Розробка струменеформуючих пристроїв для розрізання матеріалів легкої промисловості гідро – та гідроабразивним струменем - Автореферат

Розробка струменеформуючих пристроїв для розрізання матеріалів легкої промисловості гідро - та гідроабразивним струменемОдними з найбільш ефективних методів різання матеріалів є різання високошвидкісним струменем рідини та струменем рідини, що містить абразив. Відомі конструкції робочих органів, що формують високошвидкісний різальний струмінь, не забезпечують ефективного використання енергії потоку при зміні режимів розкрою матеріалів легкої промисловості. Для досягнення мети дослідження були поставлені такі задачі: - узагальнити науково-технічну інформацію в області розрізання листових та рулонних матеріалів, сформулювати вихідні вимоги до конструктивних та технологічних параметрів устаткування для розрізання нових матеріалів легкої промисловості гідро та гідроабразивним струменем; провести експериментальне дослідження процесу розрізання матеріалів легкої промисловості гідро і гідроабразивним струменем з метою перевірки адекватності математичних моделей та виявлення ступеня впливу конструктивних і технологічних параметрів на процес різання; розробити практичні рекомендації щодо проектування струменеформуючих робочих органів устаткування для розкрою матеріалів легкої промисловості гідро та гідроабразивним способом.Приймаючи припущення, та зводячи задачу на першій стадії до визначення глибини проникнення струменя в матеріал через стиск поверхні пружного напівпростору, та знаходячи еквівалентну гідродинамічну силу, що руйнує матеріал, на другому етапі, а також враховуючи втрати тиску струменя на тертя об бічні стінки вирізу, визначили швидкість подачі V матеріалу товщиною h при його повному прорізанні: , (1) де Rc - радіус каналу струменеформуючого сопла; t - час проникнення струменя в матеріал на першому та другому етапах; ср - густина робочої рідини; р1 - динамічний тиск струменя на виході з 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. При побудові моделі процесу формування різального гідроабразивного струменя вважали, що елемент абразиву 5 масою dma, потрапляючи в змішувальну камеру 3, захоплюється в ній елементом струменя рідини 8 масою dmp, утворюючи при цьому елемент гідроабразивного струменя 7 масою (dma dmp), що рухається зі швидкістю v. Приймаючи ряд умов і припущень, отримали залежність потужності гідроабразивного струменя від конструктивних та технологічних параметрів струменеформуючого пристрою: , (3) де fp - площа перетину струменя рідині; рр - тиск рідини до струменеформуючого сопла; с - густина рідини; Ма - масова витрата абразиву. 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. 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 .Вирішено важливу науково-технічну задачу - удосконалено існуючі та розроблено нові робочі органи устаткування для розрізання гідро та гідроабразивним струменем матеріалів легкої промисловості зі специфічними фізико-механічнимим властивостями. Розроблено математичну модель взаємодії високошвидкісного струменя рідини з розрізаємим матеріалом, яка встановлює взаємозвязок конструктивних параметрів робочого органу гідрорізного устаткування з величиною подачі матеріалу при повному його прорізанні. Доведено, що подача матеріалу залежить від тиску робочої рідини, діаметра сопла, відстані від сопла до матеріалу, кута нахилу струменя до матеріалу. Для розрізання матеріалів легкої промисловості доцільно використовувати гідрорізне устаткування з такими параметрами: тиск робочої рідини в системі 100 - 200 МПА, діаметр струменеформуючого сопла 0,13 - 0,15 мм, відстань від зрізу сопла до матеріалу 3 - 7 мм, кут нахилу високошвидкісного струменя до матеріалу 90о.

Основний зміст роботи