LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розробка струменеформуючих пристроїв для розрізання матеріалів легкої промисловості гідро- та гідроабразивним струменем

сопла; hпр – глибина проникнення струменя в матеріал на першому етапі; ур – границя міцності при розтягу; L – відстань від сопла до контактної площини; Lп – довжина початкової ділянки струменя; і – безрозмірні параметри (, ); лf – коефіцієнт гідравлічного опору.

Змінюючи величину тиску робочої рідини або периметр сопла, тобто змінюючи величину енергії, що подається на одиницю поверхні матеріалу, можна у кожному конкретному випадку розрахувати тривалість обробки різних матеріалів, а, отже, і продуктивність гідроустановки.

При гідроабразивному розрізанні, як і при гідрорізанні, використовується енергія високошвидкісного струменя рідини, але фізична суть цих процесів різна.

При формуванні різального гідроабразивного струменя відбувається складна взаємодія двох середовищ, в результаті якої енергія струменя йде на розгін абразиву. Струменеформуючий пристрій працює таким чином (рис. 1). Рідина високого тиску 1 подається до сопла 2 і витікає з














Рис. 1. Схема утворення гідроабразивного струменю

надзвуковою швидкістю. Проходячи через змішувальну камеру 3, струмінь рідини захоплює частинки абразиву 4 і разом з ними поступає в канал прискорюючого насадка 6, де відбувається розгін абразивних части-нок і формування гідроабразивного струменя. При побудові моделі процесу формування різального гідро-абразивного струменя вважали, що елемент абразиву 5 масою dma, потрапляючи в змішувальну камеру 3, захоплюється в ній елементом струменя рідини 8 масою dmр, утворюючи при цьому елемент гідро-

абразивного струменя 7 масою (dma + dmр), що рухається зі швидкістю v. Згідно закону збереження кількості руху:

, (2)


де vp – швидкість струменя рідини; va – швидкість абразиву.

Приймаючи ряд умов і припущень, отримали залежність потужності гідроабразивного струменя від конструктивних та технологічних параметрів струменеформуючого пристрою:

, (3)


де fр – площа перетину струменя рідині; рр – тиск рідини до струменеформуючого сопла; с – густина рідини; Ма – масова витрата абразиву.

Враховуючи відому формулу Верещагіна Л.Ф. можна стверджувати, що потужність гідроабразивного струменя прямо пропорційна швидкості руху рідинної і твердої фаз струменя. Проте для побудови математичної моделі формування різального гідроабразивного струменя і обґрунтування деяких припущень, було визначено ступінь впливу на процес руйнування матеріалу рідинної та абразивної складової через дослідження енергетичних параметрів струменів (рис.2). Пристрій складався з контактної площини 1, на яку діяв струмінь, важеля 2, пружного елементу 3 з тензодатчиками 4, тензопідсилювача 5 та реєструючого самописного приладу 6.












Рис. 2. Схема експериментального стенду для визначення енергетичних параметрів струменів.

При незмінних початкових пара-метрах вимірювалися величини сил дії на матеріал двох струме-нів. Враховуючи площу контак-ту, побудована залежність тиску гідро- (1) і гідроабразивного струменя (2) на перешкоду від довжини прискорюючого насадка (рис. 3).

Вплив кожної складової двофаз-ного потоку на розрізання матеріалів визначено шляхом

вимірювання видаленої маси матеріалу високо-швидкісним струменем рідини (1) і гідроабразивним струменем (2) (рис. 4).








Рис. 3. Залежність тиску струменя на перешкоду від довжини каналу: 1- гідрострумінь; 2- гідроабразив- ний струмінь.











Рис. 4. Залежність маси видаленого матеріалу від довжини каналу: 1- гідрострумінь; 2- гідроабразивний струмінь.


Отримані результати свідчать, що при значно більшому тиску гідроструменя на матеріал, видалена маса матеріалу гідроабразивним способом перевищувала цей показник при гідрорізанні в декілька разів. Розглядаючи процес формування гідроабразивного струменя припускали, що його енергія, ріжучі властивості і, зрештою, продуктивність різання повинні в значній мірі залежати від витрати і тиску (швидкості витоку) робочої рідини, витрати і розмірів частинок вживаного абразиву, діаметру і довжини каналу прискорюючого насадка. Для визначення ступеня впливу на процес кожного з перерахованих чинників та обґрунтування подальшого використання їх в математичній моделі, що розроблялась, були проведені експериментальні дослідження. Безпосереднє вимірювання швидкості струменя представляє певну складність, тому за його енергетичну характеристику, що однозначно залежить від швидкості, була прийнята інтенсивність різання, тобто маса матеріалу, що руйнується в одиницю часу , де – маса зруйнованого матеріалу за час дії струменя . Результати експерименту приведені на рис. 5.

Аналіз результатів показав, що на деякому інтервалі (5



























Рис. 5. Залежність інтенсив- ності видалення матеріалу від довжини прискорюючо- го каналу. 1- гідрострумінь; 2-гідроабразивний струмінь.

і, отже, різниця швидкостей струменя і абразивних частинок зростають. Тому для їх вирівнювання потрібно більше часу і більша довжина насадка.

Дані результатів проведених експериментів по визначенню енергетич-них властивостей гідро- і гідроабразив-ного струменів дозволили встановити, що впливом рідинної складової на процес руйнування матеріалу гідроабразивним способом можна знехтувати. Енергія гідроструменя витрачається на розгін абразивних частинок, винесення продуктів руйнування із зони різання і тому не враховується в подальших аналітичних дослідженнях процесу формування різальних властивостей гідроабразивного струменя.


Третій розділ присвячено аналітичному дослідженню формування гідроабразивного струменя. Як було визначено в постановочних експериментах, окрім вже названих факторів на енергетичні параметри високошвидкісного гідроабразивного струменя впливають також умови взаємодії абразивних частинок з гідроструменем на початковому етапі, а саме кут підведення твердої фази до входу в канал прискорюючого насадка і інтенсивність закручування абразивних частинок в обертально-поступальному русі. Тому при аналітичному дослідженні формування високошвидкісного двофазного потоку