Актуальність і цілі. Методи дрібоструминного обробки різних поверхонь набули широкого поширення в машинобудуванні. Конструкції пристроїв для їх реалізації регулярно удосконалюються і модернізуються, часто це призводить до зміни фізичних параметрів процесу обробки (кута атаки факела дробу, швидкості дробу, температури і т.д.). У зв'язку з цим існуючі розрахункові методики не можуть бути застосовані для оцінки параметрів впливу дроби як технологічної гранульованої середовища на оброблювану поверхню при проектуванні технологічного обладнання. Зокрема, відсутні методики прогнозування результатів обробки для такого вдосконаленого методу дрібоструминного обробки, як імпульсна дробеструйная обробка. Матеріали та методи. Дані для проведення аналізу динаміки руху одиничної дробу в процесі імпульсної дрібоструминного обробки внутрішньої поверхні корпусних і ємнісних деталей отримані за допомогою вимірювального контролю: твердість внутрішньої поверхні об'єкта дослідження (балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73), шорсткість поверхні після обробки була виміряна на зразках «свідках» фізичної моделі (сталевий балон для повітря 10-200У ГОСТ 949 -73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л) з привареними сполучними фланцями і отворами для кріплення зразків-свідків всередині балона). Значення ефективної швидкості взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу V еф для різних частин балона визначені на основі аналізу масивів чисельних даних, отримані в результаті САЕ-моделювання налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (V = 10 л, O140, L = 900). Для спрощення аналізу процесу формування шорсткості поверхні методом імпульсної дрібоструминного обробки і з урахуванням того, що частинки дробу в процесі взаємодії набувають форму сфери, далі прийняті наступні допущення: форма дробу сфера, діаметр дробу (D) 1 мм. Результати. Для виділених частин балона розраховані значення діаметра d і глибини h пластичного відбитка, отримані після удару дробом O1мм (горловина: d = 110,45 мкм, h = 3,05 мкм; циліндрична частина: d = 23,39 мкм, h = 0 , 14 мкм; дно: d = 39,99, мкм, h = 0,4 мкм). На основі отриманих даних розраховані критичні значення параметра шорсткості (Ra кр) внутрішньої поверхні горловини (1,16 мкм), циліндричної частини (0,05 мкм) і днища (0,15 мкм) розглянутого газового балона для повітря 10-200У ГОСТ 949- 73 після пульсуючою дрібоструминного обробки. Висновки. Зіставлення результатів аналітичних розрахунків і фізичного експерименту з урахуванням ряду припущень і спрощень показало достатню узгодженість результатів (відносно невеликий розкид значень параметра шорсткості внутрішньої поверхні), що підтверджує значення дисперсії адекватності S 2a = 0,19. Нерівномірне похибка передбачення по довжині балона пояснюється різницею в кутах контакту циліндричної частини і дна з горловиною. Таким чином, запропонована методика дозволяє з достатньою для виробничих цілей точністю прогнозувати результати підготовки внутрішніх поверхонь посудин під тиском.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Тразанов Олександр Вікторович, Таранцева Клара Рустемовна, Зверовщіков Олександр Євгенович


AN ANALYSIS OF THE UNIT FRACTION MOTION DYNAMICS IN THE PROCESS OF PULSE SHOT BLASTING OF THE INTERNAL SURFACE OF BASIC AND CAPACITIVE PARTS

Background. Methods of blasting of various surfaces are widely used in mechanical engineering. The designs of devices for their implementation are regularly improved and modernized, often this leads to a change in the physical parameters of the treatment process (angle of attack of the shot torch, shot speed, temperature, etc.). In this regard, the existing calculation methods can not be used to estimate the parameters of the impact of the shot, as a technological granular medium, on the surface to be treated during the design of process equipment. In particular, there are no methods for predicting the processing results for such an improved method of shot blasting, such as pulse shot blasting. Materials and methods. The data for analyzing the dynamics of a single shot in the process of pulsed shot blasting of the inner surface of body and capacitive parts were obtained by means of measuring control: the hardness of the inner surface of the object of study (air cylinder 10- 200U GOST 949-73), the surface roughness after processing was measured on samples "Witnesses" of the physical model (steel cylinder for air 10-200U GOST 949-73 (diameter 140 mm, length 900 mm, volume 10 l) with welded connecting flanges and holes and for mounting specimens of witnesses inside the cylinder). Values ​​of the effective interaction rate of a single fraction with the surface of the material Veff, for different parts of the cylinder, determined on the basis of analysis of arrays of numerical data obtained as a result of CAE modeling set-up for processing the inner surface of an air cylinder 10-200U GOST 949-73 (V = 10l, O140, L = 900). To simplify the analysis of the process of surface roughness formation by the method of pulsed shot blasting and taking into account the fact that fractional particles in the process of interaction take the form of a sphere, the following assumptions are made: the fractional shape is a sphere, the fractional diameter (D) is 1 mm. Results. For the selected parts of the balloon, the values ​​of the diameter d and the depth h of the plastic imprint obtained after a single shot with a O1mm shot (throat: d = 110.45? M, h = 3.05? M; cylindrical part: d = 23.39? m, h = 0, 14? m; bottom: d = 39.99,? m, h = 0.4? m). Based on the data obtained, the critical values ​​of the roughness parameter (Racr) of the inner surface of the neck (1.16 μm), the cylindrical part (0.05 μm) and the bottom (0.15 μm) of the considered gas cylinder for air 10 -200U GOST 949-73 are calculated after pulsating shot blasting. Conclusions. The comparison of the results of analytical calculations and the physical experiment, taking into account a number of assumptions and simplifications, has showed sufficient consistency of the results (relatively small variation in the roughness parameter of the inner surface), which confirms the value of the variance of adequacy S2a = 0.19. The uneven prediction error along the length of the cylinder is explained by the difference in the contact angles of the cylindrical part and the bottom with the throat. Thus, the proposed method allows with sufficient accuracy for production purposes to predict the results of preparing the internal surfaces of pressure vessels.


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Известия вищих навчальних закладів. Поволзький регіон. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз динаміки РУХУ одиничних ДРОБІ В ПРОЦЕСІ імпульсних дробеструйной обробки ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ КОРПУСНИХ І ємнісного ДЕТАЛЕЙ'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз динаміки РУХУ одиничних ДРОБІ В ПРОЦЕСІ імпульсних дробеструйной обробки ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ КОРПУСНИХ І ємнісного ДЕТАЛЕЙ»

    ?УДК 621.7

    DOI 10.21685 / 2072-3059-2019-3-8

    А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева, А. Е. Зверовщіков

    Аналіз динаміки РУХУ одиничних ДРОБІ В ПРОЦЕСІ імпульсних дробеструйной обробки ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ КОРПУСНИХ І ємнісного ДЕТАЛЕЙ

    анотація.

    Актуальність і цілі. Методи дрібоструминного обробки різних поверхонь набули широкого поширення в машинобудуванні. Конструкції пристроїв для їх реалізації регулярно удосконалюються і модернізуються, часто це призводить до зміни фізичних параметрів процесу обробки (кута атаки факела дробу, швидкості дробу, температури і т.д.). У зв'язку з цим існуючі розрахункові методики не можуть бути застосовані для оцінки параметрів впливу дроби як технологічної гранульованої середовища на оброблювану поверхню при проектуванні технологічного обладнання. Зокрема, відсутні методики прогнозування результатів обробки для такого вдосконаленого методу дрібоструминного обробки, як імпульсна дробеструйная обробка.

    Матеріали та методи. Дані для проведення аналізу динаміки руху одиничної дробу в процесі імпульсної дрібоструминного обробки внутрішньої поверхні корпусних і ємнісних деталей отримані за допомогою вимірювального контролю: твердість внутрішньої поверхні об'єкта дослідження (балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73), шорсткість поверхні після обробки була виміряна на зразках «свідках» фізичної моделі (сталевий балон для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л) з привареними сполучними фланцями і отворами для кріплення зразків-свідків всередині балона). Значення ефективної швидкості взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу? Еф для різних частин балона визначені на основі аналізу масивів чисельних даних, отримані в результаті САЕ-моделюється-вання налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (V = 10 л, 0140, Ь = 900). Для спрощення аналізу процесу формування шорсткості поверхні методом імпульсної дрібоструминного обробки і з урахуванням того, що частинки дробу в процесі взаємодії набувають форму сфери, далі прийняті наступні допущення: форма дроби - сфера, діаметр дробу (В) - 1 мм.

    Результати. Для виділених частин балона розраховані значення діаметра е і глибини І пластичного відбитка, отримані після удару дробом 01мм (горловина: е = 110,45 мкм, І = 3,05 мкм; циліндрична частина: е = 23,39 мкм, І = 0 , 14 мкм; дно: е = 39,99, мкм, І = 0,4 мкм). На основі отриманих даних розраховані критичні значення параметра шорсткості (Яакр) внутрішньої поверхні горловини (1,16 мкм), циліндричної частини (0,05 мкм) і днища (0,15 мкм) розглянутого газового балона для

    © Тразанов А. В., Таранцева К. Р., Зверовщіков А. Е., 2019. Дана стаття доступна за умовами всесвітньої ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.Org/licenses/by/4.0/) , яка дає дозвіл на необмежене використання, копіювання на будь-які носії за умови вказівки авторства, джерела і посилання на ліцензію Creative Commons, а також змін, якщо такі мають місце.

    повітря 10-200У ГОСТ 949-73 після пульсуючою дрібоструминного обробки.

    Висновки. Зіставлення результатів аналітичних розрахунків і фізичного експерименту з урахуванням ряду припущень і спрощень показало достатню узгодженість результатів (відносно невеликий розкид значень параметра шорсткості внутрішньої поверхні), що підтверджує значення дисперсії адекватності S2a = 0,19. Нерівномірне похибка передбачення по довжині балона пояснюється різницею в кутах контакту циліндричної частини і дна з горловиною. Таким чином, запропонована методика дозволяє з достатньою для виробничих цілей точністю прогнозувати результати підготовки внутрішніх поверхонь посудин під тиском.

    Ключові слова: обробка внутрішньої поверхні, імпульсна дробеструйная очищення, одинична дріб, динаміка дроби.

    A. V. Trazanov, K. R Tarantseva, A. E. Zverovshchikov

    AN ANALYSIS OF THE UNIT FRACTION MOTION DYNAMICS IN THE PROCESS OF PULSE SHOT BLASTING OF THE INTERNAL SURFACE OF BASIC AND CAPACITIVE PARTS

    Abstract.

    Background. Methods of blasting of various surfaces are widely used in mechanical engineering. The designs of devices for their implementation are regularly improved and modernized, often this leads to a change in the physical parameters of the treatment process (angle of attack of the shot torch, shot speed, temperature, etc.). In this regard, the existing calculation methods can not be used to estimate the parameters of the impact of the shot, as a technological granular medium, on the surface to be treated during the design of process equipment. In particular, there are no methods for predicting the processing results for such an improved method of shot blasting, such as pulse shot blasting.

    Materials and methods. The data for analyzing the dynamics of a single shot in the process of pulsed shot blasting of the inner surface of body and capacitive parts were obtained by means of measuring control: the hardness of the inner surface of the object of study (air cylinder 10- 200U GOST 949-73), the surface roughness after processing was measured on samples "Witnesses" of the physical model (steel cylinder for air 10-200U GOST 949-73 (diameter 140 mm, length 900 mm, volume 10 l) with welded connecting flanges and holes and for mounting specimens of witnesses inside the cylinder). Values ​​of the effective interaction rate of a single fraction with the surface of the material Veff, for different parts of the cylinder, determined on the basis of analysis of arrays of numerical data obtained as a result of CAE modeling set-up for processing the inner surface of an air cylinder 10-200U GOST 949-73 (V = 10l, 0140, L = 900). To simplify the analysis of the process of surface roughness formation by the method of pulsed shot blasting and taking into account the fact that fractional particles in the process of interaction take the form of a sphere, the following assumptions are made: the fractional shape is a sphere, the fractional diameter (D) is 1 mm.

    Results. For the selected parts of the balloon, the values ​​of the diameter d and the depth h of the plastic imprint obtained after a single shot with a 01mm shot (throat: d = 110.45 ^ m, h = 3.05 ^ m; cylindrical part: d = 23.39 ^ m, h = 0, 14 ^ m; bottom: d = 39.99, ^ m, h = 0.4 ^ m). Based on the data obtained, the critical values ​​of the roughness parameter (Racr) of the inner surface of the neck (1.16 ^ m), the cylindri-

    cal part (0.05 ЦТ) and the bottom (0.15 ЦТ) of the considered gas cylinder for air 10-200U GOST 949-73 are calculated after pulsating shot blasting.

    Conclusions. The comparison of the results of analytical calculations and the physical experiment, taking into account a number of assumptions and simplifications, has showed sufficient consistency of the results (relatively small variation in the roughness parameter of the inner surface), which confirms the value of the variance of adequacy S2a = 0.19. The uneven prediction error along the length of the cylinder is explained by the difference in the contact angles of the cylindrical part and the bottom with the throat. Thus, the proposed method allows with sufficient accuracy for production purposes to predict the results of preparing the internal surfaces of pressure vessels.

    Keywords: internal surface treatment, pulse shot blasting, unit fraction, fraction dynamics.

    Вступ

    Методи дрібоструминного обробки різних поверхонь набули широкого поширення в машинобудуванні. Конструкції пристроїв для їх реалізації регулярно удосконалюються і модернізуються, часто це призводить до зміни фізичних параметрів процесу обробки (кута атаки факела дробу, швидкості дробу, температури і т.д.). У зв'язку з цим існуючі розрахункові методики не можуть бути застосовані для оцінки параметрів впливу дроби як технологічної гранульованої середовища на оброблювану поверхню при проектуванні технологічного обладнання. Зокрема, відсутні методики прогнозування результатів обробки для такого вдосконаленого методу дрібоструминного обробки, як імпульсна дробеструйная обробка [1].

    В даний час для аналізу динамічних процесів активно застосовуються різні методи САЕ-моделювання, зокрема, в середовищі SolidWorks. Реалізація даних методів на практиці вимагає обгрунтованого вибору ефективних моделей динаміки середовища; використання надійних експериментальних даних з механіки процесів взаємодії частинок в середовищі; експериментально обґрунтованих правил моделювання на основі умов подібності [2]. При цьому більшість середовищ моделювання динамічних процесів не надають доступу для аналізу і редагування застосовуються для розрахунків математичних апаратів, хоча і дозволяють отримувати достатньо адекватні результати розрахунку в більшості приватних випадків. Однак для підтвердження адекватності результатів розрахунків, отриманих чисельними методами при аналізі нових процесів, потрібне проведення фізичних експериментальних досліджень і, при можливості, аналітичний опис динаміки процесу.

    Раніше була показана ефективність імпульсної дрібоструминного обробки внутрішньої поверхні корпусних і ємнісних деталей в порівнянні зі звичайним методом дробеструйной очищення [3-6]. Показано, що більш висока чистота обробки поверхні за допомогою запропонованого методу обумовлена ​​використанням однієї і тієї ж дробу і її поступовим подрібненням в процесі роботи. Шляхом фізичного і чисельного експерименту було підтверджено, що поліпшення якості поверхні досягається створенням вихрових потоків всередині вироби, що збільшують площу контакту і розширюють можливий діапазон кутів атаки газоабразівного потоку на оброблювану поверхню.

    Моделювання руху потоку частинок у внутрішньому обсязі ємності

    Для спрощення аналізу процесу формування шорсткості поверхні методом імпульсної дрібоструминного обробки і з урахуванням того, що частинки дробу в процесі взаємодії набувають форму сфери, далі прийняті наступні допущення: форма дроби - сфера, діаметр дробу (D) - 1 мм.

    Згідно [1] діаметр d і глибина h пластичного відбитка визначаються наступним чином:

    d =

    DEu v 0,1 # d;

    (1)

    h =

    dl 4D

    (2)

    де Eu - енергія удару одиничної дробу; HD - динамічна твердість матеріалу деталі, що визначається відношенням енергії удару одиничної дробу до обсягу витісненого їй матеріалу (приймається HD = 1,7НВ, значення параметра твердості виберемо відповідно до залежності зміни твердості матеріалу внутрішньої поверхні балона (рис. 1)).

    HRC W 30 20 10

    Ж

    ->

    Про

    дно

    051

    11 1, м

    ГорлоЬіна

    Мал. 1. Залежність твердості внутрішньої поверхні балона (HRCЕ) по довжині (/) від дна до горловини балона 10-200У ГОСТ 949-73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л)

    Енергія удару одиничної дробу дорівнює:

    2

    mV "

    F =-

    ^ u

    еф

    2

    (3)

    де m - маса одиничної дробу, г; Vеф - ефективна швидкість взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу, м / с. Маса одиничної дробу:

    m =

    4nR3pg

    (4)

    3

    де Я - радіус одиничної дробу, для прийнятої дробу, Я = 0,0005М (0,5 мм); рд - щільність матеріалу дробу, відповідно, для дробу сталевий

    рд > 7,2 г / см3 (рд > 7200 кг Євро / м3).

    Ефективна швидкість взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу розраховується як

    ^ Ф = кеф Я ю > (5)

    де кеф - коефіцієнт ефективної швидкості; Я - шлях, прохідний одиничної дробом в процесі роботи і залежить від габаритних розмірів оброблюваного балона, м; ю - частота подачі імпульсу стисненого повітря всередину балона в процесі обробки пропонованим методом, з-1.

    Для дробеструйной обробки коефіцієнт ефективної швидкості повинен враховувати: вплив сусідніх дробинок (кд), втрати енергії в потоці

    дробу (КВЗ), втрати енергії на тертя (КТР) і корисну роботу (А) на взаємодію з поверхнею матеріалу. Визначення даних коефіцієнтів вимагає додаткових значних досліджень, що ускладнить первинне завдання дослідження.

    Для спрощення даного аналізу приймемо гіпотезу, що ефективна швидкість взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу балона з урахуванням впливу взаємодії дробин статистично достовірно визначається засобами САЕ моделювання як середнє значення швидкості кожної розраховується одиничної дробу. Середнє значення швидкості дробу визначимо з розрахунку швидкостей 22 дробин по осі У моделі налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (рис. 2).

    Мал. 2. Модель налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л)

    Після перетворень функцій (1) і (2) в загальному вигляді отримаємо

    \ К1ф S 2ю2рд

    = 2,55Д4 ^ -, (6)

    Hd

    = 1,14Rkеф SJJPd • (7)

    D

    З залежностей (6) і (7) можна зробити висновок, що зі зменшенням частоти подачі дробу і з стиранням дробу в процесі роботи розміри одиничного відбитка зменшуються. Це необхідно враховувати при визначенні режимів і параметрів при імпульсної дробеструйной обробці.

    Для оцінки довільної кількості у повітряних ударів в один відбиток е у скористаємося дослідженнями [7]:

    dj = d (1 + K In j),

    (8)

    де yoу - діаметр відбитка після у повторних ударів; К - коефіцієнт,

    залежить від твердості оброблюваного матеріалу і швидкості зіткнення дроби.

    Основним фактором, що впливає на коефіцієнт К, для даного випадку буде твердість матеріалу (рис. 1), так як вона буде змінюватися значніше швидкості зіткнення дробу. Виберемо наступні значення коефіцієнта К згідно [8]: для горловини К = 0,21, для циліндричної частини К = 0,4, для дна К = 0,25.

    Для оцінки зміна глибини відбитка Н при довільному числі у повітряних ударів в один відбиток Ну скористаємося залежністю [7]:

    hj = h (1 + K In j) 2.

    (9)

    Згідно з результатами САЕ-моделювання налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (рис. 2) отримано наступний розподіл швидкостей по довжині внутрішніх поверхонь балона (рис. 3).

    Мал. 3. Результат розрахунку середньої швидкості 22 частинок по осі Y моделі налагодження для обробки внутрішньої поверхні балона для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 в середовищі Solidwork Flow SimulatioN

    У табл. 1 для різних частин балона представлені значення ефективної швидкості взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу Уеф, певні на основі аналізу отриманих масивів чисельних даних, а також значення діаметра d і глибини h пластичного відбитка, отримані після удару дробом діаметром 1 мм, розраховані аналітично по залежностям (1) і (2).

    На рис. 4 і 5 відповідно представлені значення діаметра d і глибини h пластичного відбитка на поверхні матеріалу в результаті мно-

    гократних ударів одиничної дробом (/ = 10), розраховані по залежностях (8) і (9).

    Таблиця 1

    Значення ефективної швидкості взаємодії одиничної дробу з поверхнею матеріалу Vеф діаметра d і глибини h пластичного відбитка для різних частин внутрішньої поверхні газового балона 10-200У ГОСТ 949-73

    Горловина Цилиндрическая частина Днище

    V>4, М / С 3 2,3 2,1

    h, мкм 3,05 0,14 0,4

    d, мкм 110,45 23,39 39,99

    j, шт

    Мал. 4. Зміна діаметру d (м) пластичного відбитка в різних зонах внутрішньої поверхні балона в залежності від числа ударів дробом

    Аналіз отриманих залежностей дозволяє припустити, що шорсткість поверхні формується головним чином на початкових етапах обробки, подальша обробка при досягненні встановленого параметра шорсткості (Яaуст) змінює даний параметр незначно і

    призводить лише до наклепу поверхневого шару.

    Згідно [1] сталий параметр шорсткості (Яaуст) можна

    визначити наступним чином:

    RayCT = 0,03.

    hmaxd ^ од

    R 2

    2,

    од (10)

    де hmаx - найбільша глибина відбитка одиничної дробу на заданій площі вироби після імпульсної дрібоструминного обробки потоком дробу; ^ Д - одиниця довжини нормального перетину виробу.

    0,0000050 0,0000045 0,0000040 0,0000035 0,0000030 0,0000025 0,0000020 0,0000015 0,0000010 0,0000005 0,0000000

    -горловина

    -циліндрична частина -дно

    10

    Мал. 5. Вплив повітряних ударів дробу на глибину Н (м) пластичного відбитка в різних зонах внутрішньої поверхні балона

    Для врахування значної динамічної зміни кута атаки кожного дробу в потоці введемо поправочний коефіцієнт до ^ 1, що враховує кут атаки одиничної дробу а.

    Після проведених перетворень отримаємо очікуване розподіл усталеною шорсткості внутрішньої поверхні по довжині балона:

    Ravrr = 0Д2? Еф kRaS ю.

    | • вуст

    V

    Rlegp

    едкд

    H

    (11)

    D

    Зіставлення результатів розрахунків, отриманих за формулою (12) і з результатами фізичного моделювання, представлено на рис. 6.

    Фізичне моделювання проводилися на сталевому балоні для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л) з привареними сполучними фланцями і отворами для кріплення зразків свідків всередині балона (рис. 7).

    У промислових випробуваннях в якості контрольних зразків виступили сталеві балони для газів об'ємом (у) 10 л, діаметром (е) 140 мм, довжиною (I) 900 мм ГОСТ 949. Випробування проводилися в цехових умовах (температура повітря 19-21 ° С, відносна вологість 40-60%), при очищенні використовувалася дріб сталева ГОСТ 11964-81 (yoт1П = 0,7 мм, yoтах = 1,0 мм).

    Рухи дробу сталевий (yoт1П = 0,7 мм, yoтах = 1,0 мм) всередині газових балонів розраховане для наступних параметрів процесу: тиск живильної мережі 0,6 ... 1 МПа; температура повітря відповідно до категорії розміщення УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 (район з помірним і холодним кліматом) +1 ... +35 ° С; періодичність подання порції повітря в балон 0,5-15 с (технічні характеристики Пневмоапаратура).

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    1,40 1,20 1,00 0,80

    S

    5 0,60

    га

    Про.

    0,40 0,20 0,00

    -0,20

    Ra (аналітичний розрахунок) Ra (експеримент)

    Довжина балона, м

    Мал. 6. Зміна шорсткості внутрішньої поверхні (Яа) по довжині балона при аналітичному розрахунку і фізичному моделюванні

    Мал. 7. Фізична модель для проведення експерименту на балоні для повітря 10-200У ГОСТ 949-73 (діаметр 140 мм, довжина 900 мм, обсяг 10 л): 1 - горловина з фланцем; 2 - дно з фланцем; 3 - пластина; 4 - болт М6 * 35; 5 - гвинт М6 * 25; 6 - гайка М12; 7 - шайба пружинна 6 ГОСТ 6402-70; 8 - шайба А.6 ГОСТ 11371-78

    Експериментальні дослідження очищення внутрішньої поверхні

    Дослідження проводилися на стенді очищення внутрішньої поверхні балона / С5'80 +180 (Італія) і стенді для очищення внутрішньої поверхні балонів ПКТБА-СОМ (Росія). Енергоносій - джерело стисненого повітря тиском 0,6 МПа класу чистоти не груба 12 по ГОСТ 17433-80.

    Балон з дробом встановлювався вертикально, горловиною вниз, відповідно до визначених раніше технологічними налагодженнями [2-4]. Потік повітря, що рухається по спіралі уздовж циліндричної частини балона, захоплював за собою дріб і передавав їй заряд кінетичної енергії. Потік дробу при наголосу про внутрішню поверхню здійснював роботу по зняттю поверхневого шару матеріалу зі стінок балона. При досягненні дробом верхньої точки балона подача стисненого повітря припинялася. Частинки дробу під дією сили тяжіння, що переходить з кінетичної в потенційну енергію, опадали в нижню частину балона. Далі процес обробки повторювався до досягнення необхідної шорсткості поверхні.

    Для оцінки ефекту очищення внутрішньої поверхні балонів високого тиску пульсуючим потоком дробу застосовувався метод контролю відповідно до ГОСТ Р ЕН 13018-20 і РД 34.10.130-96 та оцінка шорсткості і твердості поверхні.

    Для огляду внутрішньої поверхні використовувався гнучкий керований відеоскоп] Рго'е ЕХ, що має поле огляду 60 ° з глибиною поля зору 15-100 мм і дозволом сенсора 640 х 480 точок на дюйм.

    Для вимірювання шорсткості поверхні використовувався «Сейтронік ПШ8-4 (С.С.)».

    На підставі проведених досліджень отримані критичні значення параметра шорсткості (Яакр) для внутрішньої поверхні горловини, циліндричної частини і днища газового балона (табл. 2).

    Таблиця 2

    Критичні значення параметра шорсткості (Яакр) внутрішньої поверхні горловини, циліндричної частини і днища газового балона 10-200У ГОСТ 949-73

    Горловина Цилиндрическая частина Днище

    RaKP (аналітичний розрахунок), мкм 1,16 0,05 0,15

    RaKP (експеримент), мкм 0,16 0,04 0,10

    висновок

    Зіставлення результатів аналітичних розрахунків і фізичного експерименту з урахуванням ряду наведених вище припущень і спрощень показало достатню узгодженість результатів (відносно невеликий розкид значень параметра шорсткості внутрішньої поверхні), що подтвержда-

    2

    ет значення дисперсії адекватності 8а = 0,19. Нерівномірне похибка передбачення по довжині балона пояснюється різницею в кутах контакту циліндричної частини і дна з горловиною. Подальше уточнення аналітичних розрахунків для забезпечення більшої збіжності результатів значно підвищить трудомісткість, проте не зможе її повністю забезпечити, в зв'язку з цим для підтвердження адекватності результатів розрахунків САЕ моделювання

    отримана збіжність результатів достатня. Таким чином, запропонована методика дозволяє з достатньою для виробничих цілей точністю прогнозувати результати підготовки внутрішніх поверхонь посудин під тиском.

    бібліографічний список

    1. Шевцов, С. Н. Моделювання динаміки гранульованих середовищ при вібраційної обробно-зміцнюючої обробки: дис. ... д-ра техн. наук / Шевцов С. Н. Ростов-на-Дону, 2001. - С. 18-55.

    2. Tarantseva, K. R. Using SolidWorks for analysis of effective pulse of blast cleaning / K. R. Tarantseva, A. V. Trazanov // International Scientific-Practical Conference -Innovative Informative Technologies in Industry and Social Economic Sphere. Part 3. -Prague, 2014. - April 21-25. - P. 150-154.

    3. Тразанов, А. В. Очищення внутрішньої поверхні балонів пульсуючим потоком дробу в киплячому шарі / А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева // XXI століття: підсумки минулого і проблеми сьогодення плюс. - 2013. - № 2. - С. 146-152.

    4. Тразанов, А. В. Аналіз ефективності імпульсної дробоструменевого очищення внутрішньої поверхні судин / А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева // XXI століття: підсумки минулого і проблеми сьогодення плюс. - 2014. - № 1. - С. 155-159.

    5. Тразанов, А. В. Моделювання процесу імпульсної дрібоструминного обробки внутрішньої поверхні судин / А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева // XXI століття: підсумки минулого і проблеми сьогодення плюс. - 2014. - № 5. - С. 137-141.

    6. Тразанов, А. В. Прогнозування довговічності газових балонів в процесі технічного огляду / А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева // Хімічне і нафтогазове машинобудування. - 2018. - № 11. - С. 45-49.

    7. Гурин, П. А. Проектування технології обробно-зміцнюючої відцентрової обробки на основі імітаційного моделювання: дис. ... д-ра техн. наук / Гурин П. А. - Пенза, 2013. - С. 73-123.

    8. Зверовщіков, А. Е. Про формування шорсткості поверхні на важкодоступних ділянках профілю деталі при об'ємної відцентрової обробки гранульованими середовищами / А. Е. Зверовщіков, В. З. Зверовщіков, А. В. Понукалін // Известия вищих навчальних закладів. Поволзький регіон. Технічні науки. -2010. - № 3 (15). - С. 114-122.

    References

    1. Shevtsov S. N. Modelirovanie dinamiki granulirovannykh sred pri vibratsionnoy otdelochno-uprochnyayushchey obrabotke: dis. d-ra tekhn. nauk [Simulating the environment shotting dynamics under vibratory finishing and reinforcing treatment: dissertation to apply for the degree of the doctor of engineering sciences]. Rostov-on-Don, 2001., pp. 18-55. [In Russian]

    2. Tarantseva K. R., Trazanov A. V. International Scientific-Practical Conference - Innovative Informative Technologies in Industry and Social Economic Sphere. Part 3. Prague, 2014 року, April 21-25, pp. 150-154.

    3. Trazanov A. V., Tarantseva K. R. XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus. [XXI century: results of the past and problems of the present plus]. 2013, no. 2, pp. 146-152. [In Russian]

    4. Trazanov A. V., Tarantseva K. R. XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus. [XXI century: results of the past and problems of the present plus]. 2014 року, no. 1, pp. 155-159. [In Russian]

    5. Trazanov A. V., Tarantseva K. R. XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus. [XXI century: results of the past and problems of the present plus]. 2014 року, no. 5, pp. 137-141. [In Russian]

    6. Trazanov A. V., Tarantseva K. R. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie [Chemical and oil-and-gas machine building]. 2018, no. 11, pp. 45-49. [In Russian]

    7. Gurin P. A. Proektirovanie tekhnologii otdelochno-uprochnyayushchey tsentrobezhnoy obrabotki na osnove imitatsionnogo modelirovaniya: dis. d-ra tekhn. nauk [Design of a finishing and reinforcing centrifugal treatment technology on the basis of imitation modelling: dissertation to apply for the degree of the doctor of engineering sciences]. Penza, 2013, pp. 73-123. [In Russian]

    8. Zverovshchikov A. E., Zverovshchikov V. Z., Ponukalin A. V. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tekhnicheskie nauki [University proceedings. Volga region. Engineering sciences]. 2010 no. 3 (15), pp. 114-122. [In Russian]

    Тразанов Олександр Вікторович

    начальник дільниці,

    ТОВ «Новоуренгойскій газохимический комплекс» (Росія, Ямало-Ненецький автономний округ, м Новий Уренгой, вул. Південна, 2А)

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Таранцева Клара Рустемовна доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри біотехнологій і техносферной безпеки, Пензенський державний технологічний університет (Росія, м Пенза, пр. Байдукова / вул. Гагаріна, 1а / 11)

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Зверовщіков Олександр Євгенович доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри технології машинобудування, Пензенський державний університет (Росія, м Пенза, вул. Червона, 40)

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Trazanov Aleksandr Viktorovich Sector manager, "Novourengoyskiy gazokhemicheskiy complex" LLC (2A Yuzhnaya street, Novy Urengoy, Yamalo-Nenets autonomous district, Russia)

    Tarantseva Klara Rustemovna Doctor of engineering sciences, professor, head of sub-department of biotechnology and technosphere safety, Penza State Technological University (1a / 11 Baydukova lane / Gagarina street, Penza, Russia)

    Zverovshchikov Aleksandr Evgen'evich Doctor of engineering sciences, professor, head of sub-department of mechanical engineering technology, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)

    Зразок цитування:

    Тразанов, А. В. Аналіз динаміки руху одиничної дробу в процесі імпульсної дрібоструминного обробки внутрішньої поверхні корпусних і ємнісних деталей / А. В. Тразанов, К. Р. Таранцева, А. Е. Зверовщіков // Известия вищих навчальних закладів. Поволзький регіон. Технічні науки. - 2019. - № 3 (51). - С. 88-99. - DOI 10.21685 / 2072-3059-2019-3-8.


    Ключові слова: ОБРОБКА ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ / Імпульсний Дробеструйне очищення / одиничних дробів / ДИНАМІКА ДРОБІ / INTERNAL SURFACE TREATMENT / PULSE SHOT BLASTING / UNIT FRACTION / FRACTION DYNAMICS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити