Разработка методики оценки периода стойкости соплового насадка с целью обеспечения заданной производительности гидроабразивной резки

• Автор: Тищенко, Леонид Андреевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОАБРАЗИВНОГО РЕЗАНИЯ
1.1. Функциональные возможности и области применения технологии гидроабразивного резания
1.2. Структура гидроабразивной технологической системы
1.3. Анализ технологических параметров, определяющих производительность гидроабразивного резания
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНОСА КАНАЛА СОПЛОВОГО НАСАДКА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
2.1. Теоретическое исследование закономерностей износа
канала соплового насадка
2.2. Обобщенная математическая модель износа канала
соплового насадка
2.3. Результаты моделирования износа соплового насадка и оценка влияния износа на производительность гидроабразивного
резания
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗНОСА КАНАЛА СОПЛОВОГО НАСАДКА
3.1. Определение структурных характеристик гидроабразивной струи в канале СН
3.2. Исследование износа сопловых насадков методом рентгеновской интроскопии
3.3. Исследование изменения микротвердости материала СН вследствие износа. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по износу сопловых насадков
3.4. Исследование изменения параметров гидроабразивной струи и производительности гидроабразивного резания вследствие износа
соплового насадка
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПЕРИОДА СТОЙКОСТИ СОПЛОВОГО НАСАДКА И КОМПЛЕКТОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОАБРАЗИВНОГО РЕЗАНИЯ
4.1 Апробация инженерной методики
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач в стратегии инновационного развития России на период до 2020 года является повышение конкурентоспособности отечественной продукции в различных отраслях промышленности.
Решение данной задачи требует перехода на более эффективные технологии в различных отраслях обрабатывающей промышленности с целью постоянного обновления ассортимента изделий, изготавливаемых из широкой номенклатуры материалов, имеющих различные физико-механические свойства.
Одной из ключевых технологий, позволяющей модернизировать существующие производственные процессы на предприятиях машиностроительной отрасли является резание гидроабразивной струёй, формируемой в режущей головке технологической системы (ТС). Рассматриваемая технология обладает широкими функционально-технологическими возможностями и применяется в различных отраслях машиностроения.
На сегодняшний день, в рамках совершенствования данной технологии выполнены работы, направленные на исследование физических явлений, протекающих в зоне резания и определение рациональных параметров проточной части гидроабразивного агрегата, при которых достигается эффективное преобразование гидравлической мощности. Рядом авторов предложены математические модели, устанавливающие взаимосвязь энергетических параметров гидроабразивной струи с выходными технологическими показателями процесса обработки.
Вместе с тем, в настоящее время в рекомендациях по проектированию технологического процесса (ТП) гидроабразивного резания (ГАР) не учитывается ухудшение режущих свойств гидроабразивной струи, а как следствие снижение производительности процесса обработки в результате износа соплового насадка (СН) (элемент, в котором происходит окончательное форми-

ных параметров режущей головки а так же технологических режимов процесса обработки на кинематические параметры движения 3-х фазного потока в режущей головке.
Рис. 2.4. Блок-схема алгоритма обобщенной математической модели прогнозирования износа СН
Получаемые в результате оценки кинематические параметры движения абразивных частиц (скорость абразивных частиц, угол атаки поверхности соплового насадка) а так же профиль распределения абразивных частиц, взаимодействующих со стенками соплового насадка являются входными данными для модуля 2.
Модуль 2 посвящен построению математической модели разрушения канала СН в следствие ударного воздействия абразивных частиц и предназначен для прогнозирования износа канала СН из гаммы конструкционных материалов при различных технологических режимах за заданное время обработки.
Рассмотрим более подробно математические модели, входящие в состав модулей.
Математическая модель стационарного течения гидроабразивной струи в режущей головке оборудования ГАР
Математическая модель основана на решении усредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса с использованием к-е модели турбулентности. Уравнения переноса кинетической энергии турбулентности и скорости ее диссипации имеют следующий [24, 25]: