автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами

На правах рукописи

ТАКТАШКИН Денис Витальевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА РАСПЫЛЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2008

003445793

Работа выполнена на кафедре «Математическое обеспечение и применение электронно-вычислительных машин» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Горбаченко Владимир Иванович.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Голованов Олег Александрович,

кандидат технических наук, доцент Зннкин Сергей Александрович

Ведущая организация - ОАО «Пензенское конструкторское бюро моделирования»(г Пенза)

Защита диссертации состоится «3*» UfOAA 2008 г., в jty часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.04 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу 440026, г Пенза, ул Красная, 40

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет», автореферат размещен на сайте www pnzgu ru

Автореферат разослан «¿J » McxJ] 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Одним из перспективных способов повышения производительности процессов механической обработки лезвийным инструментом и снижения затрат на применение смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) является их подача в зону обработки в распыленном состоянии Развитию и внедрению данного способа посвящены работы таких авторов, как Л В Худо-бин, Ю Г Проскуряков, М Н Клушин, Н Е Курносов Эффективность действия аэрозоля СОТС во многом определяется аэродинамикой газового факела, движением капель распыленной жидкости в потоке аэрозоля, кинетикой элементарных актов тепло-, массопере-носа в двухфазном газожидкостном потоке и в зоне резания

Одним из основных факторов, сдерживающих до настоящего времени массовое внедрение в производство технологии охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, является отсутствие соответствующих инженерных методик расчета параметров данного технологического процесса Все это заставляет разработчиков каждый раз экспериментально определять оптимальные параметры работы распыляющего устройства для каждой токарной операции, что в первую очередь связано с большими финансовыми затратами и значительными потерями рабочего времени Сложность математического описания и моделирования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами заключается главным образом в отсутствии приемлемых готовых математических моделей, способных комплексно описать этот процесс с учетом всех его наиболее значимых параметров Работы таких авторов, как Г И Грановский, Г Н Абрамович, Н А Фукс, Н Н Симаков, сводятся к рассмотрению лишь отдельно взятых физических процессов, аэродинамики газового факела, движения капли жидкости в воздушном потоке, тепло- и массообмена в зоне резания и т. д Предлагаемые авторами этих работ математические модели процессов описываются системами дифференциальных уравнений в частных производных и не позволяют проводить быстрые расчеты с наглядным выводом их результатов Возможным вариантом выхода из сложившейся ситуации может стать применение для решения данной проблемы объектно-ориентированного моделирования, в котором модель фор-

мируется из объектов, взаимодействующих друг с другом по мере выполнения моделирования

Из вышеизложенного следует, что объектно-ориентированное моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, включающее в себя разработку математических моделей аэродинамики факела аэрозоля, кинетики тепло-, массоперено-са между отдельной каплей и воздушным потоком, теплообмена в зоне обработки и методов сочетания указанных моделей, представляет несомненный интерес для технологии машиностроения и является актуальной проблемой

Цель работы - объектно-ориентированное моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при токарной обработке и разработка комплекса программ, позволяющего определять основные температурные и аэродинамические характеристики технологической системы

Основными задачами исследования являются следующие

1 Анализ современных подходов к моделированию процесса механической обработки лезвийным инструментом с применением распыленных технологических средств

2 Разработка объектно-ориентированных моделей аэродинамики газожидкостной струи распыленной СОТС и ее аэро-, гидродинамического взаимодействия с элементами технологической системы

3 Разработка объектно-ориентированных моделей гидродинамики двухфазного потока аэрозоля технологического средства и кинетики элементарных актов тепло- и массообмена в зоне обработки

4 Проведение экспериментальных исследований гидродинамической структуры потока распыленной СОТС и контактных температур в зоне резания при токарной обработке, необходимых для проверки адекватности полученных математических моделей

5 Разработка комплекса программ, позволяющего проводить детальное исследование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

Объект исследования - процесс охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при лезвийной обработке заготовок на токарном станке

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы объектно-ориентированного моделирования,

вычислительной гидроаэромеханики и термодинамики, численные и натурные эксперименты

Научная новизна заключается в следующем

1 Разработана объектно-ориентированная модель аэродинамики воздушной струи, отличающаяся от известных скорректированными формулами расчета угла раскрытия турбулентного воздушного потока, которая дает возможность рассчитать геометрические характеристики факела аэрозоля технологического средства

2 Предложена объектно-ориентированная модель поведения капель распыленной СОТС в воздушном потоке, отличающаяся от традиционных выведенными уравнениями движения частиц технологического средства в условиях их интенсивного испарения и дробления, позволяющая более точно оценить дисперсность СОТС и ее потери в окружающую среду

3 Разработана объектно-ориентированная модель аэродинамики вращающейся заготовки, отличающаяся от известных аппроксимацией эмпирических графиков функций теории Л Прандтля, которая позволяет оценить искажение факела аэрозоля технологического средства в зоне обработки

4 Предложена объектно-ориентированная модель дробления капли СОТС в зоне резания, отличающаяся от традиционных выведенными уравнениями теплового баланса частицы технологического средства, попадающей в поле действия высоких градиентов температур, позволяющая количественно отслеживать динамику охлаждения лезвийного инструмента распыленными СОТС

5 Разработана объектно-ориентированная модель расчета температур и тепловых потоков в зоне резания на операции точения, отличающаяся от известных учетом изменений контактной температуры для условий неустановившегося теплообмена, которая позволяет определить интенсивность тепловых потоков в зоне обработки

6 Предложена объектно-ориентированная модель процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, отличающаяся от известных комплексным описанием всех основных тепло-и массообменных процессов, протекающих в зоне обработки, позволяющая проводить полный расчет объекта исследования

Практическая ценность работы. На основе предложенных объектно-ориентированных моделей разработаны инженерные методики

расчета- поля скоростей и температур в однофазной турбулентной струе; траектории движения распыленных частиц в воздушном потоке, поля скоростей воздушных потоков у поверхности вращающегося диска, скорости испарения диспергированной жидкости в воздушном потоке, условий дробления капель жидкости в воздушном потоке и зоне резания; контактных температур и тепловых потоков при неустановившемся теплообмене и прерывистом резании

На основе предложенных объектно-ориентированных моделей и алгоритмов расчета разработано программное средство, позволяющее проводить полный расчет процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС с предоставлением возможности оценить степень охлаждения, соответствующую набору заданных условий, описывающих технологический процесс

На защиту выносятся:

1 Объектно-ориентированные модели поведения трехмерной турбулентной струи аэрозоля СОТС и ее деформации в зоне обработки, позволяющие проводить численные расчеты потоков массы и импульса в любой точке факела распыленного технологического средства.

2 Объектно-ориентированные модели тепло- и массообменных процессов в зоне резания при токарной обработке лезвийным инструментом, позволяющие определить скорость роста контактной температуры при неустановившемся теплообмене в условиях охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС

3 Обоснование корректности предложенных объектно-ориентированных моделей по результатам экспериментального исследования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами

4 Алгоритмы работы базовых компонентов программного средства, обеспечивающие программную реализацию объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи -путь к обществу, основанному на знаниях» (г Москва, 2006 г ), Международной научно-практической конференции «Ресурсосбереже-

ние и инновации проблемы и методы решения» (г. Пенза, 2006 г), Международной молодежной научной конференции «XXXII Гага-ринские чтения» (г Москва, 2006 г), Всероссийской молодежной научно-практической конференции «ИННОВ 2007» (г Новочеркасск, 2007 г ), Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «IX Королевские чтения» (г Самара, 2007 г), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (г Пенза, 2007 г), Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г Пенза,

2007 г ), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Теоретические знания - в практические дела» (г Омск,

2008 г), Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2008 г )

Реализация работы и внедрение результатов. Алгоритмы, инженерные методики проведения вычислительных экспериментов и их программные реализации использованы на следующих предприятиях. ООО ПНКФ «Промсервис» при внедрении технологии подготовки и подачи распыленных СОТС в технологический процесс обработки алюминиевого сплава АМгб на операции фасонного точения сферы диаметром 24,5 мм, ЗАО «Агроспецпредприятие» при внедрении технологии применения распыленных СОТС и устройства активного виброакустического контроля зоны резания в технологический процесс обработки нержавеющей стали 12Х18Н10Т на операции точения гайки клапана отдачи стойки, ООО «Нев Сур» при технологических испытаниях прибора активного контроля износа режущего инструмента и программного обеспечения для выбора оптимальных технологических режимов резания лезвийным инструментом

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК (журнал Известия высших учебных заведений Поволжский регион -2007.-№ 4; Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. -2008 -№ 1)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений Содержит 150 страниц основного текста, 68 рисунков,

1 таблицу, список литературы из 150 наименований и 3 приложения Общий объем работы составляет 170 страниц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе приведена объектно-ориентированная декомпозиция технологического процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при лезвийной обработке заготовок деталей машин, а также проведен общий анализ требований, предъявляемых к разрабатываемому программному инструменту

В результате объектно-ориентированной декомпозиции выделены пять основных объектов системы «Капля СОТС», «Воздушная струя», «Зона обработки», «Воздушный поток» и «Тепловой поток» Все объекты системы взаимодействуют между собой на уровне методов (рисунок 1)_

Объект 'Капля СОТС"

а

.гС

с

Контейнер Струя аэрозоля СОТС"

Процесс испарения капли воздушном потоке

Процесс искажения траектории движения капли

Процесс дробления капли в воздушном потоке

X у

Объект "Воздушная струя"

~т

Процесс дробления капель в зоне резания

Г

Процесс отвода тепла из зоны резания

^ Г J ^

Процесс искажения струи аэрозоля СОТС

D

С

Объект

"Тепловой поток" ?

t

Процесс лезвийной обработки

Контейнер "Технологическая система"

Объект

"Воздушный поток -

>

Объект Зона обработки"

Процесс возмущения окружающего воздуха

О

Рисунок 1 - Схема взаимодействия объектов системы

Так объект «Капля СОТС» в процессе взаимодействия с объектом «Воздушная струя» меняет свои атрибуты в результате протекания в системе процессов искажения траектории капли под действием аэродинамических сил, ее дробления и испарения Введем в рассматриваемую модель понятие контейнера, который в объектно-ориентированном моделировании является логическим блоком со своим интерфейсом и своими атрибутами, объединяющим группу объектов Таким образом, композиция из объектов «Капля СОТС» и «Воздушная струя» составляет контейнер - «Струя аэрозоля СОТС» Отдельно стоит отметить поведение такого объекта, как «Зона обработки», деятельность которого инициирует появление в общей системе двух новых объектов «Воздушный поток» и «Тепловой поток» Родительский объект и два его дочерних объекта составляют вместе еще один контейнер - «Технологическая система», который в одностороннем порядке оказывает влияние на объекты «Воздушная струя» и «Капля СОТС», внося корректировки в значение их атрибутов Данные поправки учитывают искажение струи аэрозоля технологического средства в зоне резания, вызванное деятельностью объекта «Воздушный поток», и процесс вторичного теплового дробления капель в зоне резания, вызванный деятельностью объекта «Тепловой поток» В то же самое время контейнер «Струя аэрозоля СОТС» в процессе отвода тепла из зоны обработки активно взаимодействует с объектом «Тепловой поток», изменяя его атрибуты

В объектно-ориентированной модели использован постоянный шаг изменения модельного времени (принцип А/) Вся деятельность системы осуществляется на оси модельного времени, характеризующейся целочисленной переменной А/, которая определяется исходя из требований к точности моделирования процесса Значения атрибутов всех объектов системы привязываются к моменту окончания каждого шага оси дискретного времени

Итогом проведенного общего анализа технологического процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС и возможности разработки его объектно-ориентированной модели стала постановка целей и задач, решаемых в данной диссертационной работе Во второй главе разработана модель, описывающая характер поведения контейнера «Струя аэрозоля СОТС» в трехмерном пространстве, а также выведено математическое описание влияния объ-

екта «Воздушный поток» на геометрические атрибуты объекта «Воздушная струя».

В основу математической модели поведения объекта «Воздушная струя» положена теория Г Н Абрамовича С целью устранения вносимой в расчеты ощутимой погрешности, обусловленной введенными в уравнения эмпирическими константами, предложено выразить текущий радиус воздушного потока через тангенс угла раскрытия струи tg а, в результате чего получена новая уточненная формула

/ С Л

1+

Я,

0 =

о, 29Д0

где «-коэффициент структуры струи, 5, -расстояние между рассматриваемым сечением и срезом сопла- Щ - радиус выходного сопла распыляющего устройства.

Для корректного расчета таких атрибутов объекта «Воздушная струя», как ширина невозмущенного потока и полная ширина пограничного слоя начального участка, исходя из геометрии распределе-

I

ния поля скоростей, введена в расчет новая величина Я1 , характеризующая радиус сужения ядра постоянных скоростей на оси струи-

Я, — Кп---.

' и 0,67

При рассмотрении поля температур в воздушной струе использовано уже известное из теории Г Н Абрамовича выражение, позволяющее, зная распределение безразмерных скоростей потоков, рассчитать поле температур в воздушной струе

Разработанная модель поведения объекта «Воздушная струя» позволяет рассчитать угол раскрытия факела охлаждающего агента, протяженность ядра постоянных скоростей и температур в турбулентной струе и описать влияние аэродинамики воздушного потока на траекторию движения мелкодисперсных частиц технологического средства

Для построения математической модели поведения объекта «Воздушный поток» рассмотрен случай вращения диска диаметром с постоянной угловой скоростью соал в покоящейся среде В ходе анализа физики процесса установлено, что касательная составляющая

скорости воздушного потока иас1 и его радиальная составляющая

иас1 пропорциональны

МОСТЯМИ'

„ - ¿¿^си! д. иас1 =-I- р

и выражаются следующими зависи-

Р>«/

=-;-&

©ш/

где - расстояние от диска, - толщина увлекаемого слоя среды, - кинематическая вязкость среды

Разработанная модель поведения объекта «Воздушный поток» у поверхности вращающейся заготовки позволяет оценить влияние на вертикальную и горизонтальную составляющие скорости движения капель СОТС аэродинамики вращающейся заготовки и оценить искажение струи аэрозоля технологического средства в зоне обработки

Разработанные объектно-ориентированные модели, описывающие аэродинамику газожидкостной струи аэрозоля СОТС, предоставили возможность оценить распределение жидкой фазы в объеме струи и непосредственно в зоне обработки

В третьей главе разработана модель, описывающая характер поведения контейнера «Технологическая система», а также выведено математическое описание влияния объекта «Тепловой поток» на термодинамические атрибуты объекта «Воздушная струя»

Математическая модель поведения объекта «Капля СОТС» базируется на теории испарения Зака, которая дает качественную оценку зависимости скорости испарения от температуры окружающей среды Но гиперболическая зависимость функции скорости от диаметра капли ограничивает ее применение для построения математической модели, так как при диаметре капли <1^ 0 скорость ее испарения Ж -> оо В связи с этим в работе предложено использовать в качестве верхней границы применимости закона испарения формулу В В Шулейкина, учитывающую влияние скачка концентраций пара у поверхности капли на скорость ее испарения

1 | а гк( ЯТ^ £> [ 2яц ,

где Щ - скорость испарения в вакуум, а - коэффициент аккомодации, г\ - радиус капли, £) - коэффициент диффузии паров, К -газовая постоянная, отнесенная к одному молю, Т$г - температура среды, в которую происходит испарение; ц - молекулярный вес.

Для того чтобы определить условие, при котором начинает действовать предложенное верхнее ограничение, учитывающее давление насыщенного пара у поверхности капли технологического средства р3, в объектно-ориентированную модель введено новое понятие критического диаметра капли

_ 2£> р5Л]2пц

который дает возможность более точно определять скорость испарения мелкодисперсных капель аэрозоля при ¿1% < 5 - Ю-5 м

Для количественной оценки отведенного из зоны резания тепла и определения динамики охлаждения режущего инструмента аэрозолем СОТС на основе законов термодинамики выведена формула полной теплоты, затрачиваемой на взрывное кипение капли СОТС в зоне резания:

е = £4^1(сЛА т + ги),

где рь — плотность жидкости, с^ — удельная теплоемкость жидкости, ДТ - температурный перепад при прогреве жидкости до температуры кипения, ги - удельная теплота парообразования жидкости.

При этом на базе теории теплофизики резания А Н Резникова выведено уравнение, описывающее изменение контактной температуры во времени на операции точения

г

£<70+0 + ^

гег

+ 0,184

где м>р, Хр и X - коэффициенты температуропроводности и теплопроводности режущего инструмента и обрабатываемого материала соответственно, 1р и /2 - длина передней и задней площадки контакта, уг - скорость резания, егег - коэффициент длительности холостого и рабочего хода, до - тепловой поток на надрезцовой стороне стружки, Одг - температура деформации, к - коэффициент продольной усадки стружки, Д - наибольшая толщина заторможенного слоя, с, , и К2 - коэффициенты нестационарности режима токарной обработки

Разработанные объектно-ориентированные модели, описывающие кинетику тепло-, массообменных процессов в зоне резания при охлаждении режущего инструмента распыленными технологическими средствами, позволили определить оптимальный расход СОТС, необходимый для обеспечения требуемого теплового баланса в зоне обработки

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований аэро-, гидродинамики факела аэрозоля СОТС и контактных температур в зоне резания при различных технологических режимах токарной обработки заготовок деталей машин. Произведена оценка адекватности объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

Экспериментальное исследование и оценка адекватности предложенной математической модели проводились в три этапа Целью первого этапа было измерение гидродинамических и температурных характеристик газовой фазы в факеле мелкодисперсного аэрозоля. Для измерения скорости применен пневматический метод с использованием трубки Пито - Прандтля и микроманометра Как видно из графиков (рисунки 2, 3), предложенная модель поведения объекта

«Воздушная струя» описывает результаты экспериментов с погрешностью, не превышающей 10 %, что доказывает достаточно хорошее согласование экспериментов с предложенной моделью.

Рисунок 2 - Изменение скорости Рисунок 3 - Изменение избыточной

в сечении струи температуры в сечении струи

Целью второго этапа экспериментов было исследование дисперсности распыленной СОТС в различных сечениях факела аэрозоля при изменении давления сжатого воздуха на входе в распыляющее устройство. Измерение размеров мелких частиц в потоке аэрозоля осуществлялось дифракционным методом Фраунгофера. Результаты измерения и численного эксперимента, проведенного на базе модели поведения контейнера «Струя аэрозоля СОТС», представлены на рисунке 4. Как видно из графиков, разница между результатами расчетов и измерений как по абсолютной величине, так и по зависимости на всем интервале значений 5 не выходит за пределы 15 %, что гарантирует надежность результатов, полученных в ходе проведения численных экспериментов.

Целью грен,его этапа экспериментов ставилось измерение локальных температур в зоне резания. Для измерения температуры контактной площадки при токарной обработке разработан специальный проходной резец со встроенной искусственной термопарой. По результатам данных экспериментального исследования {V - 630 об/мин ; 5 = 0,15 мм/об ; / - 3 мм ) и расчетов, проведенных по модели поведения контейнера «Технологическая система» (рисунок 5), можно сделать вывод, что максимальное расхождение между результатами численных экспериментов

и данных, полученных из опытов, не превышает 15 %. Это, в свою очередь, свидетельствует о применимости при описании тепловых процессов в зоне резания численного эксперимента на базе предложенной математической модели.

Рисунок 4 - Изменение радиуса капель Рисунок 5 - Колебания температуры

в воздушном потоке по длине струи при прерывистом точении

В пятой главе описаны программная реализация, алгоритмы работы всех основных компонентов программного средства, организация пользовательского интерфейса программного средства и изложены ключевые моменты проведения его тестирования согласно стандарту IEEE Standard 829.

На основе предложенной объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС разработано программное средство, которое позволяет определить аэродинамические и температурные параметры газовых струй; рассчитать поле скоростей воздушных потоков у поверхности вращающихся деталей и дисков; провести оценку контактных температур и тепловых потоков в зоне резания при заданных условиях обработки; смоделировать на компьютере поведение двухфазных газожидкостных струй, свободно распространяющихся в воздушной среде; провести полный расчет процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

Тестирование программного средства показало, что все расчеты, реализуемые в рамках его функционирования, позволяют адекватно оценивать процесс охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС с погрешностью, не превышающей 10-15 % по сравнению с экспериментальными данными

В приложении приводятся документы о внедрении результатов работы и дополнительные материалы по исследуемой теме.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате объектно-ориентированного моделирования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными смазочно-охлаждающими технологическими средствами при токарной обработке получены следующие основные научные результаты

1 Проведена объектно-ориентированная декомпозиция процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами и определены основные требования, предъявляемые к программной реализации его объектно-ориентированной модели

2 Разработана математическая модель, описывающая взаимодействие объектов «Воздушная струя» и «Воздушный поток», отличающаяся от известных скорректированным расчетом аэродинамических атрибутов системы и позволяющая описать поле скоростей и температур аэрозоля в зоне обработки.

3 Разработана математическая модель, описывающая поведение объекта «Капля СОТС» в контейнере «Струя аэрозоля СОТС», отличающаяся от известных динамическим изменением атрибутов всех объектов системы и позволяющая рассчитать траекторию движения капель технологического средства в воздушном потоке

4 Разработана математическая модель, описывающая динамику взаимодействия контейнеров «Технологическая система» и «Струя аэрозоля СОТС», отличающаяся от известных выведенным математическим описанием поведения объекта «Тепловой поток» и позволяющая определить оптимальный расход технологического средства, необходимый для обеспечения требуемого теплового баланса.

5 По результатам проведенных экспериментальных исследований проведена проверка адекватности объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами, по итогам которой расхождение меж-

ду результатами численного моделирования и экспериментальными данными не превышает 10-15 %.

6 На базе предложенной объектно-ориентированной модели разработано программное средство, позволяющее проводить полный расчет процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России

1 Такташкин, Д В Объектно-ориентированное моделирование процесса охлаждения режущего инструмента / Д В Такташкин, В И Горбаченко // Известия высших учебных заведений Поволжский регион Технические науки -2008 -№ 1.-С 3-15

2 Такташкин, Д В Разработка метода и устройства трехтактного интегрирования для контроля размеров деталей приборостроения и анализ его погрешностей /ДА Белолапотков, И Р. Добровинский, Д В Такташкин // Известия высших учебных заведений Поволжский региои Технические науки -2007 -№4.-С. 166-175.

Публикации в других изданиях

3 Такташкин, Д В. О возможности минимизации расхода распыленных СОТС /НЕ Курносов, Д В Такташкин, А. А Николотов, А В Матвеев // Экология и ресурсо- и энергосберегающие технологии на предприятиях народного хозяйства материалы 5-й Всерос науч.-практ. конф. - Пенза . ПДЗ, 2005. - С 16-19

4 Такташкин, Д В Математическое моделирование работы распылителя применительно к технологии охлаждения режущего инструмента / Д В Такташкин // Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях . материалы Меж-дунар науч-практ конф -М МГСУ, 2006 -С 252-253.

5. Такташкин, Д В Закономерности гидродинамики двухфазного газожидкостного потока / Д В Такташкин // Ресурсосбережение и инновации проблемы и методы решения : материалы Междунар на-уч.-практ конф - Пенза • ПДЗ, 2006 - С 83-86

6 Такташкин, Д В Математическая модель расчета контактных температур и тепловых потоков в зоне резания при лезвийной обработке / Д В Такташкин, А. Г Елистратова // Проблемы информати-

ки в образовании, управлении, экономике и технике материалы 7-йВсерос науч-техн конф.-Пенза ПДЗ, 2007 -С 154-158

7. Такташкин, Д. В Математическая модель поля скоростей воздушных потоков у поверхности вращающейся заготовки / Д. В. Такташкин // Проблемы исследования и проектирования машин материалы Междунар науч-техн конф.-Пенза ПДЗ,2007 -С 12-15

8 Такташкин, Д В Увеличение ресурса режущего инструмента при лезвийной обработке за счет применения распыленных технологических средств / Д В Такташкин, А Г Елистратова // Теоретические знания - в практические дела . материалы IX Всерос межвуз науч -практ конф - Омск • Изд-во ГОУВПО «РосЗИТЛП», 2008 -С 76-79.

9 Такташкин, Д В Экологические аспекты применения распыленных технологических средств при лезвийной обработке / Д В Такташкин, А. Г. Елистратова // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф • материалы Междунар. науч -практ конф - Пенза ПДЗ, 2008 - С 74-77

10 Такташкин, Д В Программная реализация объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами / Д В Такташкин // Материалы и технологии XXI века материалы Междунар науч -техн конф - Пенза • ПДЗ, 2008 -С 106-109

Такташкин Денис Витальевич

Моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами

Специальность 05 13 18-Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Редактор О Ю Ещина Технический редактор Н А Вьялкоеа

Корректор Н А Сидельникова Компьютерная верстка Н В Ивановой

ИД №06494 от 26 12 01

Сдано в производство 16 05 08 Формат 60x84^/16 Бумага писчая Печать офсетная Уел печ л 1,0 Заказ №299 Тираж 100

Издательство Пензенского государственного университета 440026, Пенза, Красная, 40

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

1.1 Постановка задачи моделирования.

1.2 Анализ подходов к моделированию сложных динамических систем.

1.3 Объектно-ориентированная декомпозиция процесса охлаждения режущего инструмента.

1.4 Анализ требований, предъявляемых к программной реализации разрабатываемой объектно-ориентированной модели.

Выводы.

2 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ АЭРОГИДРОДИНАМИКИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СТРУИ.

2.1 Математическая модель поведения объекта «Воздушная струя».

2.2 Математическая модель поведения объекта «Капля СОТС».

2.3 Математическая модель поведения объекта «Воздушный поток».

Выводы.

3 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛО - И МАССОПЕРЕНОСА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ.

3.1 Математическая модель процесса испарения капли аэрозоля в воздушном потоке.

3.2 Математическая модель процесса дробления капли в воздушном потоке и зоне резания.

3.3 Математическая модель поведения объекта «Тепловой поток».

Выводы.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

РАСПЫЛЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ.

4.1 Экспериментальное исследование аэродинамических и температурных характеристик воздушных струй.

4.2 Экспериментальное исследование диаметра мелких частиц в факеле аэрозоля методом дифракции Фраунгофера.

4.3 Экспериментальное исследование контактных температур в зоне резания при токарной обработке.

Выводы.

5 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

5.1 Реализация алгоритмов работы базовых компонентов программного средства.

5.2 Программная реализация алгоритма работы компонента выполнения расчетов.

5.3 Организация графического интерфейса пользователя программного средства.

5.4 Организация тестирования программного средства.

Выводы.

Актуальность темы. Техническое; перевооружение машиностроительного производства предполагает повышение производительности процесса обработки, металлов резанием, улучшение качества обработки поверхности, поиск оптимальных режимов обработки и методов управления процессом резания, лезвийным- инструментом [1 - 4]. Все это в свою очередь предопределяет необходимость контроля над; тепловыми процессами, происходящими в зоне обработки, так как в процессе резания тепловые потоки оказывают влияние на* силы резания,, микроструктуру поверхностного, слоя* и стойкость режущего инструмента [5,6, 7]. Для организации контроля над тепловыми процессами в зоне резания- возникает необходимость в искусственных смазочно-охлаждающих технологических средствах (СОТС), предназначенных для отвода образующейся теплоты [8, 9] .

Одним из перспективных способов повышения^ производительности процессов механической-обработки лезвийным инструментом и снижения затрат на применение смазочно-охлаждающих технологических средств (ООТС) является их подача в зону обработки в распыленном состоянии. Развитию и внедрению данного способа; посвящены работы таких авторов; как J1. В. Худобин, Ю. Г. Проскуряков, М. II. Клушин, Н. Е. Курносов. Эффективность, действия аэрозоля; СОТС во мношм= определяется аэродинамикой газового факела, движением капель распыленной жидкости в потоке аэрозоля, кинетикой элементарных актов тепло-, массопереноса в двухфазном газожидкостном потоке и:в зоне резания [Ю - 15].

Одним, из основных факторов, сдерживающих до настоящего времени массовое внедрение в производство: технологии охлаждения режущего инструментам распыленными СОТС, является отсутствие: соответствующих инженерных методик расчета параметров данного технологического процесса. Все это заставляет разработчиков каждый раз экспериментально определять оптимальные параметры работы распыляющего устройства для каждой токарной операции, что в первую очередь связано с большими финансовыми затратами и значительными потерями рабочего времени. Сложность математического описания и моделирования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами заключается главным образом в отсутствии приемлемых готовых математических моделей, способных комплексно описать этот процесс с учетом всех его наиболее значимых параметров. Работы таких авторов, как Г. И. Грановский, Г. Н. Абрамович, Н. А. Фукс, Н. Н. Симаков [5, 16, 17, 18], сводятся к рассмотрению лишь отдельно взятых физических процессов: аэродинамики газового факела, движения капли жидкости в воздушном потоке, тепло- и массообмена в зоне резания и т. д. Предлагаемые авторами этих работ математические модели процессов описываются системами дифференциальных уравнений в частных производных и не позволяют проводить быстрые расчеты. Также можно выделить отдельный ряд работ, посвященный процессам тепло- и массообмена в жидкостях и газах, которые являются узкоспециализированными исследованиями, использующими CAE (Computer Aided Engineering) и EFD (Engineering Fluid Dynamics) пакеты прикладных программ, такие как SolidWorks/COSMOSWorks, AnSYS, Mars, DYNA 3D, Nastran [19 —28].,Но скрытость основных факторов моделирования, и отсутствие возможности корректировки элементов математических моделей не позволяет применять данные готовые программные разработки для исследования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными сотс.

Возможным вариантом выхода из сложившейся- ситуации может стать применение для решения данной проблемы объектно-ориентированного моделирования, в котором модель формируется из объектов, взаимодействующих друг с другом по мере выполнения моделирования.

Из вышеизложенного следует, что объектно-ориентированное моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, включающее в себя-разработку математических моделей аэродинамики факела аэрозоля, кинетики тепло-, массопереноса между отдельной каплей и воздушным потоком, теплообмена в зоне обработки и методов сочетания указанных моделей, представляет несомненный интерес для технологии машиностроения и является актуальной проблемой.

Цель работы - объектно-ориентированное моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при токарной обработке и разработка комплекса программ, позволяющего определять основные температурные и аэродинамические характеристики технологической системы.

Основными задачами исследования являются следующие:

1 Анализ современных подходов к моделированию процесса механической обработки лезвийным инструментом с применением распыленных технологических средств.

2 Разработка объектно-ориентированных моделей аэродинамики газожидкостной струи распыленной СОТС и ее аэро-, гидродинамического взаимодействия с элементами технологической системы.

3 Разработка объектно-ориентированных моделей гидродинамики двухфазного потока аэрозоля технологического средства и кинетики элементарных актов тепло- и массообмена в зоне обработки.

4 Проведение экспериментальных исследований гидродинамической структуры потока распыленной СОТС и контактных температур в зоне резания при токарной обработке, необходимых для проверки адекватности полученных математических моделей.

5 Разработка комплекса программ, позволяющего проводить детальное исследование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

Объект исследования — процесс охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при лезвийной обработке заготовок на токарном станке.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы объектно-ориентированного моделирования, вычислительной гидроаэромеханики и термодинамики, численные и натурные эксперименты.

Научная новизна заключается в следующем:

1 Разработана объектно-ориентированная модель аэродинамики воздушной струи, отличающаяся от известных скорректированными формулами расчета угла раскрытия турбулентного воздушного потока, которая дает возможность рассчитать геометрические характеристики факела аэрозоля технологического средства.

2 Предложена объектно-ориентированная модель поведения капель распыленной СОТС в воздушном потоке, отличающаяся от традиционных выведенными уравнениями движения частиц технологического средства в условиях их интенсивного испарения и дробления, позволяющая более точно оценить дисперсность СОТС и ее потери в окружающую среду.

3 Разработана- объектно-ориентированная модель аэродинамики вращающейся заготовки, отличающаяся от известных аппроксимацией эмпирических графиков функций теории JI. Прандтля, которая позволяет оценить искажение факела* аэрозоля технологического средства в зоне обработки.

4 Предложена объектно-ориентированная модель дробления капли СОТС в зоне резания, отличающаяся от традиционных выведенными уравнениями теплового баланса частицы технологического средства, попадающей в поле действия высоких градиентов температур, позволяющая количественно отслеживать динамику охлаждения лезвийного инструмента распыленными СОТС.

5 Разработана объектно-ориентированная модель расчета температур и тепловых потоков в зоне резания на операции точения, отличающаяся от известных учетом изменений контактной- температуры для условий неустановившегося теплообмена, которая позволяет определить интенсивность тепловых потоков в зоне обработки.

6 Предложена объектно-ориентированная модель процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, отличающаяся от известных комплексным описанием всех основных тепло- и массообменных процессов, протекающих в зоне обработки, позволяющая проводить полный расчет объекта • исследования.

Практическая ценность работы. На основе предложенных объектно-ориентированных моделей разработаны инженерные методики расчета: поля скоростей и температур в однофазной турбулентной струе; траектории движения распыленных частиц в воздушном потоке; поля скоростей воздушных потоков у поверхности вращающегося диска; скорости испарения диспергированной жидкости в воздушном потоке; условий дробления капель жидкости в воздушном потоке и зоне резания; контактных температур и тепловых потоков при неустановившемся теплообмене и прерывистом резании.

На основе предложенных объектно-ориентированных моделей и алгоритмов расчета разработано программное средство, позволяющее проводить полный расчет процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС с предоставлением возможности оценить степень охлаждения, соответствующую набору заданных условий, описывающих технологический процесс.

На защиту выносятся:

1 Объектно-ориентированные модели поведения трехмерной турбулентной струи аэрозоля СОТС и ее деформации в зоне обработки, позволяющие проводить численные расчеты потоков массы и импульса в любой точке факела распыленного технологического средства.

2 Объектно-ориентированные модели тепло- и массообменных процессов в зоне резания при токарной обработке лезвийным инструментом, позволяющие определить скорость роста- контактной- температуры при неустановившемся теплообмене в условиях охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС.

3 Обоснование корректности предложенных объектно-ориентированных моделей по результатам экспериментального исследования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

4 Алгоритмы работы базовых компонентов программного средства, обеспечивающие программную реализацию объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС.

Содержание работы:

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе приведена объектно-ориентированная декомпозиция технологического процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС при лезвийной обработке заготовок деталей машин, а также проведен общий анализ требований, предъявляемых к разрабатываемому программному средству.

Во второй главе разработан комплекс взаимосвязанных математических моделей, описывающих характер поведения двухфазной газожидкостной струи в трехмерном воздушном пространстве. Рассмотрено влияние аэродинамики вращающейся заготовки на геометрию факела распыленной СОТС.

В третьей главе разработан комплекс взаимосвязанных математических моделей, описывающих теплофизическую сущность процесса токарной обработки заготовок лезвийным инструментом. Рассмотрены математические модели вторичного теплового дробления и испарения капель диспергированной-СОТС в зоне резания.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований аэро-, гидродинамики факела аэрозоля СОТС, контактных температур в зоне резания при различных технологических режимах токарной обработки заготовок деталей машин. Произведена оценка адекватности отдельных составных элементов, комплексной математической модели охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС и всей модели в целом.

В пятой главе описаны программная реализация, алгоритмы работы всех основных компонентов программного средства, организация пользовательского интерфейса программного средства и изложены ключевые моменты проведения его тестирования согласно стандарту IEEE Standard 829.

В приложениях приводятся документы о внедрении результатов работы и дополнительные материалы по отдельным аспектам исследуемой темы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (г. Москва, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и инновации: проблемы и методы решения» (г. Пенза, 2006 г.), Международной молодежной научной конференции «XXXII Гагаринские чтения» (г. Москва, 2006 г.), Всероссийской молодежной научно-практической конференции «ИННОВ2007» (г. Новочеркасск, 2007 г.), Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «IX Королевские чтения» (г. Самара, 2007 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике» (г. Пенза, 2007 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2007 г.), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Теоретические знания - в практические дела» (г. Омск, 2008 г.), Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2008 г.).

Реализация работы и внедрение результатов. Алгоритмы, инженерные методики проведения вычислительных экспериментов и их программные реализации использованы на следующих предприятиях: ООО ПНКФ «Промсервис» при внедрении технологии подготовки и подачи распыленных СОТС в технологический процесс обработки алюминиевого сплава АМгб на операции фасонного точения сферы диаметром 24,5 мм; ЗАО «Агроспецпредприятие» при внедрении технологии применения распыленных СОТС и устройства активного виброакустического контроля зоны резания в технологический процесс обработки нержавеющей стали 12Х18Н10Т на операции точения гайки клапана отдачи стойки; ООО «Нев Сур» при технологических испытаниях прибора активного контроля износа режущего инструмента и программного обеспечения для выбора оптимальных технологических режимов резания лезвийным инструментом.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК (журнал: Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. - 2007. —№ 4; Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. -2008. - № 1).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Содержит 153 страницы основного текста, 62 рисунков, 1 таблицу, список литературы из 136 наименований и 3 приложения. Общий объем работы составляет 160 страниц.

Выводы

1) Описаны особенности реализации алгоритмов работы базовых компонентов программного средства (компонент управления исходными данными, компонент выполнения расчетов, компонент представления результатов, компонент-координатор), позволяющие реализовать централизованную схему взаимодействия его компонентов.

2) Разработана программная реализация алгоритма расчета поля скоростей и температур воздушных потоков, реализующая ООМ, разработанную в разделе 2.1 данной работы, и определен набор основных атрибутов, описывающих состояние и поведение объекта «Воздушная струя».

3) Разработана программная реализация алгоритма расчета аэродинамики вращающейся детали, реализующая ООМ, разработанную в разделе 2.3 данной работы, и определен набор основных атрибутов, описывающих состояние и поведение объекта «Воздушный поток».

4) Разработана программная реализация алгоритма расчета контактных температур и тепловых потоков в зоне резания, реализующая ООМ, разработанную в разделе 3.3 данной работы, и определен набор атрибутов, описывающих состояние и поведение объекта «Тепловой поток».

5) Разработана программная реализация комплексного расчета двухфазного газожидкостного потока и процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС, реализующая ООМ, разработанную в разделах 2.1—3.3 данной работы, и определен набор атрибутов, описывающих состояние и поведение всей системы в каждый момент заданного интервала времени.

6) Разработан графический интерфейс пользователя для программного средства CutterCoolingTool, представляющего собой программную реализацию ООМ процесса охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС и описаны особенности работы с его основными разделами меню, вкладками и панелями приложения.

7) Тестирование программного средства показало что все расчеты, реализуемые в рамках его функционирования, позволяют адекватно оценивать процесс охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС с погрешностью, не превышающей 10-15 %, по сравнению с экспериментальными данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате объектно-ориентированного моделирования процесса охлаждения режущего инструмента распыленными смазочно-охлаждающими технологическими средствами при токарной обработке получены следующие основные научные результаты:

1 Проведена объектно-ориентированная декомпозиция процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами и определены основные требования, предъявляемые к программной реализации его объектно-ориентированной модели.

2 Разработана математическая модель, описывающая взаимодействие объектов «Воздушная струя» и «Воздушный поток», отличающаяся от известных скорректированным расчетом аэродинамических атрибутов системы и позволяющая описать поле скоростей и температур аэрозоля в зоне обработки.

3 Разработана математическая модель, описывающая поведение объекта «Капля СОТС» в контейнере «Струя аэрозоля СОТС», отличающаяся от известных динамическим изменением атрибутов всех объектов системы и позволяющая рассчитать траекторию движения капель технологического средства в воздушном потоке.

4 Разработана математическая модель, описывающая динамику взаимодействия контейнеров «Технологическая система» и «Струя аэрозоля СОТС», отличающаяся от известных выведенным математическим описанием поведения объекта «Тепловой поток» и позволяющая определить оптимальный расход технологического средства, необходимый для обеспечения требуемого теплового баланса.

5 По результатам проведенных экспериментальных исследований проведена проверка адекватности объектно-ориентированной модели процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами, по итогам которой расхождение между результатами численного моделирования и экспериментальными данными не превышает 10-15 %.

6 На базе предложенной объектно-ориентированной модели разработано программное средство, позволяющее проводить полный расчет процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами.

1. В. Моделирование процесса резания металла методом конечных элементов : дис. канд. техн. наук : 05.13.18 - Тула, 2004. - 119 с.

2. Карпов, А. В. Снижение энергетических затрат при обработке заготовок деталей машин лезвийными инструментами : дис. . канд. техн. наук: 05.02.08-М., 2005.-221 с.

3. Малашенко, В. М. Снижение энергетических затрат при наружном продольном точении заготовок на токарных станках : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.02.08 Брянск, 2000. - 18 с.

4. Моеталыгин, Г. П. Технология машиностроения / Г.П. Моеталыгин, г П. Н. Толмачевский. — М. : Машиностроение, 1990. 288 с.

5. Грановский, Г. И. Резание металлов / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. М. : Высш. шк., 1985. - 304 с.

6. Васин, С. А. Резание металлов. Термомеханический подход / С. А. Васин, А. С. Верещака, А. Г. Кушнер. М. : Высшая школа, 2000. - 320 с.

7. Талантов, Н. В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Талантов. — М. : Машиностроение, 1992.— 240 с.

8. Справочник по технологии резания металлов. В 2 ч. Ч. 1. / Под ред. , " Г. Шпура, Т. Штеферле; перевод с нем. под ред. Ю.М. Соломенцева. — М. : Машиностроение, 1985. 616 с.

9. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под ред. А. Г. Монахова. -М. : Машиностроение, 1974. 598 с.

10. Худобин, Л. В. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке / Л. В. Худобин, Е. Г. Бердичевский. М. : Машиностроение, 1977. - 189 с.

11. Проскуряков, Ю. Г. Тонкораспыленное охлаждение режущих инструментов / Ю. Г. Проскуряков, В. Н. Петров. М. : Машгиз, 1962. - 112 с. •

12. Клушин, М. Н. Охлаждение и смазка распыленными жидкостями при резании металлов / М. Н. Клушин, В. М. Тихонов, Д. Н. Троицкая. Горький : Волго-вятское кн. изд., 1966. - 124 с.

13. Тарнопольский, А. В. Технология подготовки и подачи распыленных смазывающе-охлаждающих жидкостей / А. В. Тарнопольский // Технологическое обеспечение надежности и долговечности машин: сб. науч. тр. Ижевск : ИПМ УрО РАН, 2006. - С. 236-240.

14. Лоладзе, Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента / Т. Н. Лоладзе. -М. : Машиностроение, 1982. 320 с.

15. Абрамович, Г. Н. Теория турбулентных струй / Г. Н. Абрамович. -М. : ФИЗМАТГИЗ, 1960. -715 с.

16. Фукс, Н. А. Механика аэрозолей / Н. А. Фукс. М. : Изд-во АН СССР, 1955.-352 с.

17. Симаков, Н. Н. Гидродинамика двухфазного потока как основа моделирования и расчёта межфазного тепло- и массообмена в процессах с распыливанием жидкостей : дис. . д-ра физ.-мат. наук : 05.17.08-Ярославль, 2003.-354 с.

18. Ли, К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. СПб. : Питер, 2004. -560 с.

19. Алямовский, A. A. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямовский. СПб. : БХВ-Петербург, 2005.800 с.

20. Алямовский, A. A. SolidWorks/COSMOSWorks Инженерный анализ методом конечных элементов / А. А. Алямовский. М. : ДМК Пресс, 2004.432 с.

21. Каплун, А. Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство /

22. A. Б. Каплун, Е. М. Морозов, М. А. Олферьева. 2-е изд. - М. : Едиториал УРСС, 2004. - 272 с.

23. Ганджа, Т. В. Комплекс программ автоматизации вычислительного эксперимента в расчетно-моделирующей среде МАРС : дис. . канд. техн. наук : 05.13.18 Томск, 2005. - 178 с.

24. Шимкович, Д. Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows / Д. Г. Шимкович. М. : ДМК, 2003. - 448 с.

25. Сервер представительства CADFEM в СНГ. http://www.cadfem.ru.

26. ANSYS Documentation Home Page. http://www.ansys.com/Documentation.

27. Программное обеспечение для проектировщиков в области анализа методом конечных элементов и проектирования конструкций. http://www-csiberkeley.com.

28. ТОР. Моделирование методом конечных элементов, http://www.tor.ru.

29. Кузнецов, В. Д. Избранные труды. Физика резания и трения металлов и кристаллов / В. Д. Кузнецов. М. : Наука, 1977. - 310 с.

30. Боуден, Ф. П. Трение и смазка твердых тел / Ф. П. Боуден, Д. А. Тейбор. — М. : Машиностроение, 1968. — 493 с.

31. Костецкий, Б. И. Механические процессы при граничном трении / Б. И. Костецкий, Н. Э. Натансон, JI. И. Бершадский. М. : Наука, 1972. - 170 с.

32. Курчик, Н. Н. Смазочные материалы для обработки металлов резанием / Н. Н. Курчик, В. В. Вайншток, Ю. Н. Шехтер. М. : Химия, 1972. - 312 с.

33. Ефимов, В. В. Научные основы техники подачи СОЖ при шлифовании /

34. B. В. Ефимов. — Саратов : Изд-во ун-та, 1985. 140 с.

35. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов резанием в машиностроительной и инструментальной промышленности: Руководящие материалы / М. : НИИмаш, 1971. 176 с.

36. Смазачно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием: Рекомендации по применению / М. : НИИмаш, 1979. — 95 с.

37. Латышев, В. Н. Повышение эффективности СОЖ / В. Н. Латышев. -М. : Машиностроение, 1975. 88 с.

38. Клушин, М. И. Технологические свойства новых СОЖ для обработки металлов резанием / М. И. Клушин М. : Машиностроение, 1979. - 315 с.

39. Смазывающе-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник / под ред. Е. Г. Бердичевского. М. : Машиностроение, 1984. — 224 с.

40. Поверхностно-активные вещества: Справочник / под ред. А. А. Абрамзона. Л. : Химия, 1981. - 372 с.

41. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки <• металлов резанием: Справочник / под ред. С. Г. Энтслиса, Э. М. Берлинера. — М. : Машиностроение, 1995. -496 с.

42. Потапов, В. А. Применение механической обработки с минимальным количеством СОЖ на Германских заводах / В. А. Потапов // Машиностроитель. 1999. -№11. - С. 46-52.

43. Карабин, А. И. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках / А. И. Карабин, Е. С. Раменская, И. К. Энпо. М. : Металлургия, 1966. - 371 с.

44. Кулагин, Л. В. Форсунки для распыливания тяжелых топлив / Л. В. Кулагин, М. Я. Морошкин. М. : Машиностроение, 1973. - 200 с.

45. Пажи, Д. Г. Основы техники распыления жидкостей / Д. Г. Пажи, В. С. Галустов. -М. : Химия, 1984. 256 с.

46. Пажи, Д. Г. Распылители жидкости / Д. Г. Пажи, В. С. Галустов. М. : Химия, 1979.-234 с.

47. Абрамович, Г. Н. Прикладная газовая динамика / Г. Н. Абрамович. -М. : Изд-во технико-теоретической литературы, 1953. — 736 с.

48. Горбис, 3. Р. Теплообмен и гидродинамика дисперсных сквозных потоков / 3. Р. Горбис. М. : Энергия, 1970. - 428 с.

49. Бородин, В. А. Распыливание жидкостей / В. А. Бородин. М. : Машиностроение, 1967. -280 с.

50. Стернин, Л. Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах / Л. Е. Стернин. -М. : Машиностроение, 1974. 212 с.

51. Дитякин, Ю. Ф. Распыливание жидкостей / Ю. Ф. Дитякин. М. : Машиностроение, 1977. - 208 с.

52. Ирисов, А. С. Испаряемость топлив для поршневых двигателей и методы ее исследования / А. С. Ирисов. М. : Изд-во Нефтяной и горно-топливной литературы, 1955.-305 с.

53. Прандтль, JI. Гидроаэромеханика / JI. Прандтль. Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2000. — 576 с.

54. Ящерицын, П. И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах: Учеб. для вузов / П. И. Ящерицын, М. JI. Еременко, • Е. Э. Фельдштейн. — Мн. : Выш. шк., 1990. 512 с.

55. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. 6-е изд, испр. и доп. - М. : МГУ, 1999. - 798 с.

56. Самарский, А. А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. -М. : Наука Физматлит, 1997. -320 с.

57. Вульф, А. М. Резание металлов / А. М. Вульф. JI. : Машиностроение, 1973.-496 с.г

58. Резников, А. Н. Теплофизика резания / А. Н. Резников. М. : Машиностроение, 1969. -496 с.

59. Насад, Т. Г. Высокоскоростная лезвийная обработка труднообрабатываемых материалов с дополнительными потоками энергии в зоне резания: дис. . д-ра техн. наук: 05.03.01, 05.02.08 Саратов, 2005.399 с.

60. Королев, С. А. Численное исследование тепловой конвекции в условиях сопряженного теплообмена: дис. . канд. физ.-мат. наук: 05.13.18 Ижевск, 2004.-112 с.

61. Борискина, И. П. Моделирование процессов взаимодействия частиц в двухфазной среде: дис. . канд. физ.-мат. наук: 05.13.18 Саранск, 2003.127 с.

62. Чирков, Д. В. Численный метод расчета течений сжимаемого вязкого газа в широком диапазоне чисел Маха: дис. . канд. физ.-мат. наук: 05.13.18-Новосибирск, 2004. 136 с.

63. Воронин, И. В. Методы решения нестационарных задач газовой динамики : дис. канд. физ.-мат. наук : 05.13.18 -М., 2005. 150 с.

64. Усольцев, В. JL Курс лекций по компьютерному моделированию / В. JI. Усольцев. Математический факультет Волгоградского государственного университета, http://fizmat.vspu.ru/.

65. Крекин, М. Е. Информатика и информационные технологии. Макинтош и образование, http://mckryak.chat.ru.

66. Ростовский-на-дону колледж связи и информатики. Сервер дистанционного обучения. Курс: Компьютерное моделирование. http://do.rksi.ru/.

67. Бахвалов, JI. Компьютерное моделирование: долгий путь к сияющим вершинам? / JI. Бахвалов // ' Компьютерра. 1997. - №40. -http://old.computerra.ru/.

68. Жирабок, А. Н. Планирование эксперимента для построения математических моделей / А. Н. Жирабок // СОЖ. 2001. - № 9. - С. 121-127.

69. Моисеев, Н. Н. Математика ставит эксперимент / Н. Н. Моисеев. М. : Наука, 1979.-224 с.

70. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Макарова, Ю. В. Грановский. М. : Наука, 1971. -279 с.

71. Рыжиков, Ю. И. Имитационное моделирование: Теория и технологии / Ю. И. Рыжиков. -М. : Альтекс-А, 2004. 380 с.

72. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем — искусство и наука / Р. Шеннон.-М. : Мир, 1990.-418 с.

73. Лоу, А. М. Имитационное моделирование / А. М. Jloy, В. Д. Кельтон. 3-е изд. - СПб. : Питер, 2004. - 846 с.

74. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами на С++ / Г. Буч. СПб. : «Невский диалект», 2001. - 560 с.

75. Booch, G. Object-Oriented Analysis and Design with Applicatons / G. Booch. -Redwood City, California, Addison-Wesley Publishing Company, 1993.

76. Гома, X. UML. Проектирование систем реального времени, параллельных и распределенных приложений / X. Гома. М. : ДМК Пресс, 2002. - 704 с.

77. Booch, G. The Unified Modeling Language for Object-Oriented Development / G. Booch, I. Jacobson, J. Rumbaugh // Documentation Set Version 1.1. 1997.

78. Дал, У. СИМУЛА-67. Универсальный язык программирования / У. Дал, Б. Мюрхауг, К. Нюгород. М. : Мир, 1969. - 99 с.

79. Modelica A Unified Object-Oriented Language for Physical Systems Modeling. Language Specification. Version 2.0, July 10, 2002.

80. Jacobson, I. Object-Oriented Software Engineering: A Use Case Driven Approach / I. Jacobson, M. Cristerson, P. Jonsson, G. Overgaard. Wokingham, England, Addison-Wesley Publishing Company, 1992.

81. Бенькович, E. С. Практическое моделирование сложных динамических систем / Е. С. Бенькович, Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. СПб. : БХВ, 2001.-441 с.

82. Дмитриев, А. К. Основы теории построения и контроля сложных систем / А. К. Дмитриев, П. А. Мальцев. Л. : Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.

83. Вигерс, К. Разработка требований к программному обеспечению / Карл Вигерс. М. : «Русская редакция», 2004. - 576 с. •

84. Фаулер, М. Архитектура корпоративных программных приложений / Мартин Фаулер. М. : Издательский дом "Вильяме", 2006. - 544 с.

85. Орлов, С. Технологии разработки программного обеспечения / С. Орлов. -СПб. : Питер, 2002. 464 с.

86. Рамбо, Д. UML. Специальный справочник / Д. Рамбо, Г. Буч. М. : Питер, 2002. - 656 с.

87. Фаулер, М. UML. Основы / М. Фаулер, К. Скотт. СПб. : Символ-Плюс, 2002. - 192 с.

88. Буч, Г. Язык UML. Руководство пользователя / Г. Буч, Д. Рамбо, А. Джекобсон. М. : ДМК, 2000. - 432 с.

89. Якобсон, А. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения / А. Якобсон, Г. Буч, Дж. Рамбо. СПб. : Питер, 2002. - 496 с.

90. Венчковский, Л. Б. Разработка сложных программных изделий / Л. Б. Венчковский. М. : ЗАО «Фин-статинформ», 1999. - 109 с.

91. Овсянников, Л. В. Лекции по основам газовой динамики / Л. В. Овсянников. М. : Наука, 1981. -368 с.

92. Яворский, Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский.-М. : Наука, 1968.-940 с.

93. McLaughlin, J. В. Inertial migration of small sphere in linear shear flows / J. B. McLaughlin // J. Fluid Mach. 1991. - V. 224. - P. 261-247.

94. Dandy, D. S. A sphere in shear flows at finite Reynolds number: effect of shear on particle lift, drag, and heat transfer / D. S. Dandy // J. Fluid Mach. 1990.-V. 216.-P. 381-410.

95. Островский, Г. M. Прикладная механика неоднородных сред / Г. М. Островский. СПб. : Наука, 2000. - 359 с.

96. Гирин, А. Г. Численная схема для расчета двухфазных дисперсных течений / А. Г. Гирин // ФАС. 2004. - №41. - С. 62-72.

97. Яценко, В. П. Определение силы, действующей на сферическую твердую частицу в потоке со сдвигом / В. П. Яценко // ФАС. 2002. - №39. - С. 240247.

98. Такташкин, Д. В. Закономерности гидродинамики двухфазного газожидкостного потока / Д. В. Такташкин // Ресурсосбережение и инновации: проблемы и методы решения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. -Пенза : ПДЗ, 2006. С. 83-86.

99. Такташкин, Д. В. Математическая модель поля скоростей воздушных потоков у поверхности вращающейся заготовки / Д. В. Такташкин // Проблемы исследования и проектирования машин: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза : ПДЗ, 2007. - С. 12-15.

100. Seinfeld, J. Н. Atmospheric chemistry and physics / J. H. Seinfeld, S. N. Pandis // Jhon Wiley & Sons, ink. 1998.

101. Козырев, А. В. Испарение сферической капли в газе среднего давления / А. В. Козырев, А. Г. Ситников // УФН. 2001. - №7. - С. 765-774.

102. Васильев, Е. И. Динамика давления при ударном нагружении газожидкостных пен / Е. И. васильев, С. Ю. Митичкин, В. Г. Тестов // Журнал технической физики. 1998. -№7. - С. 19-23.

103. Wierzba, A. Deformation and Breakup of Liquid Drops in Gas Stream at nearly Critical Weber Numbers / A. Wierzba // Exper. Fluids. 1990. - V. 9. - P. 59-64.

104. Подвысоцкий, A. M. Критические условия разрушения капель газовым потоком / А. М. Подвысоцкий, В.В.Дубровский // ФАС. 1998.-№37. - С. 32-37.

105. Hsiang, L. P. Drop Deformation and Breakup Due to Shock Wave and Steady Disturbances / L. P. Hsiang, G. M. Feath // Int. J. Multiphase Flow. 1995. -V.21.-P. 545-560.

106. Wert, K. L. Rationally-based Correlation of Mean Fragment Size for Drop Secondary Breakup / K.L.Wert // Int. J. Multiphase Flow. 1995.-V. 21.-P.1063-1071.

107. Гунько, Ю. П. Определение величины скорости и направления пространственных сверхзвуковых потоков аэрометрическими многоклиновыми насадками / Ю. П. Гунько. Новосибирск : Ин-т теорет. и прикл. механики СО РАН, 2002. - 24 с.

108. Петунин, А. Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. / А. Н. Петунин. -М. : Машиностроение, 1996. 378 с. ил. 21 см

109. Лойцянский, Л. Г. • Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. М. : Дрофа, 2003. - 840 с.

110. Павленко, Ю. П. Лабораторный практикум по улавливанию и утилизации пылей и газов / Ю. П. Павленко. М. : Металлургия, 1996. - 191 с.

111. Дубов, Б. С. Введение в аэромеханические измерения: Учеб. пособие / Б. С. Дубов. М. : МАИ, 1987. - 49 с.

112. Лушников, А. А. Расчет скорости испарения капель воды и сопоставление с экспериментом / А. А. Лушников, В. А. Загайнов, В. М. Нужный // ФАС. -2001.-№38.-С. 7-16.

113. Мешков, И. Н. Электромагнитное поле / И. Н. Мешков, Б. В. Чириков. -Новосибирск : Наука, 1987. 253 с.

114. Вячеславов, Л. Н. Дифракция света: Метод, указ. / Л. Н. Вячеславов.-Новосибирск : НГУ, 1991. 56 с.

115. Оптическая голография. В 2 т. / Ж. Априль, А. Арсено, Н. Баласубраманьян и др.; под общ. ред. Г. Колфилда. М. : Мир, 1982. - 735 с.

116. Барац, Я. И. Исследование температурного поля в резце методом электромоделирования: Методич. указание / Я. И. Барац. Саратов : РИО СГТУ, 1991.-65 с.

117. Барац, Я. И. Экспериментальное исследование температуры резания при точении: Методич. указание / Я. И. Барац. Саратов : РИО СГТУ, 1991. - 49 с.

118. Насад, Т. Г. Определение температур при резании лезвийными инструментами: Методич. указание / Т. Г. Насад, Г. А. Козлов. Саратов : РИО СГТУ, 2000. - 47 с.

119. Грановский, Г. И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов / Г. И. Грановский. — М. : Машиностроение, 1982.- 112 с.

120. Липаев, В. В. Методы обеспечения качества крупномасштабных программных средств / В. В. Липаев. М. : СИНТЕГ, 2003. - 520 с.

121. Липаев, В. В. Обеспечение качества программных средств. Методы и стандарты. Серия "Информационные технологии" / В. В. Липаев. М. : СИНТЕГ, 2001. -380 с.

122. Майерс, Г. Искусство тестирования программ / Г. Майерс. М. : Финансы и статистика, 1982.-176с.

123. Макгрегор, Д. Тестирование объектно-ориентированного программного обеспечения / Д. Макгрегор, Д. Сайке. К. : ООО "ТИД ДС", 2002. - 432 с.

124. Канер, С. Тестирование программного обеспечения. Фундаментальные концепции менеджмента бизнес-приложений / С. Канер. К. : "ДиаСофт", 2001.-544 с.

125. Технологии программирования. Основы современного тестирования программного обеспечения, разработанного на С# / В. П. Котляров, Т. В. Коликова, Н. А. Некрасов, Н. А. Епифанов. СПб. : Издательство СПбГПУ, 2004. - 168 с.

126. Тампре, JI. Введение в тестирование программного обеспечения / Л. Тампре. М. : "Вильяме", 2003. - 368 с.