автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.05, диссертация на тему:Разработка и исследование методики электромагнитного расчета устройств магнитно-абразивной обработки

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ДУРЫНИН Игорь Владиславович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЭЛЕКГРОМАГШТНОГО • • РАСЧЕТА УСТРОЙСТВ МАГНГОЮ-АБРАЗИВНОИ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.09.05 - теоретическая электротехника

Автореферат диссертации' на соискание учЭной стопе*.я кандидата технических наук

Ленинград - Г991

Работа выполнена на кафедре "Теоретические основы электротех ники" Ленинградского государственного технического университета.

Научный руководитель - доктор технически! наук,

профессор В.ЛЛечурин

Официальные оппоненты. - доктор технических наук,

профессор С.Т.Толмачев - кандидат технических наук, С.С.Клямкин

Ведущее предприятие - ШИ ЛПЭО "Электросила" - /Ленинград/'

Защита состоится " ^О * 1991 г. в /часс

в зуд. 3-2Л Главного корпус4г на заседании специалкзированног совета К 063.38.15 в Ленинградском государственном техническс университете по адресу: 195251., Ленинград, ул.,Политехническая 29.

С диссертацией моим ознакомиться в фундаментальной библиоте* университета.

Автореферат разослан " /У "" 1991 г

■ <21

УчСный секретарь специализированного совета кандидат .технических наук, доцент

С.А.Ваююв

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КЕГОДКК'Л ЭЛтРС!ШШТНОГО РАСЧЕТА УСТРОЙСТВ ШТООТО-АВРАЗШШ ОБРАБОТКИ

Общая хсрзктеристиха работы

№5ХЭ^ность_проблекм. ПерспсктиЕпни направлением б реаеши ак-■уалыгсЯ задачи повггаетгия технического уровня чистовой обработки дз-•алей машин является яспользовзкзе мзтодз мэгшшю-йбрззквной обрзбо-тга (МАО). Сущность МАО состоит в том, что обрабатываемую деталь тго-¡зщэют в магнитное пола, экоргия которого используется кзк для форкя-ювания рабочего инструмента из ферромагнитного абразивного порошка, ?ак и для создания давления абразивного инструмента на обрабатываемую юверхность. При этом оСрабагывзе?гой детали к порошковой среде сообщаются дЕигкзшш друг относительно друга. Достоинством МАО является полная кэханизацш шаг^оваяьно-полировплышх работ, позволяющая повысить производительность в 3-5 раз по сравнению с супвствухдама мзто-поетучгюй обработки. Интенсивность обработки в значительной отошли зависит от распределения давлэшя абразива до оОрьбатываемоЯ по-азрхиости, которое в свою очередь явлсттся функций магнитных сил п нэнрякэний в ггороасргай срадэ.

В кочоство источников магнитного поля пирокоз распространенно при Ш.О нзялз: как квдуктори постояного тока, обэспочисаи'зю удобство регу/атровэнкя магнитной индукции в рабочих зазорах, таге л изадукторм на постоянных кзгютах, дзоаде значителыш констр! ставшо прокму-шэства. Разработка и промналзтгоз внвдрзгг.га васококоэрцигшта поста-яшшх магнитов, л частности из родкозокольких мзтэразлов, ПрЯЕвЛИ к ПОЯВЛ0НКП НОВЫХ ТКЛОП глоктротохгагчеотл устройств МАО, для которых характаркмм является многообразие? и специфичность консгруицет. В ' то же время, использсватео нотрадкцкошгих технологий, осшвашш. на пр::-иоионяи «ошк материалов к фкзпко-мохглшчосг-аог з$Фоктов, шзпгаот Н')обход1Э.юсть росшая целого ксетлзксз ногах зад»ч, которм гпссмот-ршгигоя в ро-Т»р;руеыоа работе.

Аатуалыюоть рчИоти с^редоляотс.ч и с'; сслзмз с к'яю/жняся ?.с-

СЙ'Д-Т.ШШЗ П рУЛСГА КООрДКг!П:»'ЯШ1К ШУЧНО-ТС^КГЭТСХЕХ Протр???! от.-й; 016.1« п> гостгамугш» 1КНГ ССОР ¡< 515 о? 30.11 .П.

'!!••)'')» учети я зп.цте гооуул?иге,д. Цел?.-:) И2стой."у>£ работа слоя роирзбопег. л тыгадегсяо >:?тод?'.кг. эя5КУр,з!.:л,:.ли!.т.го уегроГсгэ кмчпи-ко-абрз^чшоЛ ЩьЗопси

В связи с этил, в.работе решаются сдедуювде задача: построен:® алгоритмов расчёта магнитного поля катодом конечна элементов, учя1'Ыващ2х характерные особенности конструктивного испол ианкя устройств МАО с ипдуктореми разных типов;

- построенкэ алгоритмов расчбта распределения кагяитанх см давлений з порошковой магнитю-абразивной среде;

- анализ свойств шгштю-абразивннх материалов, построение ал горстка учета в тасдвшшх расчетах влияния магнитного поля на из?>юнз низ фюико-коханкчвских характеристик мапштно-абразшлшх лороакоа;

- анализ влшния технологических факторов'на характеристик маг нитяого поля в рабочзм зазорэ;

- определения тонюдсгичеасих xapaKTopvicTi.sc устройств МАО;

- проектирования устройств МАО.

Пря расчете мапштного поля определении распределения мапатшх сил и давлений в порошковой сре; аспользованн кг1оды творю: электромагнитного поля, математической фг гикз, мзхашзгл деформируемого тела, вычислительной математики.

Научнзя новизна работа заключается в.сдающем:

- показана и реализована возможность расчбта магнитного пол.-распродвлэния сил и давлзккЗ в рабочем зазоро устройств Магнитке абразивной обработки, получения эксплуатационных характеристик уел рейств-с дюйма» одаС састеки программ, с учетом наедвиия. шхревь токов, иашгких к кгхакичбсййх характеристик магнитно-абразивных пс ро^коа, а така с учЗтса пзмонэдяя кагяитшх свойств порока при 15АС

ррзу.г.гееокся пзтаэсгь результатов работи состоит з разрабоп штодгха регеюёя слокзоЗ шшаксшА задачи расчбта магнитного шш распределения :.:апшшх схл а дгшюикй в рабочей зона основных типе 'конструкций устройств МАО. Разработана и исслодовояа кетодкка и прс грамм? аз ЕШ, шзэмвшзая создавать пзрепзкткк-шо консгрукцки.

Роаллзалэд, рвдульугло»' работ;'.' Результата дгсеертсшюнноЯ ра<301 в вздэ катода;« сдоктреузлшдаго расчбта устройств горедшш I ГЩ ЛГГУ и позволяй? олродалда'Ь «споенвэ характеристики процесса ос работки, кэобаодеша дгя проекгвровоЕзя п эксплуатации устройств, ч: подтверждается соотБотствуадка докукактом. ,

ДдроДашга работа. Ссаоснсз содержит работа сило долоапио на Дальневосточной паучио-практзпесхоЯ конференция "Совераенсгюваш электрооборудования и средств гатоматазацда технологических процо! сов" ( Коаеомэдьснс-на-Амурз, 1383 I1.}, аа 2 Всесоюзной конйорекцаи | 2 .

эореппеской электротехника ( Винница, 19Э1 г.). нз научном семинара афэдрц ТОЭ ЛГТУ ( 1991 г.), а таю» опубликовано в трЭх печатных рэ-отах.

Диссертация состоит из введения, пятя глав, заклю-ания и библиографии. Содержание излокено на 89 страницах мапиногне-ого текста, иллтетрируется 49 рисунками. Библиографический список одеруит 63 наииеновгдш.

Краткое содержание работа

Оо.вввденга обосновывается актуальность темы диссертационной ра-отн, определяются цели, методы и формулируются основные задачи ксс-едовашм./Выбранный алгоритм анализа поставленной, задачи электрома-шттпого расчёта устройств МАО представляет coOoít последовательное ешендо ряда задач: растйта электромагнитного поля, определения маг-итных сил, расчёта напряжений и деформаций в рабочем зазоре уч5та змэнения физико-мвхэнйчоеккх характеристик магнитно-абразивных пороков при МАО, определения технологических параметров процесса обрабо-ки и интегральных характеристик устройств. Отг1чйется, что общей пецифической особенностью устройств МАО является использование г.'.эг-итно-абразивнего поровна, представляющего собой абразивные збрпз с агнитными включениям;;. Структурирование порошка в магнитном поле, ависшость его' характеристик от величины магнитного поля, изменетю го плотности и геометрии занимаемой им области при изменении поля, риводи? к положению, в котором невозможно разделить механические и агнитныо процессы п рабочей зоне устройства.

?_порвой_главе проведан обзор схем МАО. Рассмотрены физические снопн процесса обработки в магнитном поле. Наложение магнитного поля изнвоет изменение магнитного состояния частиц дисперсной фазы. Бла-одаря подвизяоети частиц их магнитное взаимодействие приводит к сб-азовшшв цепей вдоль поля. Структурирование частиц определяет спеаи-нческие особенности механического поведения фе^рсагкитных порогкон магнитном поле.

Анализ свойств мзгн'лтко-аСрчзир.;ых порошков показал, что из-за ло:, íoctk физических процессов, иквюсщх место при МАО, невозможности 45':'j всех отсутствия единой физической ко дели мпштних и

охзнических процессов, для практических расчетов цодясообразным яв-яотся использово;'.: характеристик перевха полученных нз эгепвримен-

Si

Í ШШ

>

г / Г

N J

■ % \ <л

Рис.! Схош кагшпно-абрвзийлсй обработай

а) с индуктором постоянного тока; О) с шщуктсром па пост«

иапйпах.

а. К наиболее важным, с точки зрения магнитной реологии и ферромзг-итной обработки, характеристикам порошка следует отнести:

- способность к легкому намагничивали) и размагничивании; .

- больную индукцию насыщения, т.е. способность обеспечивать ольшую энергию,взаимодействия;

- определенный уровень дисперсности а концентрации фзрромагнэ-

ика.

Дан краткий обзор существующих катодов расчЗта электромагнитных :олеЗ в электрических машинах, на основе которого для решения постав-юнвдх в работе задач выбран метод конечных элементов.

§10Е§3_глава посвящэна разработав методики численного расчета оля в устройствах МАО. В работе рассматривается два часишэ, практи-ески важнне конструкции устройств МАО, используемые для полирования ;еталей машш. Эти конструкции отличаются разным талом источников ма-витного шля - применением индукторов постоянного тока или на постоялых магнитах.

При расчете устройств магнитно-абразивного полирования (УМАЩ с аддукторами достокного тока (рисЛ.а) рассматривалась плоская задача ! сечении перпендикулярном к оси цилиндрической г тетовки. Зазор мек-[у заготовкой и полюсом заполнен магнитно-абразивным порошком. Заго-■овка приводятся во' вращение с угловой скоростью и. Материал заготов-я может обладать электропроводностью. и ферромагнитными свойствам, ¡оздаваекый индуктором магнитный поток пересекает два зазора и • заго-■овку. При расчбте принята допущения: порошок нсэлектропроводен, [редставляется изотропно насищаюцейся средой.

Система уравнений электромагнитного шля при использований вект-фного магнитного потенциала, шэшэго в задаче одну составляидую, грлЕодится к уравнении:

в I <9 А д I д А в А д А

- (— -) + - (--> = Т ОМ У - - х - ],

в х ц. а х ■ а у р. в г д 1 б у .

да т ~ удельная электрическая проводимость, ы - угловая скорость фощзния заготовки. Граничные условия формулируются для поверхностей >гршглчиващих область расчЗта и осей симметрии магнитной системы рис';I.а):ка оси х •-

! , в А(х) а А(-х)

- п. =--; п .

д г <9 У

на оси т liili а . 5 А(-у) в-

. ■ а * у" ах

Введение иск/ствеш:сЯ границы на одной из осей симметрии Maim1 системы, позволяющее (формулировать граничные условия второго ; относительно векторного потенциала. дает возможность уменьшить ч неизвестных потенциалов почти в два раза. Область расчета Еклзчал; половину конструкции устройства.

Для анализа магнитного поля в устройствах МАО с индукторами постоянных кагалах (рис.1.3) использовался скалярный потенциал. : чет магнитного поля строился на реиении уравнения Пуассона от» тельно фиктивных источников. При анализе магнитных систем с пост ними магнатами принята следующие допущения: намагниченность маг отличается от нуля только по главной оси намагничивания; применит но к высокскозрцйтивным магнитам намагниченность принюхается пост еоЯ в пределах изменения напряаопности магнитного поля от нуля значения равного коэрцитивной силе по индукщм. Намагниченность т магнитов кошю считать постоянной по всему объему, т.е. пронеб оОъЗгташ зарядами. Скачки нормальной составляющей вектора нама чэкнсста на поверхности раздела постоянный магнит - порошок и по янныа магнит - воздух по абсолютному значоюн) равны скачкам норм ной сосгемшДО нспракешюста поля, которые называются по верхнее ызгштам сарядси. Кг. остальных поверхностях крзеше условия зада из условий сжашрки и штмсякмэтриа магнитной системы. Приняв пространстг'длшо-перзодачесшм, ограничившись порвой гармонжо^, у пение Пуассояа преобразуем в двухмерное урознение

О в V д в V г V % г

г— ( 11 ~— ) +. -— ( W—— ) - —т—> и = % •

д X д Т, О У д У 2 1 "

Для ройош'я етф^ронцаальшх уравнений поля использовался v коночных sj.oM3etos. р«аио!глв системы ео^мпойкшс 'алгобраичоских ура щгД производилось хатодси Кьвтсна-Рсфсоиа.- На основа полученных j ний прадедово и проанализировано распределение Гс!дук1йи магшп поля на поверхности обрабатываемой детали при различных угловых рсстях вращения. На рис Л.а представлена кар тан а поля в УШ1 с in торами постоянного тока. йскризяевха магшшшс лягай обуслог 6

фактом цытоснония магнитного потока под действием вихревых токов в тали. Прераспродолепие магнитного потока приводит к насыщению по-рхяостного слоя заготовки и отдельных участков порошкового зазора.

Мзпштное поле в рабочем зазоре при обработке с ¡шдунторами на 'стоягших магнитах (ПЫ), исходя из обшого подхода к формированию аб-1зквиого инструмента из поросна, предполагающему использование всего :апозона изменения индукции, характеризуется наличием областей нзсы-

1ШЯ.

Делается выаод о том, что основньки конструктивными параметрами, редодявдики распределение в зазоре пондоромоторной характеристики пглтного поля.- ет-ай в, является: величина зазора а, отношение нд/кзаг и угол охвата заготовга: а.

2_5й53!ьей_гляБЗ приведена методика расчЭта рэспределепия магнит-х сил и давлений в рабочей зоне устройств МАП, о'азирувдаг-я на ронжи задачи механики деформируемого тола, и позволяющая учесть изме-•юиэ фяяйко-изхегшчвешпе свойств каггштяо-абразивного порошка при О.

Исходя из особенности метода конечных элементов, связанной с оп-деленпэм характеристик шля в узлах кошчяо-ол^мэптной сотки, пара-тры поля и сродц в элементах принимаются постоянными. В связи с им, удобно рзссмогряпать коночный элемент как объект приложения сп, действующей на порошковую среду со стороны магнитного поля. :я определения сил магнитного поля использовался тензор натякений ксвелла:

= ^ < »1 \ " °-5 «2 в1к' •

;е 1. к с х. у, г.; 61к - символ 'Сронокера.

Росчбт сил в магнитном поле непосредственно связан с оггределонл-составляющих вектора магнитной индукции. Нормальные к облей сторо-составляювдга вектора магнитной индукции, при использовании вектср-го магнитного потенциала, и касательные состаг'-.явдио напряженности гнитного поля, при расчЗте относительно скалярного магнитного починала, непрерывны. Две другие составляющие векторов поля разрывны. у. лее простой шход, в случае однородной среды, состоит в усредке-и а. значоний,. Магнитная сила, действупцэя на часть сгс~9кн ограяп-шую КЭ, определялась через интеграл по его поверхности ь вектора тяшгай в кагкптн-м ПОЛО:

* = а

Са;д1 по себе магнитные сила не полностью характеризует давленз на заготовку, так как это давление является результатом слоз;эния а всех частиц» находящихся в объеме зазора, В тоге время, распределен] сил в вороша, найденное из расчёта магнитного поля, позволяет осте ствигь переход к .механическим характеристикам рабочего зазора. След ет замотать, что преобразования магнитной энергии в нелинейной ыагн ткой системе, использованные при выводе выражений для магнитных си на связаны с механическими деформациям:! среда и проявлением в ней м хапических напряжений. Изменение .энергии магнитного поля при вирт альном перемещений объЗка ферромагнетика рассматривалось на осно математической модели магнитной системы, описанной уравнениями Ма свелла, в которой воспроизводятся только пространственное распре дел нло магнитного шля и магнитные характеристики сред.

Для определения давления в рабочем зазоре использовался аппар теории механики деформируемого тела. В общем случае, напряженное сс тояниз порошка может Сыть смоделировано на основе представления е вязко-плзсткчна£ средой с пределом текучести, зависящим от параметр поля, и учЭта анизотропии его механических свойств, обусловлена ориентацией соля. В установившемся режиме работы, когда напряжения среде 'не будут выходить за прадед текучести, скорость деформации < дет равна нулю и вязкость не будет иметь значения. Коночное напрязй но-дефэршровзнЕое состояние такой среды будет аналогично состоя: идеальной упруго-пластичной среда под той ко нагрузкой. Поэтому, д< таточно получать лкиь упруго-пластическое решение при характеристш длитольной прочности. Редаше такой задачи основано на применении I к раегбту яоарязиншй и деформаций в упругой среде. При этом особей сти п-ровховой среда были учтеш исключением главнкх растягиваю напряжений, то ость представлением - срода гипотетическим материя, работающим только па сгашэ.

■ Задача формулировалась относительно узловых значений вектора ремзаенай б , пмевдого пря илоокодефордфуеиом состоянии две сост ляедиз. Дэфэркируемео состоите срода характеризовалось вектором формации ! е ) = i . Sj . Ег )i а пело напряжений - вектором я ря&шиг' t о } = t Oz , 0Y , o2).

Использовались уравнения равновесия для плоской дэ<{орм81ш: 8

д а_

в о.

sy

Э о.

„ в о зу у

о

а О 5

a г От д х .

выракопия для компонент сектора деформация:

д т

a и

/

а х

e7 = a я,

Ô и.

a г

ГУ

а х

♦ **/

а т

закон Гукг, связиващяй напряжения и деформации, для плоскодефор^иру-еюго изотропного тела:

ч

■ о ег

. £г.

(1 +VH1

2V)

1-v V О V i-v О

О О П-2У) —

где О - матрица упругости, Œ - модуль упругости, v - коаНсциент Пуассона.

В случае плоской дэформзцки поле перемещений одаознзчно определяется коордонатвкж! составлявшая и и r . Составлягаоя вектора няпряэ-гош о,, перпендикулярная расчетной области, отлична от нудя, а компонента вектора деформация ег равна нулю. Шрзззя вектор пзреггецоБкй внутри sxej^DHïa (в) с пскощьп базисных функций N® а воктороз узлогж перемещений j®:

Ô =

приходам к полого таз, в котором все параметры; характорязувздо состояние дефор:л!руег!ого тола, могут сыть вяргяонц чераз узловуз ropoirase-пия. На зтой основа а мехоникэ деформируемого тела, исходя из прзЕЦИ-па минимума потенциальной энергии П®, шлучекн внргяэягя отпоегтздьно прекоиепий ô":

a п* „ .. • '

- ft = t к с а >® > с р >® з о,

а ( а >®

где с Xе ¡ - матрица 5;естеоста злшзнта, { Г® > - вектор нагрузки. lía основе последнего выражения формируется састеиз уравнений. ES рекзиаз дзот значения узловых перегааднпй.

э

Для проведения расчётов выбрана модэль, являющаяся обобщением упругой и хэсткопластнчноа среды с внутренним трением. Если напряжения в среде'нз превосходят заданного предельного уровня, связь напря-ягнай и деформация отмывается законам Гука . Предельные напряжения в области растяжения ограничивается прочностью на растясеюю т ( 1<0):

63 = Т.

а Б области сжатия - крзтераэм Нулоиа:

01 = s + ote ф ба,

« У

ГДО 8=20 otßUS - cteSJ=(1 + Stil <?)/U - ein ф). С. íp - СЦвП-

шш и угол внутреннего трэния. Прочность на растянэшэ 5? принимается равной С/5 для эленечта на входившего в пластику, и . равна нулю для 8дскэнте, выходиешого в пластику ка предыдущих итерациях. В области упругих дафорлациЗ капряшния могут Сыть найдены по известном деформация.!.

Результарухцэо нгпр.тгзяие в элементах вычислялось по форгдуло: I

~ >г—1 ус<т1-аГ)е+(о„-а„)г+(02-<гх)г+ 1/ба

. В работе показано, что прямэшш аппарата механики деформируемого тояэ, ехлззчепиэ в расчбг резания задачи определения деформированного состояния иагштно-абразишого поропка в рабочих зазорах ЫИЛ, в покоторах случаях позволяет коствзшш.1 образом воспроизвести юхгиппоскиэ свойства и механические явления в порошковых абразивных средах.

Исходя ез известных результатов, установивших значительные измо-шезя всотеостег пороака в зазоре, в работе предлагается алгоритм рас. чоха устройств 1.140, оснований ка использовании характеристик порошка, пояучапвих кз гкепэрпмэнтэ. С этой целью в работе реализовано Бвздание в математическую модель, описанную уравнениями Максвелла, учета кзшнешя кагштной проницаемости, обусловленного уплотнением кзгштнэ-Ейразгшого яородка.

Изтод расчета давлений абразивной среды в Л'АО иу ^полагает пос-дздовотзкшое рвеопш задачи рвсчЗта магнитного поля к определения Ейпрйхзщо-Есфэргйгрозашого состояния среды в рабочем зазоре.

На первой зтшэ, посла каюлнвшя препроцессорах операций, ро-сгатся хзлг&нал вадача. Е5 реюзпяе яшшотся первый пркбллиетшм при 10

psEoiimi нелинейной задачи ;.:отодом Ньютона-Рафсона. Итерационной процесс вклшает а себя следукцзэ этапу:

- построение якобиана и пэктора праьнх частей саствш яшааризи-ровагаых урэшепнй;

- учЗт граянчннх условий;

- pecorera системы уравнений относительно поправка, получение уточнбтшх значений искомой пороченной;

- расчЗт дкффэрзнцгеальннх характеристик поля;

- расчЗг капшгннх сил;

- решение задачи механики дефорлируекого тела.

Включение в итерационный процесс задачи расч5та деформация осуществлялось после достияекая максимальней относительной сшяЗксй значений, соответствующих уровню изменения ывгнитной проницаемости возникавшему при уплотнении порошка (30 - 40%).

Значение удельного магнитного сопротивления порошковой среды в элемента на к+I итерации находилось из вярегенк..

y'(k+1)_ ytk а ( у<1<+1 )_ j

где v(!tM! определяется по кривой намагничивания порэска, соответствующей ого плотности в конечном элементе, найденной на осроео рзге-ш'я деформационной задачи из механических характеристик пороска , а -коэффициент рэлаксвцши

Контроль сходимости ревепия осуп. ствлялся no волачгого и характэ-ру игмоношя максимальной относительной поправки. 3 связи с тем, что сходимость итерационного процесса и болызой степени определяется коэффициентом ^елокеащш а , били прог"лону рзсчВта с цедьв олрэделэнял зтого параметра, обеспечиваодего их паибольяуз еффзктдвпость.

Представленная методика полохапа з основу при составления едго-рлтма программ») рвсчЗтэ устройств "ДО. Программа реализовала з скотоме программирования Турбо-Паскаль 5.0 для хгм рс.

Излоггатпшй алгоритм пклочзет в собя два ктсрациошшх процесса:. внутренний итерационный игам расчёта напрлквкий к дефор.! цзЗ з :горо-шхопой среде и внешний росчбто кагннтаого поли.

-R- 1<?теЗртой_главо! последуете гишшгае технологических варачатрез процесса обработки на пондоромоторше характеристика магнитного похя з рабоччи зазоре устройств ИАП.

Отамчпэтся, что разработанная методика позволяет учесть клопе-

II

-Ео элементов магнзтопровода к обрабатываемой детали, влияние Бихре-вшс таков, магнитных и механических характеристик магнитно-абразивных" поросков. "

Нэтадкка иллюстрируется црзмэрами расчета распределения ¡индукций и девдаЕНЙ в рабочем зазоре для различных схем обработки и технологических решив.

На рис.2 представлаш зшзрн индукции п давлений для схеш КАП с кндуктором постоянного тока. При нзподвшяой заготовке агары симмет-ргчш. При вращениг. заготовки Е изменения её скорости происходит пе-рераснредэланге магнитного потока и давления, сыащвяиэ их максимумов в наззраЕЛоиш вращения. Из-за уыэнывения магнитной индукции на большей части зазора давлзш» оказывается заяягзянкы в 1.5-2.раза. Эффективность использования зазора снижается.

Предметом анализа при исследовании схем обработки с шцукторяуя на Ейстоявш! магнитах, используегак для полирования внутренних поверхностей тел вращения, являлось влияние величины зазора и радиуса индуктора на распределение индукции к давления пообрабатываемой поверхности, определение .птелалышх значений геометрических параметров. Окшеэтся, чго увзличвииз зазора приводит к уменьшению жесткости абразивного инструмента. Оптимальшл, с этой точки зрения, монно счктать зазоры в пределах 0.7-1.8 \гл. Установлено, что с ростом диа-ыэтра ивдпетора происходит увеличение площади обработки с одноБрамен-шм сзшгнввы каксян&яьнах значений Ендукцид и давлений (рис.3). На основа анализа картины поля в зазоре в работе делается вывод о том., что взлачнна рабочего зазора к деадатр индуктора, наряду с насывднкек порошка, являются основный ■ факторами, спззвдалявдикг распределение поадэроготорнаг характеристик поля в зоне обработки.

ПроЕодбншш чисхенннэ оценки показывает. что максимальное изменение плотности порошка составляет ЗОЙ, к соответствует 2 кратному Ейшнаннв кагшггной проницаемости, что подтверждает необходимость уча та ЕзизденЕЯ иэханЕЧбсюи свойств пороака.

Пятая глаза посвяцана вопроса:,: проектирования устройств МАП. При проектировали олвктромагЕИтшх индукторов постоянного тока исходники дгяшдз'является Форш к разшры работах зазоров, рабочих -поверхностей сошюа, катЕЕГнал индукция на полюсах. Представлена ыотодикз, багаруизаяся на использовании екЕЯвалаптной схеш закацвная кагняткой цеш устройства. Характеристика участка магнитной цепп, соотвотстау»-цая области обработка, строится на основа численных расчетов кагнит-12 ''

Рис.2 Распределение» магнитной шдутош (з) я даздзют (О) из поверхности заготовки при частотах о5 прглйнял: I - п - О ( V» = 0 ); 2 - П = 720 тш~1 ( я «• 75 рДЗ/С }Т • 3 - п = 1440 мшГ1 ( п = 146 рад/с ).

: ого поля. Производится определение ЩО накапшчЕзащях катушзк, длины и поперечного сечения участков магнитопровода.

Предлагается алгоритм расчета индуктора, выбора фэрш и геометрических размеров постоянных магнитов, основанный на использовании крнвдх рззмагничивгзния материала магнита и рабочей характеристики зазора, построенной по результатам численшх расчЭтов магактюго поля.

Используя разделайте затрат мощности при вращении ферромагнитного тела в постоянной магнитном поде на гистерезис и вихревые токи, с целью оценки, точности предлагаемой методики, наполнен сравнительный анализ результатов, получению; на основе численного, аналитического и вкспэригонтального подходов. "

Методика позволяет отрадолпть электродинамический, крутяндй г. полекй момента, затрачиваемые, соответственно, на преодоление действия вихревых тоное, механически* сил в система и на вращение заготовки.

На основе анализа результатов расчбтэ коханичэских характеристик ШАП показана необходимость учЗтз влияния вихревых токов и нзсыщеная материала заготовки. На /еханкческих характеристиках это влияние оценивается в 30$.

Расчета показали, что точность определения механически: характеристик УЫШ при численном моделировании в значительной степени определяется уровнем погрешности при оценке свойств материалов (|а, т. V, В) и параметров С-изетзскгх процессов (со, к г.д).Различие зке-цергыгвташшх к расчетных материалов, составлягдзе для элоктродкна-?.зпос;:ого мошата не Оолээ 15а.

Основные результата работы:

1. Разработаны вягоритш расчЗта магнитного поля в устройствах 1Ш1, учитывавшие характерные особенности конструктивного исполнения определяемые типом магнитного нндухтора. '

2. Разработана влгорятга расчета распределения магпитннх сил и давлений в порошковой магнитно-абразивной ср^до.

3. Разработан алгоритм учета изменения магнитам. свойств магнит-но-аЗразшшш: шровсов при МАО.

• 4. Еа основе разработанных алгоритмов предложена методика электромагнитного расчета ЩП, бьзкруадаяся на комплексном анализе эл&к-троаагшгдш: и кзхвкнчаскик процессов в порошке, и учкигоапая -насц-14

Риг.з Рас:гред?л?з/гае давл?нля (а) и аздумш «J) пз логархдосга заготовки для УМАЯ иа пссгояташк магнитах

I - = О.Э; 2 - - o.a.

„еще алаыаахов иагшгшаг система, влияние вихревых токов, изменение магаитных и мэхеничэсхих характеристик шгшттно-абразиБшгх порошков.

5. Проведены исследования аыгболео распространенных схем магнлт-но-абразивной обработки.

6. Проведен анализ технологических параметров процесса- обработка. Подучены зависимости распределения магнитной индукции и давления по повэрКЕости обработки в функция от величина рабочего зазора, скорости вращения заготовки, электромагнитных характеристик материала заготовки, физико-механических свойств ыагнитно-абразквшх порошков.

7. Рассмотрены осозовноми проектирования устройств МАО, лродло-хига штодикп выборз конструктквннх-парамзтров.

8. ПредлоЕэна методгча определения эксплуатацкокннх. характеристик ПУЛ.

3. Результата даеезртзют сформледи в ездз пакета программ по расчету устройств МАО. Пакет реализован в системе программирования Турбо-Паскаль 5.0 для Ш.' ГС к кокзт быть передан для использования при прошдекяи расчЭгоз и вшолнакня научко-ксследооательских работ по разработке устройств '¿АО.

1. элоктромапатай расчёт устройств каптво-абразикюге поднрозапшз // Совзрзонствоаоаио электрооборудования и ерздеп ад-кштизацда таш«огЕчвша процессов проказлонпкх предяряяткй. 2-s ДальнзЕас?. .науч.-практ. ко:ф.: Тез. докл. -Комсомохьск-нэ-Амурэ 1239,- С.91

2. О шборе размеров лпшйного ускорителя элэктрокапгатног дрс&аЯгаого аппарата /У Теория к расчот электрооборудования ородогв оьгшагЕзацза щюшшннше установок. со. науч. тр. Хас СйЕггехн. га-т. -Хабаровск, 193?.- С.74-77./В соавторство/

3. РаочЗт1 влактроматгатной сила в элоктрокаляггном дрозомбтш слзпратз • // Совзрзйнсгьааанпо электрооборудования к средс азте&яз&цдв гошолэгетзегоз: процессов ¡гфовддаишх продаржгкс. I Дедыагэсг. пауч.-прахт, кокф.: Tos. • докя. -Комсогол.сг-на-Лмур

i?35.- c.m.

По материалам диссертации опубликована работа;