ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ГІДРОАБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ОТВОРІВ У СТІЛЬНИКОВИХ ТОНКОСТІННИХ ВИРОБАХ З КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ : СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА гидроабразивной обработки ОТВЕРСТИЙ сотовых ТОНКОСТЕННЫХ Изделий из композиционных материалов



  • Название:
  • ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ГІДРОАБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ОТВОРІВ У СТІЛЬНИКОВИХ ТОНКОСТІННИХ ВИРОБАХ З КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
  • Альтернативное название:
  • СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА гидроабразивной обработки ОТВЕРСТИЙ сотовых ТОНКОСТЕННЫХ Изделий из композиционных материалов
  • Кол-во страниц:
  • 240
  • ВУЗ:
  • Севастопольський національний технічний університет
  • Год защиты:
  • 2012
  • Краткое описание:
  • Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
    Севастопольський національний технічний університет




    МАНА Олександр Миколайович


    УДК 621.924.93.001.76







    ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ГІДРОАБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ ОТВОРІВ У СТІЛЬНИКОВИХ ТОНКОСТІННИХ ВИРОБАХ З КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ




    05.03.01 процеси механічної обробки, верстати та інструменти



    Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук










    Севастополь 2012
    ЗМІСТ






    Перелік умовних позначень


    4




    ВСТУП


    6




    1. РОЗДІЛ 1 Гідроабразивне різання в системі технологій обробки виробів з полімерних композиційних матеріалів



    14




    1.1. Струминні методи в обробці матеріалів та сутність гідроабразивного різання



    14




    1.2. Особливості обробки виробів з полімерних композиційних матеріалів



    21




    1.3. Отримання отворів малого діаметра у виробах із полімерних композиційних матеріалів та проблеми використання гідроабразивного методу




    29




    1.4. Використання функціонального підходу до розробки нових процесів і технічних засобів



    49




    1.5. Висновки та постановка задач досліджень


    52




    2. РОЗДІЛ 2 Аналіз прийомів гідроабразивної обробки отворів малого діаметра в композиційних матеріалах та розробка математичної моделі процесу




    55




    2.1. Підвищення ефективності гідроабразивної обробки отворів як задача передування деструкції в початковий момент взаємодії



    55




    2.2. Поведінка композиційного матеріалу під дією зосередженого гідродинамічного навантаження



    68




    2.3. Розробка математичної моделі взаємодії швидкоплинного потоку, який формується, із ортотропним середовищем



    79




    2.4. Висновки за розділом


    97




    3. РОЗДІЛ 3 Використання функціонального підходу для удосконалення досліджуваного процесу



    102




    3.1. Дослідження етапів процесу гідроабразивної обробки отворів на основі математичного моделювання



    102




    3.2. Використання функціонального підходу до розробки ефективних прийомів гідроабразивної обробки отворів малого діаметра в заготовках з полімерних композиційних матеріалів




    111




    3.3. Синтез технічних засобів для виконання отворів малого діаметра


    121




    3.4. Висновки за розділом


    140




    4. РОЗДІЛ 4 Експериментальні дослідження процесу гідроабразивного прошивання отворів у виробах з полімерних композиційних матеріалів




    142




    4.1. Вибір лабораторного обладнання та підготовка зразків для проведення експериментальних досліджень



    142




    4.2. Оцінка однорідності сполучення матриці та армувальних волокон на основі електронно-мікроскопічного дослідження



    159




    4.3. Метрологічне опрацювання експериментів


    164




    4.4. Встановлення функціональної обумовленості контрольованих параметрів режимами ведення обробки



    167




    4.4.1. Прогнозування точності отримання діаметрів отворів при обробці стільникової заготовки



    167




    4.4.2. Дослідження особливостей формування різального струменя при спрацюванні клапану-відсікача



    176




    4.4.3. Визначення обумовленості деструкції матеріалу неоднорідністю сполучення



    181




    4.5. Висновки за розділом


    187




    5. РОЗДІЛ 5 Розробка інженерної методики прогнозування параметрів якості і точності обробки та економічне обґрунтування використання створених нових технічних засобів




    189




    5.1. Отримання емпіричних залежностей для прогнозування параметрів точності процесу гідроабразивної обробки отворів



    189




    5.2. Прогнозування параметрів якості, продуктивності та надійності процесу гідроабразивного прошивання отворів у інженерних розрахунках




    192




    5.3. Економічне обґрунтування доцільності використання створених технологічних засобів для гідроабразивної обробки отворів



    197




    Висновки


    210




    Список використаних джерел


    213




    Додатки








    Перелік умовних позначень
    ПКМ полімерний композиційний матеріал;
    ЗПК звукопоглинаючі паналі;
    ФПК фактична площа контакту;
    НДС напружено-деформаційний стан;
    КІН коефіцієнт інтенсивності напружень;
    деструкція матеріалу;
    σm межа міцності армувальних включень, МПа;
    σa міцність адгезіїшарів, МПа;
    δ відносне подовження;
    рb тиск технологічної рідини, МПа;
    h товщина оброблюваного матеріалу, мм;
    dc діаметр струменя (отвору сопла), мм;
    s швидкість контурної подачі, мм/хв;
    Dk діаметр плями контакту гідроабразивного струменя з поверхнею, мм;
    Dа діаметр отвору змішувальної трубки, мм;
    Ка масова витрата абразивних зерен, %;
    Q витрата рідини, дм3/хв;
    b кут натікання рідини на поверхню;
    Ra параметр шорсткості поверхні, мкм;
    Тв глибина дефектного шару, мм;
    s0max максимальне значення залишкових напружень, МПа;
    l відстань від зрізу сопла до оброблюваної поверхні, мм;
    Кs коефіцієнт зміни рівня залишкових напружень;
    КRa коефіцієнт зміни рівня шорсткості поверхні після струминного впливу;
    рn робочий тиск, що створюється помпою в гідросистемі, МПа;
    Qn витрата рідини, дм3/хв;
    h загальний коефіцієнт корисної дії;
    hоб об’ємний к.к.д., що враховує втрати на перетікання рідини у помпі;
    hм механічний к.к.д., що враховує втрати на тертя;
    hг гідравлічний, що враховує гідравлічні втрати у помпі;
    h механічний к.к.д мультиплікатора;
    D, d діаметри поршня та плунжера мультиплікатора, мм;
    рn тиск у порожнині поршня, МПа;
    rbo густина технологічної рідини при атмосферному тиску;
    rbmax густина рідини при тиску в системі;
    b ентропійна функція, МПа;
    n показник адіабати;
    mс коефіцієнт витрат у соплі, що залежить від профілю каналу, якості виконання та рівня мікронерівностей у каналі;
    fcmax активна площа сопла, мм2;
    Par параметр інтенсивності струминного впливу на поверхню;
    А рівень залишку абразиву в поверхневому шарі, %;
    j кут розходження струменя;
    m коефіцієнт Пуассону;
    Е модуль пружності, МПа;
    а робота, що витрачається на руйнування одиниці маси матеріалу;
    mm маса видаленого матеріалу, кг;
    τ час різання,с;
    bp ширина перерізу, мм;
    N потужність струменя, обумовлена його геометричними параметрами та швидкістю витікання, Вт;
    v1 початкова швидкість струминки, з якою остання натікає на перепону, м/с;
    vk швидкість, при якій процес руйнування матеріалу припиняється, м/с. ВСТУП

    Актуальність досліджень. Розвиток конкурентоспроможної продукції машинобудування, авіаційної та космічної галузей нерозривно пов’язаний із розширенням впровадження особливого класу матеріалів конструкційних композитів, що володіють підвищеними, функціонально орієнтованими фізико-механічними, теплофізичними, діелектричними та іншими характеристиками.
    Конструкції з полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) володіють спроможністю ефективно гасити шумовий фон, що супроводжує роботу турбоагрегатів, які нині знаходять застосування в сучасних літаках, в перекачувальних агрегатах газокомпресорних станцій. Шумопоглинання значно підвищується у випадку, коли із ПКМ виготовляють стільникові ненаповнені дво- або пятикамерні панелі. Завдяки цим властивостям, зазвичай з ПКМ (вуглепластиків марок КМУ4э, КМУ11э або склопластиків марок СВМ), виготовляють звукопоглинаючі панелі для авіадвигунів (наприклад, російського ПС90А2, вітчизняного ТД117 та ін.).
    Звукопоглинаючі панелі (ЗПК), що нині виробляються серійно, мають високу вартість, оскільки є нетехнологічними у виготовленні. Конструктивно ЗПК являють собою одношарові, тришарові або п’ятишарові оболонки складної конфігурації, і виконуються у вигляді кожухів, обтікачів, діафрагм та ін. ЗПК мають значну кількість отворів невеликого діаметра (біля 1,62,0 мм), які виконані із кроком 10 мм х 10 мм по всій площині оболонки і призначені для підвищення шумопоглинаючих властивостей, і діаметром 6,510,0 мм, виконаних із забезпеченням високої точності до взаємного розташування і з витримкою квалітетних розмірів від комплекту технологічних баз. Останні призначені для кріплення цих елементів до несучої системи літака або встановлення додаткових деталей та пристроїв.
    Зазначені отвори зазвичай виконують механічним способом свердлуванням свердлами зі спеціально загостреними крайками. Значна кількість отворів ЗПК вимагає виконання багатоциклових робочих ходів інструменту, а довільна кривизна виробів не дозволяє використовувати відомі засоби для підвищення ефективності процесу, зокрема, багатошпиндельні свердлувальні головки.
    Окрім того, механічна обробка деталей із ПКМ стикається із рядом складнощів:
    1) виражена анізотропія властивостей та низьке адгезійне зчеплення наповнювача зі зв’язником у ЗПК обумовлюють складність отримання високої якості обробленої поверхні, ведуть до появи сколювань, розшарувань та інші дефектів;
    2) низька теплопровідність матеріалу викликає незадовільне відведення теплоти із зони різання та сприяє активізації хімічних реакцій, що протікають у місцях контакту різальних крайок інструменту із оброблюваним тілом;
    3) інтенсивний абразивний вплив твердого наповнювача знижує стійкість інструменту при механічній обробці;
    4) відсутність змащувально-охолоджуючої рідини (переважно на водній основі) у зоні різання (внаслідок активного водопоглинення та розмочування матеріалу) робить необхідним обмежування швидкостей різання, внаслідок чого різко спадає продуктивність обробки;
    5) висока температура, відсутність захисного середовища веде до появи легко летючих шкідливих та токсичних речовим у зоні обробки.
    Прошивка отворів гідроабразивним струменем ефективна для однорідних матеріалів, однак у випадку обробки ПКМ картини дефектів можуть бути різними: спучення, розшарування, водопоглинення, відшарування та сколювання на отриманих торцях, тощо. Задача отримання якісного отвору в стільникових панелях ще більш ускладнюється: кінцева жорсткість заготовки, що вільно розташовується на робочому столі, значний час релаксації матеріалу веде до значного зростання розмірів деструктованої зони, що при необхідності виконання масиву отворів може призвести до повного пошкодження оброблюваної заготовки. Окрім того, шари у такій заготовці розташовані на відстані один від одного, порівняної із розмірами поперечного перетину струменя у відповідних його перерізах, внаслідок чого отримані отвори мають значне розсіювання діаметральних розмірів.
    Незважаючи на зазначені недоліки, саме гідроабразивне прошивання отворів малого діаметра є найбільш перспективним методом перфорування стільникових панелей, оскільки цей метод володіє високою продуктивністю та відтворюваністю. Нині систематизованих напрацювань та підходів у питанні забезпечення стабільності геометричної форми отворів, потрібної якості крайки та мінімальності деструкції прилеглих до зон обробки ділянок не виявлено, що обумовлює актуальність досліджень у даному напрямку.
    Зважаючи на те, що ПКМ є функціональними, а струмінь рідини володіє вибірною спроможністю здійснюватися обтікання або руйнування перепони (оброблюваного тіла), найбільш доцільне удосконалення технологій перфорування виробів на основі функціонально-орієнтованого підходу, який дозволив би підвищити якість прошивання отворів при збереженні високої продуктивності методу.
    Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі процесів і обладнання механічної та фізико-технічної обробки Кременчуцького національного університету ім. М. Остроградського в рамках державних науково-технічних програм: фундаментальна держбюджетна тема № 12Д/06ВВК «Розвиток теорії руйнування композиційних матеріалів потужними джерелами енергії» (д/р №0106U002060 2006-2008 р.р.), прикладна держбюджетна тема №19Д/09ВВК «Використання ефектів струминно-променевого впливу для прецизійного формоутворення виробів із композитів з трансформацією властивостей поверхневих шарів» (д/р №0109U003098 20092010 р.р.), фундаментальна держбюджетна тема № 21Д/ПОМФТО «Розробка теорії струминно-лазерного різання композитів на основі функціонально-орієнтованого підходу» (д/р №0111U001898 2010 р.) та госпдоговірної теми №195/10ВВКАмпер «Система ефективного різання склопластикових електротехнічних виробів» (2010 р.).
    Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є підвищення ефективності гідроабразивної обробки отворів неусталеним струменем у стільникових виробах із композиційних матеріалів шляхом використання функціонально-орієнтованого підходу.
    Для досягнення мети було поставлено наступні задачі:
    1) описати механізм формування різальних властивостей струменя на основі аналізу явищ у каналі подачі абразиву, змішувальній камері та в калібрувальному каналі, дослідити зміну різальних властивостей струменя від моменту початку його формування;
    2) дослідити властивості та особливості будови стільникових панелей, створити узагальнену модель взаємодії твердого анізотропного тіла з двофазним швидкоплинним потоком малого діаметра;
    3) вивчити особливості прошивання гідроабразивним струменем стільникової заготовки, в якій площини сполучені між собою за допомогою вертикальних поздовжніх ребер, розробити методику теоретико-експериментальних досліджень, оцінити вплив стохастичних чинників та початкових дефектів на параметри деструкції матеріалу в зоні отвору;
    4) отримати функціональні залежності для визначення інтенсивності ерозії заготовки двофазним швидкоплинним потоком малого діаметра в умовах прошивки листової заготовки та стільникової панелі, оцінити зміну параметрів прошитих отворів у різних площинах стільника; виявити основні закономірності формування деструктивного шару та визначити методи підвищення якості отримуваних при прошиванні отворів;
    5) удосконалити методологію функціонально-орієнтованого підходу до питань вибору раціональних матеріальних носіїв функцій технологічних засобів і прийомів забезпечення якості обробки;
    6) обґрунтувати раціональну схему та принципи реалізації процесу отримання отворів у стільникових панелях гідроабразивним методом при забезпеченні потрібної якості, точності та продуктивності; впровадити результати дисертаційних досліджень у виробництво.
    Об’єкт дослідження процес отримання отворів малого діаметра у стільникових тонкостінних виробах із композиційних матеріалів гідроабразивним струменем.
    Предмет дослідження особливість формування деструктивного шару та можливість його мінімізації на основі аналізу взаємодії неусталеного потоку із анізотропним матеріалом.
    Методи дослідження. Роботу виконано на основі фундаментальних положень лінійної механіки руйнування, механіки композиційних матеріалів, технічної гідромеханіки, теорії різання. Формулювання принципів забезпечення якості отримуваних отворів здійснено із використанням функціонально-вартісного аналізу та теорії графів. Залучено сучасні методи експериментальних досліджень поверхонь твердих тіл: електронну растрову мікроскопію та енергодисперсійний рентгенівський мікроаналіз поверхні і приповерхневого шару. Визначення ступеня деструкції на основі використання детекторів Еверхарта-Торнлі перевірені за допомогою сучасних скануючих профілометрів, а також шляхом порівняння механічних характеристик обробленого виробу із еталонним зразком. Розв’язок системи диференційних рівнянь виконано методом Рунге-Кутта, для опрацювання статистичних виборок застосовано регресійний та дисперсійний аналізи. Достовірність теоретичних посилок, розробок, конструкцій інструментів та технологій підтверджена експериментами, виконаними в лабораторних та виробничих умовах.
    Наукова новизна одержаних результатів.
    1. Вперше описано механізм формування різальних властивостей струменя в робочому органі гідрорізного верстата як явища, що розвивається у часі, та встановлено закономірність інтенсивності руйнування оброблюваної заготовки при відкритті клапану струминної головки.
    2. Уточнено взаємодію струменя рідини з оброблюваною заготовкою із ПКМ стільникового типу, що являє собою пакет сполучених за допомогою вертикальних повздовжніх ребер двох або трьох площин, розташованих на певних відстанях одна від одної та показано, що умови формування неусталеного струменя мають істотний вплив на форму та розміри отримуваних отворів, а також на якість поверхні.
    3. Встановлено функціональну обумовленість поширення деструкції матеріалу залежно від схеми, умов натікання струменя, та структури матеріалу, отримано аналітичні вирази для прогнозування геометричних розмірів ділянок розшарування у функції параметру однорідності просочення матеріалу. Уточнено механізм руйнування композиту як тіла із початковими дефектами; описано розвиток кільцевих та напівкільцевих тріщин, що зародилися на крайках оброблюваного отвору та сприймають гідродинамічне навантаження своїми берегами.
    4. Удосконалено методологію функціонально-орієнтованого підходу до розробки ефективних обробних процесів шляхом залучення морфологічного аналізу диференційованих ознак вихідних показників якості процесу для виявлення раціональних схем і матеріальних носіїв функцій.
    Практичне значення одержаних результатів.
    1. Розроблено, виготовлено і апробовано нове технічне рішення робочого органу для виконання технологічних операцій гідроабразивного прошивання отворів малого діаметра в заготовках із ПКМ, у тому числі, стільникового типу.
    2. Розроблено інженерну методику та запропоновані аналітичні залежності для визначення геометричних параметрів деструктивної зони при гідроабразивному прошиванні отворів у панелях із ПКМ та у стільникових панелях типу КМУ та СВМ;запропонована методика розрахунку режимів ведення обробки.
    3. На основі функціонального підходу cформульовано принципи забезпечення якості прошивки отворів гідроабразивним методом в матеріалах типу С49 (КМУ) та СВМ.
    4. Обґрунтовано нову концепцію обробного обладнання для реалізації технології перфорування виробів із ПКМ в умовах автоматизованого виробництва.
    Розроблені рекомендації щодо виконання операцій перфорування та принципи ведення обробки передано до впровадження на підприємство ДП «АНТОНОВ» (м.Київ). Результати роботи у вигляді експериментальних стендів для виконання лабораторної роботи із курсу «Технологія конструкційних матеріалів» та «Фізико-технічні методи обробки у машинобудуванні» впроваджені у навчальний процес Кременчуцького національного університету ім. М.Остроградського.
    Достовірність отриманих результатів. Достовірність результатів роботи забезпечується чіткістю постановки задач досліджень, правильністю застосування математичного апарату, логічністю висновків, коректними умовами при створенні математичних моделей, правильністю вибору мірильних засобів та способів опрацювання масиву статистичних даних. Адекватність отриманих результатів підтверджена поставленими експериментами, а також результатами впровадження на промислових підприємствах.
    Особистий внесок здобувача полягає у тому, що автором обґрунтовано можливість поліпшення якості обробки отворів у виробах із ПКМ, отримуваних гідроабразивним прошиванням, та запропоновано принципи отримання отворів малого діаметра із передуванням деструкції прилеглих до крайки шарів; виявлено та встановлено функціональну обумовленість ступеня деструкції прилеглої до обробки зони режимами витікання струменя та створюваним напружено-деформованим станом; на основі функціонального підходу запропоновано нове технічне рішення пристрою для перфорування стільникових панелей. Постановка задач досліджень і аналіз отриманих результатів здійснювалися разом з науковим керівником.
    Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідалися на конференціях: Міжнародній науково-технічній конференції «Технологии и техника автоматизации» (м. Єреван, 2008 р.); International Scientific Conference UNITEX10, section Mathematics, Informatics and Physics (Gabrovo, Bulgaria, 2010); Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих учених «Актуальні проблеми життєдіяльності суспільства», секція «Інноваційність прогресивних методів обробки і технологічного обладнання», (м. Кременчук, 2012 р.); ІX та XІII Міжнародних науково-технічних конференціях «Гідроаеромеханіка в інженерній практиці» (м. Кременчук, 2008р., м. Черкаси, 2012 р.)
    У повному обсязі дисертаційна робота доповідалася на розширеному засіданні наукового семінару кафедри процесів і обладнання механічної та фізико-технічної обробки Кременчуцьк
  • Список литературы:
  • висновки

    У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення важливої науково-технічної задачі вдосконалення процесу гідроабразивної обробки отворів у стільникових тонкостінних виробах із композиційних матеріалів, що направлене на підвищення якості обробки і базується на аналізі процесів взаємодії неоднорідного шаруватого середовища із неусталеним двофазним потоком малого діаметра та виявленні умов забезпечення мінімальної деструкції шарів оброблюваного матеріалу. На основі функціонального підходу запропоновано нове технічне рішення пристрою для виконання отворів у стільникових панелях з ПКМ.
    За результатами дисертаційної роботи сформульовано такі висновки.
    1. Вперше описано механізм формування різальних властивостей струменя в робочому органі гідрорізного верстата як явища, що розвивається у часі, та показано, що руйнування матеріалу відбувається у два етапи: втиснення та квазікрихкого руйнування від гідродинамічного навантаження потоком до моменту захоплення абразивних зерен тривалістю 0,1 c та наступного зношування від дії абразивних часток, що занурюються в оброблюване тіло тривалістю . Встановлено закономірності зміни інтенсивності руйнування оброблюваної заготовки на кожному із етапів, виявлено особливості взаємодії гідроабразивного струменя із ПКМ стільникового типу, розроблено відповідну математичну модель.
    2. Досліджено особливості будови стільникових панелей та показано, що розсіювання товщини площин стільника носить стохастичний характер і підкорюється закону нормального розподілу; на основі електронно-мікроскопічних досліджень зроблено висновок про те, що розподіл зв’язника-матриці між шарами армувальних волокон носить нерівномірний характер і його вплив на оброблюваність та величину деструкції матеріалу при гідроабразивній обробці функціонально може бути визначеним коефіцієнтом заповнення.
    3. Розроблено методику теоретично-експериментальних досліджень, яка базується на використанні оригінальних та відомих засобів автоматичного зняття інформації, побудовано багатоканальний аналогово-цифровий перетворювач, за допомогою якого досліджено формування гідроабразивного струменя та з’ясовано інтенсивність струминно-абразивного навантаження оброблюваного тіла.
    4. Показано, що точність відтворення форми при виконанні отворів у стільникових панелях визначається її геометричними параметрами: більша відстань між елементами панелі обумовлює пропорційне зростання отримуваного отвору: , причому , експериментально підтверджено, що діаметр перетину струменя у точці натікання на кожну з оброблюваних площин при обробці стільникових панелей відрізняється від діаметру на зрізі сопла, і потребує визначення , ; аналітично обугрунтовано та експериментально доведено, що величина початкової деструкції , більша за деструкцію, отримувану під час контурного різання .
    5. Дістали розвитку положення механіки руйнування композиту як тіла із початковими дефектами у вигляді кільцевих та напівкільцевих тріщин, що зародилися на крайках оброблюваного отвору та сприймають гідродинамічне навантаження своїми берегами. Встановлено функціональну обумовленість поширення деструкції матеріалу схемою та умовами натікання струменя, отримано аналітичні вирази для прогнозування геометричних розмірів ділянок розшарування та показано, що деструкція при прошиванні отвору гідроабразивним струменем значно перевищує деструкцію при контурному руху, а зменшення цього чинника забезпечується частковим усуненням першого етапу руйнування . Експериментально підтверджена можливість використання моделі тріщини із кінцевою зоною Леонова-Панасюка для випадку розшарування матеріалу на межі «армувальні волокна-матриця». Отримано аналітичні вирази для визначення впливу окремих технологічних факторів на величину деструкції.
    6. Удосконалено методологію функціонально-орієнтованого підходу до питань розробки процесу гідробаразивного прошивання отворів та вибору раціональних матеріальних носіїв функцій технологічних прийомів і методів забезпечення якості; із врахуванням етапності взаємодії неусталеного гідроабразивного струменя з обробним матеріалом визначено орієнтований граф забезпечення показників якості, та із використанням турніру графів синтезовано нове технічне рішення для виконання операцій прошивання отворів, яке володіє патентною новизною.
    7. На основі функціонального підходу із врахуванням стохастичних властивостей заготовки та динамічних явищ у струмені обґрунтовано раціональну схему та принципи реалізації процесу перфорування стільникових панелей гідроабразивним методом, сутність яких полягає у забезпеченні певного напруженого стану зони обробки та часу струминного впливу. Виготовлений дослідний зразок впроваджено та випробувано для перфорування панелей із ПКМ, армованих скляними волокнами, в якому отримано масив отворів 1,31,35 мм з кроком 10 мм х 10 мм. Подано економічне обґрунтування запропонованих нових технічних рішень, переданих до впровадження на ДП «АНТОНОВ» (м. Київ).


    Список використаних джерел

    1.Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. 715 с.
    2.Аксентьев С.Г. Экспериментальные исследования гидродинамических характеристик импульсных жидкостных струй // Прикладна гідроаеромеханіка. 2001. Т. 3 (75), № 1. С. 8285.
    3.Атанов Г.А., Уланов Н.Г. Расчет удара струи с неплоской головной частью о плоскую преграду // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1979. № 3. С. 187188.
    4.Ахмадеев, Н.Х. Динамическое разрушение твердых тел в волнах напряжений / Н.Х.Ахмадеев; Уфим. отд. АН СССР. 1988. 54 с.
    5.Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения. М., Физматгиз, 1963. 472 с.
    6.Барабанов М.В., Иванов Т.И., Свешников В.К. Профильная резка материалов высоконапорной струей воды //Вестник машиностроения. 1992. №4. с. 4547.
    7.Бартенев Г. М., Лаврентьев В. В. Трение и износ полимеров. М.—Л., «Химия», 1972. 240 с.
    8.Бафталовский В.Е. Выбор рациональных параметров струеформирующих элементов гидроабразивного режущего инструмента // Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского. 1998. Вып. 310. С. 193202.
    9.Бафталовский В.Е. Исследование гидродинамических характеристик струй давления 200500 кГ/см2 и пути повышения эффективности разрушающею органа гидравлических машин: Автореф. дис. кандидата техн. наук / ИГД им. А.А. Скочинского. М, 1972. 20 с.
    10.Бафталовский В.С. Исследование эффективности разрушения твердых материалов высокоскоростными жидкостными струями. // Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского. 1984. Вып. 152. С. 5661. Бафталовский В.Е. Выбор рациональных параметров малогабаритных струеформирующих устройств // Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского. 1989. Вып. 188. С. 5563.
    11.Беляев С.В. Петко И.В. Исследование течения жидкости в струеформирующем канале соплового насадка // Изв. ВУЗов «Технология легкой промышл.» 1989. №6, с. 100103.
    12.Билик Ш. М. Макрогеометрия деталей машин. М., «Машиностроение», 1973. 344 с.
    13.Билик Ш.М. Абразивножидкостная обработка металлов. М.: Машгиз, 1960.196 с.
    14.Бойко Н.Г., Геммерлинг О.А. Потери энергии гидроимпульсной струи и ее КПД: 36. наук, праць ДонНТУ. Донецьк, 2003. Вип. 51. С. 3741.
    15.Борисов М. В., Павлов И. А., Постников В. М. Ускоренные испытания машин на износостойкость, как основа повышения их качества. М., Изда­тельство стандартов, 1976. 352 с.
    16.Бородин В.П. Исследование высоконапорных струй при помощи рентгенографии //Прикладная механика и техническая физика. 1965. № 5. С. 160162.
    17.Бруевич Н. Г., Сергеев В. И. Основы нелинейной теории точности и надежности устройств. М., «Наука», 1976. 136 с.
    18.Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М., «Наука», 1969. 576 с.
    19.В.О. Дудюк, О.Ф. Саленко. Аналіз розподілу потужності випромінювання оптичного квантового генератора (ОКГ) у потоці рідини малого діаметра // Вісник НТУ КПІ 2009 №(57) с. 148152.
    20.Вероятностный анализ процесса изнашивания. М., «Наука», І968, 56 с Авт.; X. Б. Кордонский, Г. М. Харач, В. П. Артамоновский, Е. Ф. Не­помнящий.
    21.Войиеховский Б.В. Исследование истечения струи под давлением 200 МПа из насадок различного профиля // Динамика сплошной среды. 1971. Вып. 9. С. 5259.
    22.Воробьев Б. М., Бурчаков А. С, Шибаев Е. В. Надежность технологических схем и процессов угольных шахт. М., «Недра», 1975. 238 с.
    23.Гавриш А.П., Саленко О.Ф. Забезпечення параметрів якості при гідроструменевій обробці. //Вісті академії інженерних наук України (спец. темат. додаток). 1998. с.6675.
    24.Гидросистемы высоких давлений /под ред. Ю.Н.Лаптева. М.: Машиностроение, 1973. 152 с.
    25.Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание горных пород / В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. М.: Издво Московского государственного горного университета, 2003. 279 с.
    26.Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М., «Наука», 1965. 524 с.
    27.Голибардов А.Н.Техника ФСА. М.: Машиностроение, 1985 г. 288 с. ил.
    28.Головин К.А. Возможности формирования струй жидкости для гидрорезания твердых материалов / К.А. Головин, Е.В. Антонова, А.Е. Пушкарев, С.А. Чуков // НТО «Оборонпром». Труды научнотехнической конференции «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов». Тула, 2000. С.171 177.
    29.Головин К.А. Выбор источника воды высокого давления для технологии гидроабразивного резания горных пород / К.А. Головин, А.Е. Пушкарев, Ю.Э. Ерухимович, М.М. Миллер // Технология и механизация горных работ. Юбилейный сборник посвященный 70 летию В.А. Бреннера. Москва, 1998. С. 32 39.
    30.Головин К.А. Горнопроходческие щиты: состояние вопроса и перспективы развития / К.А. Головин, А.В. Поляков, А.В. Поляков, А.Е. Пушкарев // 3ий международный северный социальноэкологический конгресс.Труды 5й Межрегиональной научнопрактической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», 1113 апреля 2007 г.(Филиал СПГИ(ТУ)) Воркутинский горный институт. Воркута, 2007. С. 4042.
    31.Головин К.А. Исследование процесса гидроструйной цементации неустойчивых горных пород / К.А. Головин // 3ий международный северный социальноэкологический конгресс. Труды 5й Межрегиональной научнопрактической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», 1113 апреля 2007 г.(Филиал СПГИ(ТУ)) Воркутинский горный институт. Воркута, 2007. С. 3640.
    32.Головин К.А. Исследования насыщения высоконапорной водяной струи абразивными частицами при реализации технологии гидроабразивного разрушения горных пород / К.А. Головин, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, Ю.Э. Ерухимович // Известия Тульского государственного университета. Серия: «Экология и безопасность жизнедеятельности». Тула, 1997. С.346 349.
    33.Головин К.А. К вопросу о изучении процесса закрепления неустойчивых горных пород методом гидроструйной цементации / К.А. Головин // Известия Тульского государственного университета. Серия: «Экология и безопасность жизнедеятельности». Выпуск 8., Тула, ИПП «Гриф и Ко», 2006. С. 153 156.
    34.Головин К.А. К вопросу о создании высокомобильного оборудования для струйной цементации грунтов / К.А. Головин // Журнал Известия ВУЗов СевероКавказский регион. Перспективы развития восточного Донбасса. 2006 Приложение №. 9 г. Ростовна Дону, 2007. С. 140144.
    35.Головин К.А. К вопросу о создании отечественного оборудования для возведения грунтобетонных свай / К.А. Головин, В.А. Бреннер, А.Е. Пушкарев, Ю.Н. Наумов // Известия ВУЗов СевероКавказский регион. Научнообразовательный и прикладной журнал. Спецвыпуск «Проблемы горной электромеханики», 2005. С. 1418.
    36.Головин К.А. К вопросу о струйной цементации грунтов / К.А. Головин //2ой международный северный социальноэкологический конгресс. Труды 4й Межрегиональной научнопрактической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», 1214 апреля 2006 г.(Филиал СПГИ(ТУ)) Воркутинский горный институт. Воркута, 2006. С. 3337.
    37.Головин К.А. К вопросу подготовки специалистов нового поколения в области проектноконструкторских работ / К.А. Головин, В.А. Бреннер, А.Е. Пушкарев, В.А. Романов // Известия Тульского государственного университета. Серия: «Экология и безопасность жизнедеятельности». Выпуск 6., Тула, ИПП «Гриф и Ко», 2004. С. 3235.
    38.Головин К.А. Математическое моделирование процесса взаимодействия исполнительного органа прокалывающей машины с грунтовым массивом / В.А. Бреннер, К.А. Головин, А.Е. Пушкарев, А.А. Рогачев, В.И. Сарычев // Ударновибрационные системы машины и технологии. Материалы III международного научного симпозиума Орел: ОрелГУ, 2006. С. 510520.
    39.Головин К.А. Оборудование для гидроструйной цементации грунтов / К.А. Головин // Журнал «Горные машины и автоматика» №5, 2007. С. 1518.
    40.Головин К.А. Определение параметров гидроабразивной струи / К.А. Головин, Ю.Н. Наумов, А.В. Поляков, А.В. Поляков, А.Е. Пушкарев // Труды 1й Международной конференции по проблемам горной промышленности строительства и энергетики. Том 1. Изд. ТулГУ, Тула, 2003. С. 188 192.
    41.Головин К.А. Основные закономерности гидроструйного разрушения горных пород / К.А. Головин, В.А. Бреннер, А.Е. Пушкарев // Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. Серiя: «Гiрничоелектромеханiчна». Випуск 99. Донецьк: ДонНТУ, 2005. С 1822.
    42.Головин К.А. Основные результаты исследований процесса гидроструйного резания / К.А. Головин, В.А. Бреннер, А.Е. Пушкарев // «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства». 2я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции: ТулГУ. Тула, 2002. С. 233 237.
    43.Головин К.А. Оценка возможности создания гидроструйных систем сверхвысокого давления / К.А. Головин, А.Е. Пушкарев, В.Е. Бафталовский, Ю.Н. Наумов // Геомеханика. Разрушение горных пород: Научн. сообщ./ ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского. Москва, 2005. №331. С. 127 133.
    44.Головин К.А. Разработка параметрического ряда источников воды высокого давления для водоструйных технологий / К.А. Головин, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, Ю.Н. Наумов // Физические проблемы взрывного разрушения массива горных пород. Сборник трудов международной конференции. Москва, Издво ИПКОН РАН, 1999. С. 237 240.
    45.Головин К.А. Стойкость струеформирующего инструмента при реализации технологии гидроабразивного резания горных пород / К.А. Головин, Г.В. Григорьев, Е.Н. Григорьева, К.В. Демин, А.Е. Пушкарев // Труды 3й Международной научнопрактической конференции «Проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности Подмосковного бассейна». 2627 ноября 2002 г.Изд. ТулГУ, Тула, 2002. С. 166 168.
    46.Головин К.А. Теоретические и экспериментальные исследования проникновения высоконапорной струи в твердую среду / К.А. Головин, А.Е. Пушкарев, А.Н. Чуков, С.В. Дорофеев, В.Ю. Сладков // Технология и механизация горных работ. Юбилейный сборник посвященный 70 летию В.А. Бреннера. Москва, 1998. С. 56 60.
    47.Головин К.А. Установление влияния гидравлических параметров водоструйного инструмента на ширину следа и длину активного участка струи / К.А.Головин, Г.В. Григорьев, К.В. Демин, Ю.Н. Наумов, А.Е. Пушкарев // «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства». 2я Международная Конференция по проблемам рационального природопользования. Материалы конференции: ТулГУ, Тула, 2002. С. 358 362.
    48.Головин К.А. Экспериментальные исследования взаимодействия исполнительного органа прокалывающей установки с грунтовым массивом / В.А. Бреннер, К.А. Головин, А.Е. Пушкарев, А.А. Рогачев, В.И. Сарычев //Известия Тульского государственного университета. Серия: «Экология и безопасность жизнедеятельности». Выпуск 8., Тула, ИПП «Гриф и Ко», 2006. С. 157 159.
    49.Гонор А.Л., Яковлев В.Я. Динамика удара капли по твердой поверхности // Изв. АН СРСР. Механика жидкости и газа. 1978. № 2. С. 3643.
    50.Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеноскопический анализ. М.: Мир, 1995. 432 с. ил.
    51.Дальский А. М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М., «Машиностроение», 1975. 224 с.
    52.Довнар С.А. Новые методы струйной обработки материалов// Докл. АН БССР. 1961. т.5. №4. с.177179.
    53.Драгобецкий В.В.,Саленко А.Ф., Дудюк В.А., Пилипенко Н.М. Напряженнодеформированое состояние нагретой заготовки из композита при натекания потока жидкости // Вісник КДПУ ім. М.Остроградського. Кременчук: КДПУ, 2009. вип. 2, ч.1 с. 2426.
    54.Дудюк В.О.Аналіз динамічного навантаження елементів зони гідрорізання із використанням прикладного пакету Flow Vision. // Вісник КДУ ім. М.Остроградського. Кременчук: КДУ, 2010. вип. 6/2010(65), ч.1 с. 5962.
    55.Елизаветин М. А. Повышение надежности машин. М., «Машиностроение», 1973. 432 с.
    56.Зайченко И.З. Применение высоконапорной струи жидкости для резания материалов. //Станки и инструмент 1988. №4. с. 2528.
    57.Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. М: Наука, 1970. 248 с.
    58.Кедровский Б.Г., Клапцов Ю.В. Перспективы использования процесса гидрорезания//Легка промисловість. 1988. №3с. 2021.
    59.Кирилин В.И., Жидовцев Н.А., Крестьянская Н.Ю Гидродинамическое свойство насадок со сложным внутренним профилем // Нефтяное хозяйство. 1994.№ 1е. 3336.
    60.Клейс И. Р. Об изнашивании материалов в абразивной струе //Труды Таллинсокго политехн. института. 1959. № 168. с. 327.
    61.Ковалев Ю.В., Корнилова Н.Н. Сопло для формирования струи жидкости на гидрорежущих станках //Исследования в области прогрессивной технологии и автоматизации производства: Сб. научн. трудов. Тула: ТПИ, 1985. с. 100105.
    62.Кулиниченко В.Р., Шкарабура М.Г., Савченко (Семинская) Н.В. Гідравлічна струминна техніка у технологічних процесах // Харчова промисловість К.: НУХТ, 2005. № 4. С. 112115.
    63.Лыков, А.В. Конвекция и тепловые волны / А.В.Лыков, Б.М.Берковский. М.: Энергия, 1974. 336 с.
    64.Лыков, А.В. Теория тепло и массопереноса / А.В.Лыков, Ю.А.Михайлов. М. Л.: Госэнергоиздат, 1963. 535 с.
    65.Лыков, А.В. Теория теплопроводности / А.В.Лыков. М.: Высш. шк., 1967. 596 с.
    66.Лозовский В. Н. Надежность гидравлических агрегатов. М., «Машиностроение», 1974. 319 с.
    67.М. Хашиш, М. Дюплесси. Уравнение для оценки характеристик резания высокоскоростной струей в зависимости от расстояния до сопла и количества повторных проходов //Конструирование и технология машиностроения. 1979. Т.101. №3 с.147155.
    68.М.Хашиш. Исследование процесса струйноабразивной обработки. //Современное машиностроение, с.В. 1990. №3. с. 105114.
    69.Маэно, Н. Наука о льде / Н.Маэно. М.: Мир, 1969. 264 с.
    70.Матвейцов Б.Г., Зенкин А.С., Гуенко В.С. Расчет параметров мультипликаторов высокого давления гидрорезных установок //Гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Респ. межвед. научн.техн. сб. 1984. вып. 20 с.5156.
    71.Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие /под ред. Туманова А.Т. М.: Машиностроение, 1973. т.3. 282 с.
    72.Методы обработки сверхзвуковой струей жидкости. Резка материала водой //ВЦП №С51855. М., 1975. 12 с.: Пер. с яп. статьи из журнала Киндзоку”, 1972. т. 42. № 17. с. 9698.
    73.Мирзоев Р.Г., Михеев В.Н., Николаев В.Н. и др. Резание листовых реактопластов струями жидкости под высоким давлением //Современное оборудование для термореактивных материалов. ЛДНТП, 1976. с.2834.
    74.Михайлов, А.В. Математическое моделирование процесса двухконтактного гидроразрушения упругопластичных материалов/А.В.Михайлов, В.Ю.Сладков, А.Н.Чуков // Изв. ТулГУ. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». Тула, 2000. Вып. 6.
    75.Михайлов А.Н. Разработке технологий на основе функціонально ориентированного похода. Донецк, изво ДонНТУ, 2008. 450 с. ил.
    76.Моделювання й оптимізація в машинобудуванні: Навч. посібник / В.В. Душинський, С.Г. Кравченко. К.: НМК ВО, 1992. 304 с. Рос. мовою.
    77.О.В Фомовська, О.Ф. Саленко, О.М. Мана, В.О. Дудюк, В.О. Сербин, Н.М. Пилипенко. Аналіз процесу формоутворенні при гідроабразивному різанні на основі енергетичних моделей руйнування // Наукові нотатки. Луцьк: 2009. вип.25, ч.2 с.304311.
    78.Овчинников П.Ф. Виброреология / П.Ф.Овчинников. Киев: Наукова думка, 1983. 217 с.
    79.О.Ф. Саленко, В. О. Дудюк. Поліпшення стабільності процесу гідроабразивного різання конструктивними засобами // Вісник СевНТУ. Вип. 107: Машиноприладобудування та транспорт: зб. наук. пр. Севастополь: Видво СевНТУ, 2010. &
  • Стоимость доставки:
  • 200.00 грн


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины