автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности операций эльборового шлифования путем очистки СОЖ в патронных магнитных сепараторах

па

С Шл

На нравах рукописи

ТРОЩИЙ А1ТАИДЛ РАЧИКОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЕРАЦИЙ ЗЛЪБОРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ ПУТЕМ ОЧИСТКИ СОЖ В ПАТРОННЫХ МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРАХ

Специальноегь 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск -1996

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Ульяновского государственного технического университета.

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и техники

РФ,доктор технических наук, профессор Худобин Л.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Филин А.Н.

- кандидат технических наук, доцент Евсеев А.Н.

Ведущее предприятие - АО "Волжские моторы" (г. Ульяновск)

Защита диссертации состоится 10 декабря 1996 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета К 064.21.02 в Ульяновском государственном техническом университете по адресу: 432700, ГСП, г. Ульяновск, Северный Венец, 32,.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан " 0 " ноября 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

.Ф.Гурьянихин

Общая характеристика работы

Актуальность. Качество выпускаемой техники - это качество, прежде всего, составляющих ее деталей, которое в значительной мере обеспечивается па финишных операциях механической обработки "заготовок, выполняемых, как правило, с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Для стабилизации п как можно более длительного сохранения па заданном уровне функциональных и эксплуатационных свойств СОЖ ее нужно перманентно очищать от различных загрязнении. Наиболее трудно извлечь из СОЖ мелкодисперсные механические примеси, которые, кроме непосредственного негативно! о влияния па процесс обработки, оказывают еще и косвенное влияние: ваупая в химические реакции с компонентами СОЖ, они оказывают на нее сильное разрушающее действие, что приводит к ухудшению свойств технологических жидкостей, снижению срока их службы, повышению экологической напряженности. Особенно активны в химическом отношении металлические частицы. •

Весьма важной задачей является создание очистителя, который мог бы эффективно очишать СОЖ как от крупных, так и от мелких частиц шлама, был бы ттс сложен в эксплуатации, малоэнергоемок. экономичен. Очистка СОЖ в неоднородных (полиградиенгных) постоянных магнитных полях, совмещенная ко времени с механизированным съемом с патронов извлеченного из СОЖ шлама и ею транспортировкой в шламосборник, материализованная в виде патронного мапппного сепаратора (ПМС), представляется именно тем методом, который может успешно решить данную задачу.

Настоящая работа посвящена исследованию процесса магнитной сепарации СОЖ в неоднородных магнитных полях, созданных штро-намп из постоянных магнитов, подбору конструктивных параметров мапштной системы (МО с целью получения топографии магнпшых полей, обеспечивающей требуемое качество очистки СОЖ, созданию новых конкурентоспособных.конструкций ПМС и повышению технологической эффективности операций эльборового шлифования путем очистки СОЖ в ПМС.

Лнтор шщищает

1. Результаты тсорстпко-экспериментальных исследований процесса очистки СОЖ от ферромагнитных частиц в ПМС в виде математической модели, программу расчета и визуализации процесса мат-нитной сепарации шлифовального шлама.

2. Результаты экспериментальных исследований размеров, формы, массы, взаимного расположения и направления намагниченности

магнитных элементов; количества, толщины и материала прокладок; материала стержней патронов; влияния взаимного расположения патронов и расстояния между ними на топографию магнитного поля сепаратора; технологической эффективности ПМС на операциях эльбо-рового шлифования.

3. Результаты исследований магнитных свойств материалов заготовок, приобретаемых ими в рабочих зазорах сепаратора.

4. Новые принципиальные схемы ПМС.

5. Методику расчета и результаты использования ПМС в промышленности.

Целью работы является повышение производительности шлифовальных операций, качества обработанных поверхностей деталей или заготовок, экологичности производства, продление срока службы СОЖ путем их очистки в ПМС.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель процесса очистки СОЖ от ферромагнитных частиц механических примесей, описывающая гидродинамическое и магнитное поля ПМС и движение частицы в магнитогидродинамическом поле и позволяющая рассчитать степень и тонкость очистки СОЖ в зависимости от размеров частиц, их скорости, вязкости СОЖ, напряженности магнитного поля. На этой основе создана возможность определения соответствующих параметров магнитной системы сепаратора и ее элементов.

2. Разработана программа расчета траектории движения частицы шлама, а на ее базе - программа визуализации процесса очистки (движения частицы).

3. Показано, что в зоне сепарации возможно создание магнитных полей такой напряженности, при которой практически все попавшие в них ферромагнитные частицы будут намагничены до состояния насыщения и на частицы всех исследованных материалов, имеющие одинаковые размеры, будут действовать примерно равные магнитные силы.

4. Разработана методика расчета ПМС и выбора их параметров.

Практическая ценность и промышленная реализация результатов работы.

1. Предложены новые принципиальные схемы ПМС.

2. На основе результатов теоретико-экспериментальных исследований диссертанта и технических решений, защищенных патентами № 2004980 и 2027473 , ПКТБ "Экосистема" (г. Ульяновск) спроектирована гамма ПМС и в 1993 г. организовано их производство на ГПО "Ульяновский машиностроительный завод".

3. Показана высокая эффективность ПМС на операциях эльбо-рового шлифования. Однако область применения ПМС оказалась гораздо шире, чем предполагалось первоначально: ПМС успешно используют для очистки СОЖ не только на операциях эльборового шлифования, по и на других операциях механической обработки, в том числе абразивной, а также в металлургическом производстве. К настоящем)' времени 44 ПМС различных моделей поставлены двенадцати крупнейшим предприятиям машиностроения и металлургии.

Апробация работы. Основные резулыаты рабогы доложены на научно-технической конференции (НТК) "Смазочно-оклаждатотцие технологические средства для обработки материалов", Херсон. 1992; международной НТК "СОТС при механической обработке заготовок из различных материалов", Ульяновск, ¡993; НТК Ульяновского государственного технического университета, 1991-96; научно-техническом семинаре кафедр "Технология машиностроения" и "Металлорежущие станки и инстурменты" УлГТУ, 1991-96 . ПМС экспонировались на выставках-ярмарках "Большая Волга" в г. Ульяновске, 1993-96; международной выставке-ярмарке в г. Лейпциге, 1996.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных ра-бо г. в том числе 3 патента.

Объем работы. Диссертация состоит' из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (193 наименования) и приложений, включает 114 страниц машинописною текста. 25 таблиц и 112 рисунков.

Аналитические исследования процесс:', магитной сепарации СОЖ

В силу сложности процесса магнитной сепарации СОЖ для- его изучения использовали мачемашческое моделирование с привлечением меюдов теории функций комплексного переменно! о и конформных отображений. Изучены гидродинамическое и магнитное поля сепаратора, элементами которого являются магниты, имеющие цилиндрическую форму и расположенные в бесконечный ряд (рис. 1). Решали плоскую краевую задачу.

Область течения в плоскости ХОУ представляет собой внешность бесконечного числа кругов радиуса Я, расположенных на одной прямой на расстоянии I. друг от друга. Скорость частой жидкости (и. следовательно, частиц шлама) набегающего потока предполагали равной V,,., а значения потенциала магнитного поля на двух соседних окружностях - ± фо- Получив решение плоской задачи

сож

б)

Рис. 1. Схемы к расчету гидродинамического (а) и магнитного (б) полей сепаратора: 1 - патроны из кольцевых магнитных элементов

обтекания решетки круговых профилей потоком идеальной несжимаемой жидкости, нашли составляющие скорости частиц в каждой точке области течения при отсутствии воздействия магнитного поля:

V, = V. - V«

, , 2л 2%Х. . 2лу , 2лх 2лА.ч (сЬ ---с-об-) • (соэ-сЬ--соз-)

I £ Ь Ь £

2тсу , 2пх 2лЛ,>2 , . 2яу , 2лх.?

(сое—-сп--СОБ-) +(Бт—-вЬ-)

Ь Ь I Ь Ь

0)

,, , , 2л 2лХ. . 2пу . 2их

-уоэ (сп--соз-) • 51п-- бп-

__К £ I } ь ь

2лу , 2лх 2тиА,. 2 , • 2лу . 2лх.2

(сое —- сЬ--сое-)£ + (эт —- вЬ-)

Ь Ь £ ' У I, Ь'

Ь

(2)

где £ =--параметр решетки; X - постоянная, находят по графику за-

&

висимости X ~ Ц2/().

Затем произвели расчет магнитного поля сепаратора (рис. 1,6), обозначив через = ф + Ьу комплексный потенциал'магнитного поля, где ц/ - функция потока. Конформно отобразив поле', в результате его расчета получили:

ВД'2 г

¡¿71

[4к2 - 2(1 - к4)соз2усЬ2и + (1 - к2)2 -(сЬ22и + ее*2 2у)]

1 ' 2

где г - х + ¡у; К' - полный эллиптический интеграл; к = Шио; и, V - координаты точек магнитного поля после его конформного отображения на полосу (- ио, ио) в плоскости шо.

'7? '¿ГМ

Поскольку ¡Н1 = )-1, то выражение (3) позволяет определить ве-

1 ' | <12 |

личину напряженности магнитного поля Н, А/м, в любой его точке.

Затем рассмотрели перемещение ферромагнитной частицы по линии тока жидкости и составили уравнение ее движения г (1).

Использовав второй закон динамики и вычислив магнитную силу, действующую на частицу Бм, и ее магнитную восприимчивость -ж по формулам (4) и (5), а силу сопротивления жидкости движению частицы - по формуле Буссинеска, получили уравнения (6) движения частицы под влиянием действующих на нес сил.

(4)

2-10 Ко Н

о,

0<|н|<3-104 ;

3-Ю4 <|н|<105

|н|>105 ,

(5)

где цо - магнитная постоянная вакуума, Г/м; Уо - объем частицы, м3: Ко - радиус частицы, м.

В скалярной форме уравнения движения частицы под влиянием действующих на нее сил примут вид:

XI = Ух(х,у); х.= х1 +Х2-хо; У1 = Уу(х,у); у = у1+уг-уо;

9 " '

(толрИо )хг =Р„х-б1гпоКох2 -блтюКо х

(6)

•У2у(0)

где т^о - динамическая вязкость СОЖ, Па • с; р - плотность СОЖ, кг/м3;

— с1г 7

Уг = —г- - скорость перемещения частицы под влиянием магнитной ш

силы, м/с.

Полученная система из шести дифференциальных уравнений (6) представляет собой математическую модель процесса сепарации СОЖ, позволяющую рассчитать траекторию движения частицы в рабочем зазоре сепаратора, а следовательно, степень очистки СОЖ от ферромагнитных частиц Еф. Программа визуализации процесса сепарации позволяет наблюдать за движением частицы на экране дисплея ЭВМ. Адекватность расчетной зависимости ЕфР(У) и экспериментальной бфэ(У) доказана методами дисперсионного анализа. Тонкость очистки СОЖ <150 находили графически по расчетной корректированной зависимости еррк(с13), где - эквивалентный диаметр частицы. Значения фо получали на основе экспериментальных данных по исследованию магнитных полей ПМС.

Экспериментальные исследования магнитных полей

ПМС представляет собой магнитную систему (МС), помещенную в бак-корпус 1 (см. рис. 2) и снабженную приводом 4 и шламосъемни-ком 3. МС - это патроны 2, составленные из магнитных элементов (МЭ), разделенных одной или несколькими прокладками толщиной Ьп, и расположенные на расстоянии А друг от друга. Их концы

патронного магнитного сепаратора

Загрязненная

сож

Ош-П Щеп-Н пая СОЖ

-м

ж

6

Рис. 2. Схемы патронных

.магнитных сепараторов: а) с кон1 урной магнитной системой и подачей загрязненной СОЖ перепепдикулярно осям патронов (патент N 1755229); б) с зигзагообразной магнитной системой и подачей СОЖ вдоль осей патронов (патент N 202747л): .1 - бак-корпус, 2 -магнитные патроны, 3 - шла-мосъемник, 4 - привод магнитной системы и шла-мосъемпика, 5 - несущие цепи, 6 - прокладки между магнитными элементами

а)

Л

Очищенная - СОЖ

б)

О V

/ о.

■© -^б?5" ^

9 ■©■ е- о 4 о

о е о о © ь- о

© ф -о- & о

© О О О €1 О Э

закреплены в непрерывно и синхронно движущихся цепях 5. Шла-мосъемник представляет собой две гребенки, которые охватывают патроны и, двигаясь , счищают с них шлам. Наряду с возвратно-поступательным, шламосъемник совершает и качательные движения в горизонтальной плоскости, поэтому съем шлама с патронов происходит без остановки МС. Загрязненная СОЖ со станков поступает в бак с МС н, проходя через зазоры между патронами, очищается, а затем отводится в бак с чистой СОЖ.

Степенью £ф и тонкостью сЬо очистки СОЖ, зависящими от характеристик магнитного поля в зазорах - Н, gradH, можно управлять, варьируя конструктивными параметрами МС.

Магнитные элементы изготовлены из феррита бария магнитно-твердого 6БИ240, ГОСТ 2403-80. Для измерения составляющих В*, Ву, Вг магнитной индукции была создана на базе датчика Холла специальная установка. Ввиду малости Ву оперировали, в основном, значениями В] = л'вх2 +В22 - Магнитная индукция и напряженность поля, входящая в модель, связаны соотношением Н = В/ц(1+ ), а <р; = В-А/2цо (!+<?£ ).

Экспериментально установлено:

а) Масса МЭ должна быть максимально возможной. Но увеличение массы МЭ путем увеличения его ширины Ь нежелательно, так как при этом снижается градиент магнитного поля, что приводит к снижению Рм, а следовательно, е<$; оптимальное соотношение между шириной Ь и диаметром кольцевого МЭ « 1 : 2.

б) МЭ в патроне должны отталкиваться. Если МЭ притягиваются, патрон работает как один большой магнит, создавая сильное, высокоградиентное 'поле со значительной индукцией лишь на концах патрона и весьма слабое, низкоградиентное поле на его поверхности.

в) МЭ следует намагничивать по осям отверстий и устанавливать между ними одну прокладку из магнитно-мягкого материала (для патрона без прокладок и с одной, двумя, тремя прокладками значения В2 составили, соответственно, 100; 134; 127; 105 %, аВх - 100; 130; 120; 117 %); ее толщина должна находиться в пределах (0,06 - 0,10) Ь.

г) Материал стержня патрона должен быть неферромагнитным, иначе часть магнитного потока поглощается стержнем, и поле, создаваемое патроном, существенно ослабляется.

д) Из трех исследованных форм МЭ, имеющих одинаковую массу, - кольцевой, эллиптической и призматической, наиболее эффективной оказалась эллиптическая. Но поскольку при очистке патронов

из эллиптических элементов возможны дополнительные технические трудности, то, до создания бесконтактного способа очистки патронов, можно использовать кольцевые элементы.

е) Патроны в МС должны притягиваться (см. рис. 2, а), так как в лом случае создается поле с более благоприятной для очистки СОЖ топот рафией, чем в случае, когда патроны отталкиваются: В^ увеличивается, а Вх уменьшается.

Составляющая магнитной индукции В/ направлена перпендикулярно осям патронов, а Вх - параллельно. Аналогично направлены и ^оставляющие магнитной силы ¥:,7 и К«. Под действием Рмх ферромагнитная частица перемещается параллельно осям патронов до сечения, в котором действует Ечл извлекающая частицу из СОЖ и притягивающая ее к поверхности патрона.

В2 максимальна на прокладках, а нулевые значения принимает в середине каждого МЭ (рис. 3). В*, напротив, максимальна в сечениях,

где Вг = 0, а нулевые значения принимает на прокладках, причем B/m3VBxm" = 2,3. Магнитное поле МС в пределах шага решетки МС формируется лишь двумя соседними патронами, остальные патроны влияния на него не оказывают, поэтому исследования магнитных полей МС проводили на двух патронах, составленных из четырех МЭ каждый. Картина магнитного поля, создаваемого двумя патронами, симметрична относительно средней линии межпатронного зазора, отстоящей от поверхностей обоих патронов на одинаковом расстоянии Ао = А/2, и повторяется по всей решетке с шагом L/2, а по длине патронов - с шагом (b/2 + bn + Ь/2).

Рис. 3. Изменение магнитной индукции В) и ее составляющих В,. Вг по поверхности одиночного патрона, состоящего из четырех кольцевых МО (Эк = 25 мм. Ь - 12,5 мм), разделенных одной прокладкой из Ст 3, Ьп = 1,2 мм. Ь - расстояние от левого торца патрона

'к

о зо

Н) мм СП

Когда патроны отталкиваются, линии их магнитных полей "сплющиваются"( т.е. увеличивается Вх и уменьшается Вг), из-за чего в области, где их взаимное влияние наиболее существенно (Ао = А/2), В2, а значит, и пондермоторная сила Кн, равны нулю, а действует лишь Вх. Когда патроны притягиваются, линии их магнитных полей "вытягиваются" навстречу друг другу (т.е. увеличивается Вг, а Вх уменьшается). Чем меньше расстояние между патронами А, тем явственнее описанные явления (см. рис. 4, кривые 2 и 3).

«Г

J59S,

1Ü-M?«

1316

та

940 -

058 10-мТл 470

„тах

DS

Рис. 4. Влияние расстояния от поверхности патрона Ао на составляющие магнитной индукции Вхгпа\ Вгтах: а, б - соответственно патроны притягиваются и отталкиваются; 1 - для одиночного патрона, 2 и 3 - для пар патронов при А - 20 и 10 мм

Установлены закономерности изменения Bi, ВЛ, Вгпри изменении расстояния между патронами Л для кольцевых МЭ различных размеров.

Показано, чю напряженность насыщения Нс сталей 40Х. ХБГ и Р18. использованных в экспериментах, значительно меньше напряженности магнитных полей ПМС. Поп ому практически все попавшие в них ферромагнитные частицы будут намагничены до состояния насыщения, в котором значения их магнитных поспршгмчнвостей близки друг к др}ту п аппроксимируются ниспадающими участками кривых Столетова; следовательно, на частицы всех исследованных материалов, имеющие одинаковые размеры, будут действовать примерно равные магнитные силы. Поэтому в формуле (5) учген лишь размер частицы.

Данные, полученные в результате экспериментальных исследований магнитных полей ПМС, выявили влияние параметров МС и ее элементов на магнитную индукцию и, следовательно, на потенциал фо, используемый при расчете степени очистки Еф, что позволило, исходя из требуемого значения подобрать на основе расчета b<¡i необходимое значение <ро и затем выбрать соответствующие параметры МС и ее злемен i ов.

Экспериментальные исследования очистки СОЖ в патронных .магнитных сепараторах

Исследования проведены для проверки выводов, сделанных по результатам исследований магнитных нолей ПМС, проверки адекватности математической модели (б) и определения режимных параметров очистки СОЖ. Использовали усгройства и схемы подачи СОЖ, позволяющие исследовать процесс очистки жидкости в любом сечении ПМС с использованием патронов, составленных из магнитных элементов различной формы, при различных схемах подачи и скоростях потока СОЖ.

Использовали шламы: железа карбонильного марки Р10, сталей

40Х, 40Х9С2. 01Ш7К12МБТ, с различными d3- 4; 8; 80; 250 мкм. СОЖ: вода, Авгокат (5 %), керосин, масло И-20.

Результаты исследований свидетельствуют о тесной корреляции Еф с величинами Вх, Bz, Bi и подтверждают правильность выводов, сделанных при исследованиях магнитных полей ПМС.

Установлено также, что размеры частиц шлама существенно влияют на величину г.ф". так, для<1э = 4; 80; 250 мкм, соответственно, £ф = 81; 90; 98 % (V= 0,45 м/с); с увеличением вязкости СОЖ степень ее очистки уменьшается, особенно на больших скоростях жидкостей; длина пути частицы LMn в магнитном поле существенно сказывается на Еф: чем больше LMn, тем больше Еф.

Показано, что в ПМС, изготовленном в соответствии с выработанными на основе результатов исследований рекомендациями, возможна эффективная (еф = (96,5 - 98,4) % при Си = (0,5 - 5) г/л и V = 0,01 м/с) очистка СОЖ от мелкодисперсного шлама с d3> 4 мкм (см. рис. 5).

Рис. 5. Влияние скорости движения СОЖ V на степень ее очистаи Еф (кривые 15) и остаточную концентрацию шлама Со (кривые 6-10). Исходная концентрация шлама Си: 1 и 6 - 0,5; 2 и 7 - 1; 3 и 8 - 2; 4 и 9 - 3; 5 и 10 - 5 г/л. Очистка СОЖ в модельном ПМС с подачей СОЖ перпендикулярно осям притягивающихся патронов, состоящих из кольцевых МЭ 0 25 мм с прокладками толщиной 1,2 мм. Шлам - карбонильное железо, <1э =4 мкм, СОЖ - вода

Предложены три новые принципиальные схемы ПМС , две из которых легли в основу выпускаемых в настоящее время сепараторов.

В итоге, результаты теоретико-экспериментальных исследований позволяют рекомендовать использовать ПМС в качестве очистителя СОЖ на операциях абразивной обработки, где, как известно, образуется мелкодисперсный, а потому трудноудаляемый шлам, например, при шлифовании. Но поскольку магнитная сила действует лишь на ферромагнитные частицы, то применять ПМС следует прежде всего на

Y

операциях, где образуется шлам с преобладающим содержанием ферромагнитного компонента Сф (Сф > 95 %).

Экспериментальные исследования техноло! ической эффективности Г1МС

Исследования проведены на операциях круглого наружного шлифования заготовок из грех закаленных сталей - ХВГ. 40X13. Р!8 эльборовым кругом Л0125/100СМ1375КА на станке ЗВ110. СОЖ -Аквол - П (3 Ч). для загрязнения использовали шлам с операций сухой заточки инструментов из быстрорежущих сталей, очищенный ог немагнитных примесей во вращающемся магнитном поле магнитной мешалки ММ6 до Сф « 98 %; - 45 мкм. Прижоги выявляли путем холодного травления.

Установлено, что ферромагнитные механические примеси приводят к существенному снижению бесприжоговой подачи круга и ухудшению качества обработанных поверхностей (рис. 6).

с>) -б)

Рис. 6. Влияние концентрации шлама в СОЖ С,> на критическую бесприжоговую подачу круга Vs кр (а) и среднее арифметическое отклонение профиля Ra (б): 1, 2, 3 - заготовки из сталей ХВГ, 40X13, Р18; 1', 2', 3' - врезная подача Vs = 0,007; 0,1; 0,14 мм/мин, сталь ХВГ. Снимаемый припуск z = 0,3 мм. Без выхаживания. СФ = 98 %, Ук = 35 м/с, Уз = 35 м/мин

Наибольшая бесприжоговая подача для заготовок из сталей ХВГ, 40X13, Р18 Vs кр обеспечивается при Си = 0. Увеличение Си до 0,5 г/л привело к уменьшению соответствующих значений VSKp на 16; 35 и 10 %; при Си = 1,5 г/л Vssp уменьшилась на 24; 55; 26 %. Кроме того, при Си = 1,5 г/л начинает появляться "дробь" на поверхности заготовки (огранка), при этом чем более труднообрабатываем материал, тем она явственнее. Наряду с появлением "дроби" усиливается засаливание круга.

Последовательное увеличение Си от 0 до 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 г/л привело к увеличению Ra, соответственно, с 0,196 до 0,205; 0,260; 0,280, 0,290 мкм. Аналогично увеличивалось значение Ra и при шлифовании на двух других подачах - Vs = 0,1 и 0, Й мм/мин.

С увеличением Си ухудшаются и другие показатели качества обработанных поверхностей - R2, S m, Rmax, a также точность их формы fr.

СОЖ очищали в модельном ПМС производительностью до 20 л/мин. Исследования показали, что очищенная в ПМС жидкость обеспечивает такие же технологические показатели (Vs кр, Ra, Rz, Rmax, Sm, fr), что и исходная совершенно чистая СОЖ.

Таким образом, очистка СОЖ в ПМС на операциях круглого наружного эльборового шлифования позволила повысить производительность обработки (Vskp) на (30 - 120) %, снизить среднее арифметическое отклонение профиля Ra на (20 - 30) %, уменьшить погрешность формы деталей в поперечном сечении fr в 1,7-3 раза.

Данные экспериментальных исследований магнитных полей, очистки СОЖ, технологической эффективности ПМС, необходимые для расчета ПМС или для нахождения искомого значения того или иного параметра, были статистически обработаны по методике корреляционно-регрессионного анализа с использованием пакета STATGRAPHICS на ЭВМ IBM PC AT 486. Все полученные таким образом регрессионные математические модели имеют тесные корреляционные связи с экспериментальными зависимостями (коэффициенты корреляции R = 0,93 - 0,99), а потому адекватны.

Разработана методика расчета патронных магнитных сепараторов, которая наряду с техническими решениями, защищенными патентами, используется ПКТБ "Экосистема" при проектировании ПМС с необходимыми техническими характеристиками.

Заключение

В результате выполненных аналитических и экспериментальных исследовании получены следующие научные выводы и практические результаты.

1. Разработана математическая модель процесса очистки СОЖ от ферромагнитных частиц механических примесей, описывающая гидродинамическое и магнитное поля сепаратора, магнитные патроны которого составлены из кольцевых магнитных элементов, а также движение частицы в магнитогидродинамическом поле. Доказана адекватность эшй модели, позво.тяющей рассчитать степень очистки СОЖ в ПМС от ферромагнитных частиц Еф в зависимости от их размера и скорости, вязкости жидкости, напряженности магнитного поля и подобрать соответствующие параметры магнитной системы сепаратора и ее элементов - диаметр магнитных колец, их ширину, толщину прокладок и их количество, расстояние между патронами и их взаимное расположение.

2. Разработана программа численного расчета и визуализации траектории движения частицы, позволяющая наблюдать за движением частицы па экране дисплея.

3. В результате исследований топографии магнитного ноля ПМС установлены зависимости индукции от параметров МС и ее элементов; показана корреляция между индукцией Bi. ее составляющими Вч, В/ и степенью очистки СОЖ ¡:ф.

4. Показано, что в зоне сепарации возможно создание магнитных полей такой напряженности, при которой практически все частицы шлама исследованных материалов будут намагничены до состояния насыщения, поэтому при расчетах цф достаточно учитывать лишь размеры частицы.

5. Экспериментально показана возможность повышения эффективности операций эльборового шлифования путем использования для очистки СОЖ ПМС': в результате очистки СОЖ в ПМС критическую бесирижоговуто подачу круга можно повысить па (30-120) Соответственно повышаются производительность операции и наработка крут а, а вследствие этого и экономические показатели операций шлифования. Снижение содержания шлама в СОЖ от 1,5 до 0 г/л позволило улучшить выходные параметры качества шлифованных поверхностей: среднее арифметическое отклонение профиля R а СНИЗИЛОСЬ на (20-30) %, погрешность формы деталей в поперечном сечении ft уменьшилась в 1,7 - 3 раза.

6. Установлено, что доля извлекаемых из СОЖ неферромагнитных механических примесей невелика. Поэтому на операциях, где образуется шлам со значительным содержанием неферромагнитных частиц (Са >95 %), ПМС целесообразно использовать в комплексе с другими очистителями, например, фильтрами.

7. Разработана методика расчета ПМС, предназначенных для условий конкретного производства.

8. На основании проведенных теоретико-экспериментальных исследований предложены технические решения, позволившие разработанным ПМС конкурировать с зарубежными аналогами благодаря особой компоновке магнитной системы и изменению схемы подачи СОЖ.

9. ПМС серийно выпускает ГПО "Ульяновский машиностроительный завод". 44 сепаратора поставлены двенадцати крупнейшим предприятиям машиностроения и металлургии.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Полянсков Ю.В., Письменко В.Т., Трощий А.Р. Влияние физико-химических факторов на стабильность эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей // Теория трения, смазки и обрабатываемости материалов. Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 1978. С. 94-100.

2. Трощий А.Р., Игнатенко И.П., Шутова М.А. Влияние механических примесей на стабильность эмульсионных СОЖ // Смазочно-охлаждающие жидкости в процессах абразивной обработки. Теоретические основы и техника применения. Саратов: Изд-во СГУ, 1983. С. 39-44.

3. Решетников Ю.А., Семенов A.C., Булыжев Е.М., Вельмисов П.А., Трощий А.Р. Математическая модель электромагнитного сепаратора // Вопросы теории и проектирования электрических машин специального исполнения. Сб. науч. трудов. Ульяновск: УлПИ, 1990. С. 69-75.

4. Булыжев Е.М., Вельмисов П.А., Решетников Ю.А., Трощий А.Р. Математическое моделирование процесса магнитной сепарации // Инженерное образование и научно-технический прогресс. Тезисы 25-й научно-технической конференции. Часть 2. Ульяновск: УлПИ, 1991. С. 20-21.

5. Булыжев Е.М., Вельмисов П.А., Решетников Ю.А., Семенов A.C., Трощий А.Р. Математическое моделирование процесса очистки СОЖ в патронном магнитном сепараторе // Смазочно-охлаждагощие жидкости в процессах абразивной обработки. Сб. науч. трудов. Ульяновск: УлПИ, 1992. С. 71-77.

6. Ромашкин В.Г., Трощий А.Р., Обшивалкин М.Ю. Новые устройства для очистки СОЖ // Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов. Тезисы докладов конференции. 10-11 сентября 1992 г., г. Херсон. Киев: НИИНП "Маема". 1992. С. 41.

7. Булыжев Е.М., Трощий А Р., Мушаров Ю.В. Патронный магнитный сепаратор для топкой очистки СОЖ // Смазочно-охлаждающие технологические средства при механической обработке заготовок из различных материалов. Тезисы докладов международной НТК 28-30 сентября 1993 г. Ульяновск: УлПИ. 1993. С. 56-57'

8. Троший А.Р., Хайруллов Р.А. Влияние ферромагнитных механических примесей па прижогообразованпе и качество поверхностей при эльборовом шлифовании // Тезисы докладов XXX научно-технической конференции. Ч. 2 (февраль 1996 г.). Ульяновск: УлПУ, 1996. С. 21-22.

9. Патент 1755929, Россия, МК№ В 01 D 35/06, В 03 С 1/00. Устройство для очистки СОЖ от ферромагнитных частиц / Булыжев Е.М., Трощий А.Р., Богданов В.В., Решетников Ю.А., Прокофьев В.М., Вельмисов Г1.А. УлПИ. № 4819604/03. Заявл. 28.02.90.

10. Патент 2004980, Россия, МК№ В 01 D 35/06, В 03 С 1/00. Устройство для очистки СОЖ от ферромагнитных частиц / Прокофьев В.М., Булыжев Е.М., Трощий А.Р., Семенов А.С., Вельмисов П.А. УлПИ. № 4942900/33, Заявл. 5.06.91.

11. Патент 2027473, Россия. MKÎT В 01 D 35/06, В 03 С 1/00. Устройство для очистки СОЖ от феррома1 нитных частиц / Мушаров Ю.В., Булыжев Е.М., Троший А.Р.. Прокофьев В.М. УлПИ. № 5058126/26. Заявл. 10.08.92.

12. Булыжев Е.М.. Троший А.Р. Исследования конструктивных элементов .магнитной системы сепаратора для очистки СОЖ // Сма-зочпо-охлаждаюшие технологические средства и процессах обработки заготовок резанием. Сб. на\'ч. трудов. Ульяновск: УлГТУ, 1996. С. 7583._______________

Троший Лнаида Рачиковна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЕРАЦИЙ ЭЛЬБОРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ ПУТЕМ ОЧИСТКИ СОЖ В ПАТРОННЫХ МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРАХ

Автореферат

Подписано в печать 01.10.96 . Формат 60x84/16. Бумага писчая.

Тираж 'бс экз. Заказ 6¿'J~

Ульяновский государственный технический университет 432072, Ульяновск, Сев.Венец,32.

\, i * l'w