрезаемой деталью можно рассматривать как импульс. Основным недостатком такой струи является слабая прогнозируемость частоты следования импульсов, связанная с влиянием большого количества факторов. Кроме того, на значительном расстоянии от среза струеформирующей насадки поток постепенно рассеивается и площадь контакта струи с материалом возрастает. Энергия струи распределяется по большей площади. Режущие свойства таких струй значительно падают, даже по сравнению с постоянными струями в основном, пульсирующем или импульсном участке. Применение таких струй при резании материалов нецелесообразно, однако, такой метод [20] находит применение для удаления различных покрытий с материалов с целью исключить деформирующее воздействие на саму деталь.