close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Митина Т. В. Повышение эффективности действия сож при шлифовании за счет комбинированной техники её подачи

код для вставки
Министерство образования и науки РФ
Орловский государственный университет имени И.С.Тургенева
На правах рукописи
Митина Татьяна Викторовна
Научный доклад на тему:
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ СОЖ
ПРИ ШЛИФОВАНИИ ЗА СЧЕТ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНИКИ
ЕЁ ПОДАЧИ
Направление подготовки: 15.06.01 - Машиностроение
направленность (профиль): Технология и оборудование механической
и физико-технической обработки
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент
Василенко Юрий Валерьевич
Орел-2018
Актуальность работы.
Для машиностроительной продукции качество и конкурентоспособность в
значительной степени определяются точностью размеров, формы и взаимного
расположения поверхностей деталей, а также состоянием их поверхностного
слоя (физико-механические свойства и микрогеометрия поверхности),
окончательное формирование которых происходит на финишных операциях
механической обработки, одной из которых является плоское шлифование. На
предприятиях точного машиностроения и приборостроения, доля операций
плоского шлифования составляет до 75% всех технологических операций.
В настоящий момент развитие плоского шлифования требует
использования всех конструктивно-технологических резервов, в том числе
тех, которые связаны с совершенствованием техники применения смазочноохлаждающей технологической жидкости (СОЖ). Как показывает практика,
возможности СОЖ используются далеко не в полной мере, в некоторых
случаях всего на 5-10%.
Экономические механизмы рыночных отношений требуют от
промышленных предприятий постоянного поиска резервов снижения
себестоимости производства, в частности, операций механической
обработки. При шлифовании, одним из таких резервов является сокращение
потерь СОЖ, основным источником которых являются безвозвратные потери
(разбрызгивание)
технологической
жидкости
из
зоны
резания,
обусловленные кинематикой процесса обработки. В то же время
возрастающие требования экологической безопасности заставляют
предприятия разрабатывать меры по снижению уровня вредных выбросов в
окружающую среду, основными источниками которых при плоском
шлифовании и являются: безвозвратные потери СОЖ и факел отходов,
направлено движущийся из зоны резания. При этом из-за специфики
процесса обработки, затруднено эффективное применение традиционных
средств очистки, таких как уловители или отсосы, поэтому требуется
использование специальных научно-обоснованных технических решений.
Несмотря на большое количество работ, где рассматриваются
теоретические проблемы, связанные с применением СОЖ при плоском
шлифовании, следует отметить, что полностью не решены и остаются
актуальными вопросы, связанные с сокращением безвозвратных потерь СОЖ
и нейтрализацией факела отходов обработки, что обеспечивает
экологичность процесса обработки.
2
Цель работы: Обеспечение экологичности плоского шлифования
периферией круга путем применения нового комбинированного способа
подачи СОЖ, обеспечивающего формирование в зоне резания динамической
пространственной ванны из технологической жидкости.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие
задачи:
 разработать новое устройство комбинированной подачи СОЖ при
плоском шлифовании периферией круга, обеспечивающее экологичность
процесса обработки за счет формирования в зоне резания динамической
пространственной ванны из технологической жидкости;
 выполнить теоретическое обоснование разработанного устройства
комбинированной подачи СОЖ;
 выполнить
конструкторскую
проработку
устройства
комбинированной подачи СОЖ для последующего изготовления с
применением аддитивных технологий;
 разработать
теоретические
рекомендации
по
применению
разработанного устройства комбинированной подачи СОЖ.
Объект исследования: процесс плоского шлифования периферией круга.
Предмет исследования: экологичность и производительность процесса
плоского шлифования периферией круга.
Методы исследования: в основе теоретических результатов лежат
основные
положения
соответствующих
разделов
технологии
машиностроения, теории шлифования материалов, инженерии поверхности,
аэрогидродинамики, дифференциального и интегрального исчисления.
Научная новизна работы:
1) разработан комбинированный способ подачи СОЖ, обеспечивающий
формирование в зоне резания пространственной динамической ванны из СОЖ,
что обеспечивает увеличение экологичности процесса до 4 раз;
2) выделено новое функциональное действие (свойство) СОЖ –
улавливающее, заключающееся в снижении концентрации вредных веществ в
рабочей зоне станка за счет нейтрализации факела отходов шлифования и
аэрозолей дезинтеграции и конденсации из зоны резания путем их
физического улавливания и отвода;
3) разработана уточненная комплексная математическая модель,
устанавливающая взаимосвязь между технологическими параметрами подачи
СОЖ, режимами обработки и параметрами формирования в зоне резания
динамической пространственной ванны из СОЖ.
3
Практическая значимость:
- разработана установка для реализации нового комбинированного
способа подачи СОЖ при плоском шлифовании периферией круга;
- разработаны теоретические рекомендации по применению установки
комбинированной подачи СОЖ при плоском шлифовании периферией круга.
Автор защищает:
- новый способ комбинированной подачи СОЖ при плоском
шлифовании периферией круга, обеспечивающий формирование в зоне
резания динамической пространственной ванны из технологической
жидкости;
- комплексную математическую модель, устанавливающую взаимосвязь
между технологическими параметрами подачи СОЖ, режимами обработки и
параметрами формирования в зоне резания динамической пространственной
ванны из СОЖ;
- конструкцию установки комбинированной подачи СОЖ при плоском
шлифовании периферией круга;
теоретические
рекомендации
по
применению
установки
комбинированной подачи СОЖ при плоском шлифовании периферией круга.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены
на региональной научно-практической конференции молодых ученых и
аспирантов
«Научный
потенциал
Орловщины
в
модернизации
промышленного комплекса малых городов России», Орел – Ливны, 2010 г.;
международной
научно-технической
конференции
(МНТК)
«Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии», Орел,
2009-2012
г.г.;
международной
научно-технической
конференции
«Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного
машиностроения и металлургии», Липецк, 2012 г.; II Региональной научнопрактической конференции «Конструкторско-технологическое обеспечение
качества изделий машиностроения», г. Ливны (Орловская обл.), 2015 г.
Публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в 5 печатных работах,
в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для
публикации материалов диссертационных исследований.
Структура и объем работы.
4
Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов и списка
литературы. Работа изложена на 100 страницах, содержит 39 рисунков и 10
таблиц, список литературы из 91 наименования.
5
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, цель, задачи, объект и предмет
исследования, методы исследования, научная новизна и практическая
значимость работы.
Первая глава посвящена аналитическому обзору актуального и активно
развивающегося научного направления в технологии машиностроения,
заключающегося в развитии и совершенствовании техники подачи СОЖ для
обеспечения роста экологичности механической обработки. Значительный
вклад в развитие этого направления технической науки внесли как
отечественные ученые: Н.В. Азарова, М.М. Аршанский, Ю.П. Бараник, Е.Г.
Бердичевский, В.Р. Берзин, Н.И. Богомолов, А.В. Болдырев, Э.М. Берлинер,
Э.С. Бранкевич, Е.М. Булыжев, М.Б. Гордон, В.Ф. Гурьянихин, В.Г. Гусев,
А.М. Дальский, Д.Г. Евсеев, Ю.М. Ермаков, В.В. Ефимов, Ю.М. Зубарев,
Е.С. Киселев, М.И. Клушин, С.Н. Корчак, Г.Ф. Кудасов, Б.С. Либерман, Г.Б.
Лурье, Е.Н. Маслов, А.Н. Мельников, Л.Л. Мишнаевский, В.И. Островский,
П.П. Переверзев, В.И. Пилинский, Ю.В. Полянсков, А.В. Приемышев, П.А.
Ребиндер, А.Н. Резников, В.В. Рябов, Г. И. Саютин, В.Н. Серов, В.А.
Сипайлов, В.К. Старков, Ю.С. Степанов, В.И. Туромша, В.С Терган, Л.Н.
Филимонов, Л.В. Худобин, Г.В. Чирков, В.Н. Шумилин, В.М. Шумячер, В.Д.
Эльянов, С.Г. Энтелис, А.В. Якимов, П.И. Ящерицын так и зарубежные: Б.
Бургуан, К. Гюринг, Е. Салье, Ж. Пекленик, C. C. Chang, G. Kluge, Koshima
Kazuhiko, Lecher Gerhard, S. Manfred, T. Negamine, Płaska Stanislaw, J.
Webster.
В
современном
металлорежущем
оборудовании
наиболее
распространено использование подачи СОЖ поливом или напорной струей,
что обусловлено относительной простотой применения данных способов и
позволяет СОЖ оптимально выполнять свои смазывающую, моющую и
охлаждающую функции. Однако недостатком данных способов следует
признать большие потери технологической жидкости при разбрызгивании и
интенсивном образовании «тумана» из паров СОЖ, особенно при плоском
шлифовании, что приводит также к ухудшению экологичности процесса
обработки.
Механизм действия СОЖ при механической обработке достаточно
хорошо изучен, разработана широкая гамма способов подачи СОЖ,
насчитывающая 30 основных способов и значительное число их
разновидностей и комбинаций, из них наиболее простой – подача СОЖ
поливом, а наиболее значимый по эффективности реализации
технологической жидкостью своих функций – обработка в среде СОЖ.
Экспертным анализом основных способов подачи СОЖ, выполненным с
применением метода анализа иерархий доказано, что в качестве наиболее
эффективной техники подачи СОЖ, рекомендуется применение
комбинированного способа: свободно падающей струей совместно со
шлифованием в среде СОЖ.
Некоторые из существующих способов подачи СОЖ частично
реализуют функцию улавливания отходов шлифования. Однако для них эта
функция является второстепенной и эффективность ее реализации низка,
6
наиболее эффективным является заградительный способ подачи СОЖ,
однако данный способ малоэффективен в борьбе с отходами плоского
шлифования в зоне обработки.
В последнее время проведено значительное количество достаточно
успешных исследований, направленных на повышение экологичности
различных видов механической обработки, в том числе абразивной, за счет
совершенствования техники подачи и последующего улавливания отходов
шлифования и отработавшей СОЖ, однако для плоского шлифования
периферией круга подобного универсального эффективного решения не
предложено, вследствие специфики кинематики процесса обработки.
Вторая глава посвящена разработке и теоретическому обоснованию
комбинированного способа подачи СОЖ при плоском шлифовании
периферией круга.
Целями создания нового способа подачи СОЖ являются:
1) реализация такого способа подачи СОЖ, при котором ее
функциональные действия проявляются в полном объеме при обработке
деталей различных конфигураций, включая пространственные;
2) создание эффективной преграды для распространения аэрозоля СОЖ
и отходов шлифования, как в виде факела, так и в виде отдельных частиц;
3) создание динамической пространственной ванны из СОЖ в зоне
резания, что исключает возможность сухого резания.
Теоретико-экспериментальные
исследования
аэродинамической
обстановки в рабочей зоне плоскошлифовального станка, анализ
комбинаторного способа подачи СОЖ послужили основой для создания нового
комбинированного способа подачи СОЖ при плоском шлифовании периферией
круга. Устройство, реализующее способ, показано на рисунке 1, представляет
собой моноблок, крепящийся к защитному кожуху станка и имеющий
возможность регулировки относительно шпинделя на высоту до 35 мм, что
обеспечивает компенсацию износа круга в процессе работы.
Рисунок 1 - Устройство комбинированной подачи СОЖ.
Зона обработки по периметру полностью окружается шторами из СОЖ 5
(рисунок 2), а за счет наклона этих штор в зоне резания создается ванна из
технологической жидкости. Уловленные частицы шлама смываются в систему
очистки СОЖ станка.
Схема работы устройства, реализующего комбинированный способ
подачи СОЖ, представлена на рисунке 2.4.
7
Рисунок 2 - Схема работы устройства комбинированной подачи СОЖ.
В нижней части устройство снабжено рядом нерегулируемых сопел 1 –
7, спозиционированных, как показано на рисунке 5, за счет которых, вокруг
зоны резания формируется сплошная заградительная штора из СОЖ,
улавливающая все отходы шлифования и пары СОЖ. При установлении
определенного давления в системе подачи СОЖ соплами 4-7 обеспечивается
формирование ванны из СОЖ, что оказывает положительное влияние на
процесс шлифования за счет интенсификации отвода тепла из зоны резания и
повышения качества реализации СОЖ своих функций. [38] За счет
комбинации не менее 6 основных способов подачи (поливом в зону
обработки, поливом вне зоны обработки на периферию круга и на заготовку,
шлифование в среде СОЖ, гидроаэродинамический, заградительный)
нейтрализуется негативное влияние периферийных воздушных потоков на
действие СОЖ, а, при контакте круга с заготовкой, за счет сопел 1, 3
мгновенно в зоне резания формируется проточная динамическая
пространственная ванна из технологической жидкости. Сопло 1, подавая
СОЖ в клиновой зазор между кругом и устройством, наполняет
конструктивное сопло 2, которое обеспечивает отсечение ламинарных
воздушных потоков от поверхности вращающегося шлифовального круга и
подачу СОЖ непосредственно в зону резания, за счет ее увлечения кругом.
Устройство позволяет изменять скорость истечения СОЖ из сопел и
давления жидкости в системе двумя вентилями (на схеме не показаны),
установленными на каждом из трубопроводов. Отработавшая жидкость
отводится на очистку посредством дренажной системы станка.
Пыль при шлифовании представляет собой аэродисперсную систему, в
которой дисперсионной средой является воздух рабочей зоны, а в дисперсную
8
фазу входят взвешенные твердые частицы обрабатываемого материала,
абразива и связки шлифовального круга, а также распыленная СОЖ.
При работе шлифовального станка пыли выделяется до 30 г/час на 1 кВт
мощности дисперсностью от 0,1 до 200 мкм. Благодаря сравнительно
быстрому оседанию крупных пылевых частиц (от 10 мкм и более), в воздухе
производственных помещений преобладают пылевые частицы до 10 мкм,
причем 7090% из них составляют частицы размером до 5 мкм.
Одним из самых распространенных опасных веществ, выделяющихся
при шлифовании, является диоксид кремния (SiO2), поступающий из зоны
резания в виде аэрозолей дезинтеграции и конденсации и составляющий до
70% от общей массы пыли. Диоксид кремния относится к 3 классу
опасности, его ПДК в рабочей зоне составляет 2 мг/м3 [7].
На основании развития техники подачи СОЖ, возможно говорить о
выделении нового функционального действия (свойства) СОЖ –
улавливающего, которое заключается в снижении концентрации вредных
веществ в рабочей зоне оператора станка за счет нейтрализации факела
отходов шлифования и аэрозолей дезинтеграции и конденсации из зоны
резания путем их физического улавливания и отвода технологической
жидкостью.
Численно улавливающее действие СОЖ возможно оценить через
безразмерный коэффициент улавливания µ по формуле:

K
,
ПДК
(1)
где
К – концентрация вредных выбросов в рабочей зоне, мг/м3;
ПДК – предельно допустимая концентрация вредного вещества в рабочей
зоне, мг/м3.
Улавливающее действие СОЖ можно считать удовлетворительным при
значении коэффициента µ1 и чем меньше это значение, тем эффективнее
улавливающее действие СОЖ.
Для теоретического обоснования комбинированного способа были
доработаны следующие математические модели:
1. Математическая модель определения параметров срезаемого слоя
единичным зерном, позволяющая рассчитать максимальные размеры
стружки, за счет чего определить максимальную дисперсность твердых
частиц, формирующих поток шлама, образующийся в зоне резания при
плоском шлифовании.
В модели используются следующие допущения: 1) кинематические
соотношения, касающиеся поперечного сечения стружки, рассматриваются в
одной плоскости (торцовом сечении круга); 2) исходная поверхность детали
гладкая – ее профиль представляет собой горизонтальную прямую линию
(для плоского шлифования).
В шламе после шлифования образцов всех марок сталей присутствуют
стружки следующих типов: широкие длинные; широкие короткие, длинные
тонкие, сферические, бесформенные.
9
Вследствие того, что процесс стружкообразования при шлифовании
протекает под действием больших конечных пластических деформаций, в
условиях высоких температур, больших скоростей деформирования и малой
длительности во времени, состояние обрабатываемого металла приближается
к идеально-пластическому. На основании этого факта принимаем к
рассмотрению стружки шарообразной (глобулической) формы, так как в
этом случае, при движении они будут обладать максимальной энергией и
минимальным лобовым сопротивлением.
Из анализа работ других авторов установлено, что химический состав
шлифуемых марок сталей оказывает влияние на количественный и
качественный состав глобулических стружек. На рисунках 3, 4 приведены
диаграммы среднего диаметра и поверхностной плотности глобул для пяти
исследуемых марок сталей. Установлено, что хром резко увеличивает
диаметр глобул более чем в 3 раза, при этом их количество уменьшается в 6
раз; добавление такого же процентного содержания никеля приводит к
увеличению диаметра глобул – примерно в 3,5 раза, с уменьшением их
количества – более чем в 12 раз; добавление в лигатуру стали марганца
приводит к увеличению среднего диаметра глобулы в 4 раза, при сокращении
их количества в 24 раза; появление 3% никеля с одновременным резким
уменьшением количества углерода в стали (до 1,2 %) увеличивает средний
диаметр глобулы в 5–5,5 раз, их количество уменьшается в 60 раз.
Рисунок 3 - Средний диаметр
глобулических стружек после
шлифования.
Рисунок 4 - Среднее количество
глобулических
стружек
после
шлифования.
Для рассмотренных марок стали по вышеприведенным формулам
рассчитаны температуры плавления и коэффициенты поверхностного
натяжения. На основании вышесказанного, при расчете объема стружки,
вводим коэффициент полостности Кпол, значения которого представлены в
таблице:
10
Показатель
Температура
плавления TL, °C
Коэффициент
поверхностного
натяжения G, Дж/м2
Коэффициент
полостности
стружки, Кпол
Марка стали
40ХН
38ХГН
Величина показателя
45
40Х
12ХН3А
1494,24
1496,91
1496,92
1498,01
1507,06
1291,61
1180,36
1163,73
1127,97
946,79
1,1
3,3
3,8
4,4
5,9
Зная размеры стружки, пересчитываем их на реальный размер шара
глобулярной стружки:
VС 
3
  dСТ
6
 К пол ,
(2)
где
Кпол – коэффициент полостности стружки.
Для стали 45 принимается Кпол = 1,1.
Тогда, учитывая (2.15) диаметр стружки шарообразной формы dСТ равен:
dСТ 
3
6  ПР  Z  2 Rt  t 2 
10 К  К пол
(3)
Полученная математическая модель позволяет рассчитать максимальные
размеры стружки, срезаемой единичным зерном шлифовального круга, за
счет чего определить максимальную дисперсность твердых частиц,
формирующих поток шлама, образующийся в зоне резания при плоском
шлифовании.
Так при шлифовании абразивным кругом 1 250-40-76 25А F40 K6V 35m/с
А3 ГОСТ 52781-2007, R=125 мм, t=0,5 мм, VПР=2 м/мин, z=40 мкм, стали 45,
согласно полученной модели, диаметр стружки шарообразной формы dСТ
срезаемой единичным абразивным зерном составляет 0,1 мм.
В разработанной ранее модели А.В. Тюхта, максимальный диаметр
стружки, срезаемой единичным абразивным зерном, для стали 45 составлял
0,07 мм, что на 30% меньше реального размера стружки, для
высоколегированных сталей данные для расчетов представлены впервые.
2. Математическая модель взаимодействия потока шлама со шторой из
СОЖ, базирующаяся на основных положениях гидродинамики, которая
обеспечивает прогнозирование результатов такого взаимодействия и расчет
эффективной толщины шторы СОЖ.
При расчете использованы следующие допущения: 1) штора СОЖ,
вытекающая из сопла, неразрывна по всей длине, имеет одинаковую
плотность и скорость потока; 2) факел шлама представляет поток частиц с
одинаковой скоростью, но направленных под различными углами к
горизонтальной плоскости; 3) движение частицы шлама в вертикальном
потоке СОЖ равнозамедленное.
11
Рассмотрено движение частицы при попадании в движущийся поток
СОЖ, толщина которого при уменьшении высоты h уменьшается (рисунок 7),
наименьшее торможение испытает частица шлама с углом падения  = min,
т.е: min = 0o.
Так как движение частицы шлама в вертикальном потоке СОЖ
равнозамедленное, то горизонтальная проекция движения частицы:
S Шх
at 2
  СТ  t 
2
(
9)
Скорость частицы шлама рассчитывается по формуле:

3Cx в  L 
 СТ   к 1 

   dСТ  К пол 
Рисунок 6 – Схема формирования ванны из
СОЖ
в рабочей зоне станка
(
10)
Рисунок 7 –
Распределение
скоростей движения
частицы шлама
Опуская промежуточные преобразования, горизонтальная проекция
движения частицы равна:

 3Cx в  L
 
 3Cx в  L




1




1






min
к
min
к
  dСТ  К пол  
   dСТ  К пол   


1


 3Cx в  L
 
 3Cx в  L

2


1

3


d

1
 к СТ 
 

к 

  dСТ  К пол  
   dСТ  К пол  



18


16




2
  dСТ
 К пол  
S Шх 
(
11)
В расчетные зависимости также введен коэффициент Кпол
Для эффективного улавливания факела отходов, толщина шторы из
СОЖ B должна быть больше чем горизонтальная проекция S Шх расстояния,
которое преодолеет частица шлама при взаимодействии со шторой СОЖ, т.е:
B  SШх
12
(
12)
Уравнения (9) – (12) включают в себя следующие параметры: B толщина шторы из СОЖ, м;  - динамическая вязкость жидкости, Па  с ;  кинематическая вязкость жидкости, м2/с;  - плотность частицы, кг/м3; Lрасстояние от зоны обработки до шторы из СОЖ, м;  СТ - скорость частицы
шлама, м/с; t – время, за которое скорость частицы VСТ уменьшится до скорости
струи  min , с; a – ускорение, м/с2; Сх– коэффициент сопротивления воздуха; в
– плотность воздуха, кг/м3.
При шлифованиb абразивным кругом 1 250-40-76 25А F40 K6V 35m/с
А3 ГОСТ 52781-2007 стали 45 плотностью   7900 кг/м3, t = 0,5 мм, VПР = 2
м/мин, z = 40 мкм, расход 5%-ного раствора эмульсола НГЛ-205,
обеспечиваемый гидронасосом станка Q = 45 л/мин, динамическая вязкость
эмульсии   8.9 104 Па  с , кинематическая вязкость эмульсии   106 м2/с,
расстояние от зоны обработки до шторы из СОЖ L = 0,08 м, коэффициент
сопротивления
воздуха
Cx  0, 2 ,
плотность
воздуха
в  1, 29 кг/м ,
3
горизонтальная проекция расстояния, которое преодолеет частица шлама
SШх  1, 2 мм, поэтому для выбранных режимов шлифования, толщину
заградительной шторы из СОЖ необходимо принять большим, чем данное
значение,
которое
должно
быть
обусловлено
конструктивными
соображениями, а также тем, чтобы расход СОЖ не превышал мощность
гидросистемы станка.
Допустимое значение ширины шторы В=1,5 мм.
Таким образом, получена математическая модель взаимодействия потока
шлама со шторой из СОЖ, которая обеспечивает прогнозирование результатов
такого взаимодействия и расчет эффективной толщины шторы СОЖ.
Анализ полученной математической модели показывает, что она
согласуется с моделью определения параметров срезаемого слоя единичным
зерном и на потребную толщину шторы из СОЖ доминирующее влияние
оказывает глубина шлифования.
В третей главе представлено конструктивное решение и технология
изготовления устройства для комбинированной подачи СОЖ методом 3Dпечати, включающая его деталировку и последующую сборку, а также
теоретические рекомендации по настройке данного устройства.
Были
проведены
теоретико-экспериментальные
исследования
эффективности реализации улавливающего действия СОЖ при ее подаче:
13
заградительным, комбинаторным и новым комбинированным способами.
Результаты представлены на рисунке 4. Анализируя полученные данные
можно сделать вывод, что наиболее эффективным, с точки зрения улавливания
и нейтрализации факела отходов шлифования и аэрозолей дезинтеграции и
конденсации из зоны резания, является устройство нового комбинированного
способа подачи СОЖ.
Рисунок 3 - Деталировка устройства для комбинированной подачи СОЖ.
14
Рисунок 4 – Оценка улавливающего действия для различных способов
подачи СОЖ: 1 – заградительный, 2 – комбинаторный, 3 – новый
комбинированный (прогнозируемое значение)
На
основании
результатов
теоретических
исследований,
представленных во 2 главе, были разработаны рекомендации по настройке
установки для комбинированного способа подачи СОЖ при плоском
шлифовании периферией круга:
Таблица 2 - Конструктивные рекомендации по настройке установки
комбинированной подачи СОЖ.
Углы наклона сопел (рисунок 2.4)
сопло №4, сопло №7
70°
сопло №5, сопло №6
75-85°
сопло №1
90-30°
Ширина щели сопла
1,5 мм
Давление гидросистемы (сопла 4-7)
0,3 МПа
Давление гидросистемы (сопла 1, 3)
0,4 МПа
На основании результатов теоретических исследований, был выполнен
расчет годового экономического эффекта внедрения данной установки,
который показал, что срок окупаемости проекта составляет 1 месяц, а
суммарный годовой экономический эффект составит 376 тыс. рублей.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
1. В представленной научно – квалификационной работе изложены
научно обоснованные технические и технологические решения,
направленные на повышение экологичности плоского шлифования
периферией круга за счет совершенствования техники подачи СОЖ,
имеющие существенное значение для машиностроения.
2. Разработан комбинированный способ подачи СОЖ при плоском
шлифовании периферией круга, обеспечивающий формирование в зоне резания
пространственной динамической ванны из СОЖ, повышающий экологичности
обработки до 4 раз и производительность обработки до 1,4 раза.
3. Выделено новое функциональное действие (свойство) СОЖ –
улавливающее, заключающееся в снижении концентрации вредных веществ в
рабочей зоне станка за счет нейтрализации факела отходов шлифования и
аэрозолей дезинтеграции и конденсации из зоны резания путем их
физического улавливания и отвода посредством СОЖ. Предложена методика
15
количественной оценки улавливающего действия СОЖ посредством
безразмерного коэффициента улавливания µ.
4. Уточнена математическая модель интегрального определения
максимальных размеров срезаемой стружки глобоидной формы единичным
абразивным зерном при плоском шлифовании периферией круга путем
введения коэффициента полостности стружки Кпол, учитывающего ее
деформацию и влияние химического состава обрабатываемой стали.
5. Доработана линейная математическая модель взаимодействия
глобоидной частицы шлама со шторой из СОЖ, обеспечивающая расчет
эффективности улавливания шлама при комбинированном способе ее
подачи, путем введения в расчетные зависимости коэффициента полостности
стружки Кпол.
6. Уточнение математических моделей путем введения коэффициента
Кпол позволило теоретически обосновать снижение расхода СОЖ на 24% по
сравнению с комбинаторной техникой ее подачи.
7.
Разработана
конструкция
установки
для
реализации
комбинированного способа подачи СОЖ при плоском шлифовании
периферией круга и предложено технологическое решение по ее
изготовлению
методом
3D-печати.
Предложены
конструктивные
рекомендации по настройке установки с целью обеспечения максимальной
производительности обработки.
8. Выполнен проектный расчет экономической эффективности
внедрения комбинированного способа подачи СОЖ при плоском шлифовании
периферией круга в условиях Технопарка ОГУ имени И.С. Тургенева, срок
окупаемости проекта составляет менее 1 месяца, а годовая экономия до 376,5
тыс. рублей.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
Список публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Модель исследования общих закономерностей комбинированного
упрочнения статико-импульсной обработкой и цементацией/ А.В. Киричек,
Д.Е. Тарасов, Т.В. Митина// Фундаментальные и прикладные проблемы
техники и технологии. - 2013. - №5(301). - С. 88-94
2. Расширение функциональных свойств СОЖ при плоском
шлифовании периферией круга / Ю.В. Василенко, Т.В. Митина, А.В. Тюхта //
Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2014. №6(308). - С. 115-119.
Список публикаций в других изданиях:
3. Василенко, О.А. Математическая визуализация процесса плоского
шлифования с поперечной осцилляцией заготовки / А.В. Воронков, О.А.
Василенко, Т.В. Митина, И.Ф. Шадрин. // Сб. трудов региональной науч.прак. конф. молодых уч. и асп. Научный потенциал Орловщины в
16
модернизации промышленного комплекса малых городов России, Ливенский
филиал ОрелГТУ– Орел: ИПЦ ОрелГТУ, 2010. – С. 19-23.
4. К вопросу о термодинамике процесса плоского шлифования
периферией круга с охлаждением газовой криогенной средой / Ю.Ю.
Руднева, Т.В. Митина, Ю.В. Василенко // Сб. научных трудов
международной научно-технической конференции посвященной 50-летию
кафедры технологии машиностроения ЛГТУ, Фундаментальные и
прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и
металлургии, ЛГТУ-Липецк: ЛГТУ, 2012.-С.283-288.
5. Разработка устройства для реализации комбинированной подачи
СОЖ при плоском шлифовании периферией круга / Ю.В. Василенко, В.Г.
Семенов, А.В. Тюхта, Т.В. Митина // Конструкторско-технологическое
обеспечение качества изделий машиностроения: материалы II региональной
научно-практической конференции г. Ливны, Ливенский филиал
Госуниверситета - УНПК). – Орел: Госуниверситет - УНПК, 2015. – 317 с.,
ил. – С. 91-97. - ISBN 978-5-93932-818-0.
17
18
19
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа