Розробка наукових основ проектування та промислове впровадження теплових энергоприводів імпульсних машин для обробки металів тиском - Автореферат

Державний аерокосмічний університет ім. РОЗРОБКА НАУКОВИХ ОСНОВ ПРОЕКТУВАННЯ ІМПУЛЬСНИХ МАШИН ДЛЯ ОБРОБКИ МЕТАЛІВ ТИСКОМРоботу виконано у Державному аерокосмічному університеті ім. Жуковського “ХАІ”, Міністерство освіти і науки України. Офіційні опоненти: д. т. н., професор МОВШОВИЧ Олександр Якович, Державний науково-дослідний інститут технології машинобудування, заступник директора з НДР; д. т. н., професор РОГАНОВ Лев Леонідович, Донбаська державна машинобудівна академія, зав. лабораторією д. т. н., с. н. с. Захист відбудеться “23” червня 2000 р. о 1400 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.04 у Державному аерокосмічному університеті ім.Завдяки цим якостям імпульсні машини (ІМ) у відносно короткий період знайшли застосування у машинобудівній та металургійній галузях промисловості для виконання операцій різання, брикетування, кування, штампування. “Дослідити термодинамічний цикл, енергетичний і тепловий баланс приводів высокошвидкісних машин імпульсного різання металу, брикетування стружки та видати методичні матеріали для розробки та освоєння обладнання з енергією до 3000 КДЖ”, завдання 09. На основі вивчення умов роботи дослідних зразків ІМ для різання гарячих зливків у МБЛЗ і холодного прокату на міряні заготовки, брикетування стружки та гарячого штампування встановлено вимоги до енергоприводів таких машин. Встановлено залежності швидкості руху робочих частин (штока, корпуса, клапана запірного пристрою) та ККД процесу від конструктивних і керованих параметрів (зазорів, тиску газу у камері, витрачання, швидкості відкриття клапанів). Досліджено процес наповнювання паливною сумішшю камер згоряння ІМ і розроблено математичну модель цього процесу, яка враховує теплообмін суміші зі стінками камери.Основна конструктивна відміна полягає у наявності в енергоприводі ІМ запірного пристрою, який забезпечує аперіодичність і можливість реалізації специфічного циклу, а також у роз?єднанні камери згоряння та циліндра розширення. Вважають, що тиск газу на диференціальну і ущільнювальну поверхні клапана дорівнює тиску в камері згоряння, а тиск на торець клапана - тиску в циліндрі розширення. , (6) де W1, W2, W3 - швидкості штока, корпуса та клапана відповідно; Х1, Х2, Х3 - переміщення цих же елементів; m1, m2, m3 - маси цих елементів; f1 - площина прохідного перерізу перепускного отвору камери згоряння; f2 - площина поперечного перерізу циліндра розширення; fg - площина диференціальної поверхні клапана; FY - площина проекції ущільнювальної поверхні; FP - площина торцевої поверхні клапана, на яку діє рідина; FП - площина торцевої поверхні клапана, на яку діє повітря з порожнини 8; Р1 - тиск газу в камері згоряння; Р2 - тиск газу в циліндрі розширення; Ра - тиск оточуючої сфери; РП - тиск повітря у порожнині 8; РР - тиск рідини у порожнині 1; Ft1 - сила тертя між штоком і корпусом; Ft2 - сила тертя між корпусом і зовнішньою його опорою; FП - зусилля, що розвиває пристрій пружної підвіски корпуса; g - прискорення вільного падіння; j - коефіцієнт, що враховує розташування поздовжньої осі ІМ. Параметри газу у камері згоряння та циліндрі розширення при робочому ході визначають безперервним змінюванням маси газу, і це змінювання підлягає закономірностям термодинаміки тіла змінної маси: ; (7) Ці рівняння дозволяють визначити швидкості та переміщення штока та корпуса ІМ, клапана запірного пристрою, а також тиск і температури газу в камері, циліндрі та порожнинах запірного пристрою.У дисертації вирішено важливу народногосподарську проблему створення нових ресурсозберігаючих машин з імпульсним приводом для здійснення технологічних процесів різання холодного та гарячого прокату, брикетування та пакетування металевих відходів виробництва, штампування та інших процесів обробки металів тиском. На основі розглянутого досвіду застосування ІМ для різання холодного та гарячого металу, пресування стружки з різних металів встановлено можливість істотного енерго-та ресурсозбереження за рахунок зменшення або ліквідації втрат металу при операціях розділення та переробки. Аналіз конструкцій таких машин показує, що основним елементом, який визначає їх експлуатаційні характеристики, є енергопривід, а надійні методики його розрахунків при проектуванні відсутні. Використання оптимізаційної моделі, заснованої на критеріях подібності, дозволяє встановити у загальному вигляді залежності енергосилових характеристик приводів від їх геометричних та інших параметрів, включаючи також параметри паливної суміші та запірного пристрою. Експериментальні дослідження робочого ходу приводу дозволили підтвердити критеріальні залежності, уточнити за допомогою поправкових коефіцієнтів розрахункові залежності змінювання енергосилових параметрів.

Основний зміст роботи