автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Прогнозирование результатов ударно-абразивной обработки искусственных обувных материалов при низких температурах и принципы создания оборудования

На правах рукописи

ЮРЧЕНКО Владимир Ильич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ ОБУВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность: 05. 02.13 - Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Шахтинском институте Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) и в Московском государственном университете сервиса

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Бескоровайный Виктор Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Карамышкин Вениамин Васильевич

доктор технических наук, профессор Левкин Валерий Вадимович

доктор технических наук, профессор Коханенко Виктор Николаевич

Ведущая организация: ОАО "Росбытсоюз", г. Москва

Зашита состоится "23*" ^-М-во^Ол. 2006 г. в // часов на заседании диссертационного совета Д212.150.06 при Московском государственном университете сервиса по адресу 141220 Московская обл., Пушкинский район, ст. Тарасовская, пос. Черкизово, ул. Главная, 99

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета сервиса.

¿009 А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

390

Актуальность проблемы. Анализ основных направлений развития обувной промышленности в России и за рубежом показывает, что в настоящее время наиболее распространенным методом крепления (сборки) деталей верха и низа обуви является клеевой. Около 80% объема производимой в мире обуви составляет обувь клеевого метода крепления. Подавляющая часть обуви (свыше 75%) этого метода крепления изготавливается с использованием для низа (подошв, каблуков) различных искусственных (синтетических) материалов: резин, полиуретана, поливинилхлорида, термоэластопластов и др.

Для достижения высокой адгезии соединяемые поверхности верха и низа обуви перед нанесением клея механически обрабатываются. В результате обработки различными рабочими органами (шарошками, фрезами, абразивными кругами, лентами, шкурками, брусками и др.) на поверхности деталей формируется определенный микрорельеф - шероховатость, обеспечивающая при выполнении дальнейших технологических операций (нанесение клеевой плёнки, прессование и др.) требуемые значения прочности клеевого соединения и эксплуатационных характеристик готового изделия — обуви. Величина шероховатости и ее постоянство на любом участке обработанной поверхности являются основными критериями качества механической обработки деталей обуви перед склеиванием.

Однако при использовании существующих методов механической обработки деталей низа обуви добиться постоянства величины шероховатости на всей площади обрабатываемой поверхности очень сложно. Это связано со спецификой физико-механических свойств синтетических полимеров, с особенностями геометрических характеристик обрабатывающего инструмента, характером их изменения в процессе обработки и др. Но главной причиной, препятствующей достижению равномерной шероховатости поверхностей деталей низа обуви после их обработки традиционными методами, является сложность формы самих деталей. Кроме того, существующие технологии не обеспечивают постоянство режимов процесса, поскольку контакт детали с инструментом поддерживается, как правило, вручную работником и, следовательно, качество обработки в этом случае зависит от его квалификации. В результате равномерность прочности клеевого соединения не обеспечивается и свыше 40% обуви, не выдержавшей гарантийного срока носки, возвращается покупателями на предприятия розничной торговли по дефекту "отклейка подошвы (каблука)", а около 80% обуви, поступающей в ремонт, пг.тр«.Ят.т<-пачи пг( Тз*-л.«у же

дефекту. Поэтому на практике для достижеш я обра-

ботки применяют многократное прохождение инструментом склеиваемых поверхностей. Это снижает производительность процесса и не позволяет создать высокоэффективное технологическое оборудование.

Иная картина наблюдается при использовании на операциях механической обработки деталей обуви метода ударно-абразивной обработки, в котором инструмент, как твердое тело, отсутствует и не имеет механической связи со станком, а в качестве рабочего органа используется направленный поток незакрепленных абразивных частиц - высокоскоростная струя, формируемая, как правило, соплом струйного аппарата (по этой причине ударно-абразивная обработка имеет и другое название - струйно-абразивная обработка - CAO).

Струйно-абразивная обработка с применением низкотемпературного охлаждения деталей позволяет интенсифицировать процесс механической обработки за счет перевода обрабатываемой поверхности полимерного материала в хрупкое (стеклообразное) состояние и получить равномерную шероховатость по всей поверхности детали за один проход рабочим органом. Поэтому оборудование для CAO обеспечивает при прочих равных условиях существенное повышение производительности обработки. Кроме того, отсутствие в процессе CAO рабочего инструмента, как массивного сплошного тела, позволяет значительно снизить требования к жесткости системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь), что создаёт предпосылки для механизации и автоматизации процесса обработки.

Однако до настоящего времени практически отсутствуют научно-обоснованные рекомендации по выбору оптимальных режимов CAO перед склеиванием деталей низа обуви, не исследована возможность использования искусственного холода при обработке синтетических обувных материалов, недостаточно изучено их поведение в условиях CAO и низкотемпературного охлаждения.

Таким образом, повышение качества механической обработки деталей низа обуви перед склеиванием путём использования результатов всестороннего исследования процесса ударно-абразивной обработки в условиях низких температур искусственных обувных материалов, применяемых в производстве деталей низа, является весьма актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение.

Знание физической природы механизма разрушения материала в условиях ударно-абразивной обработки и низких температур, определение факторов процесса CAO, в наибольшей степени влияющих на его интенсификацию, разработка на основе выявленного механизма разрушения методологии прогнози-

рования результатов CAO позволят эффективно управлять процессом ударно-абразивной обработки любых материалов, используемых в производстве деталей низа обуви, назначать научно обоснованные оптимальные технологические режимы для достижения требуемого качества обработки поверхностей и формулировать исходные требования на проектирование высокоэффективного оборудования для CAO.

Цели и задачи исследования. Целью исследования является разработка методологии прогнозирования результатов струйно-абразивной обработки деталей низа обуви, изготовленных из искусственных обувных материалов, в условиях низких температур, позволяющей:

а) для любого материала, используемого в производстве деталей низа, определять численные значения наиболее значимых факторов процесса CAO, обеспечивающие максимальную и равномерную прочность клеевого соединения деталей низа и верха при сборке обуви, а также максимальную производительность обработки;

б) при заданных значениях факторов процесса CAO и физико-механических характеристик обрабатываемого материала путем расчета прогнозировать (оценивать) возможные значения показателей качества и производительности обработки;

в) проектировать высокоэффективное технологическое оборудование для CAO деталей обуви.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ современных технологий CAO искусственных полимерных материалов и выбор наиболее эффективных путей их совершенствования;

- определение теоретических подходов к созданию моделей процесса соударения и установление влияния на него физико-механических свойств соударяющихся материалов;

- исследование в рамках волновой теории удара механизма ударного разрушения поверхности искусственных обувных материалов в стеклообразном состоянии;

- определение факторов процесса CAO, в наибольшей степени влияющих на интенсификацию ударно-абразивной обработки искусственных обувных материалов;

- разработка теоретической модели двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами большого размера, как рабочего инструмента процесса CAO, и ее практическая апробация;

- разработка методологии прогнозирования результатов CAO обувных материалов в условиях низких температур и получение на основе ее аналитических зависимостей для расчета оптимальных значений наиболее значимых факторов процесса CAO, критериев качества и максимальной производительности обработки;

- разработка принципов компоновки и расчета основных характеристик оборудования для CAO с применением искусственного холода и методов оценки степени совершенства конструкции устройств, формирующих струю абразивных частиц;

- разработка структурных, функциональных, кинематических и принципиальных схем оборудования для CAO обувных материалов с применением искусственного холода различного применения;

- теоретическое и экспериментальное определение режимов процесса CAO искусственных обувных материалов и их влияния на качество обрабатываемых деталей;

- практическая реализация процесса CAO искусственных обувных материалов производственным оборудованием с пневматическим разгоном абразивных частиц;

- оптимизация процесса CAO искусственных обувных материалов перед склеиванием путем моделирования процесса;

- разработка и внедрение в производство новых технических решений оборудования для CAO с применением искусственного холода.

Идея работы. Повышение качества механической обработки деталей низа обуви методом CAO достигается путем применения методов расчета основных факторов процесса CAO и характеристик технологического оборудования, основанных на разработанных положениях теории ударно-абразивного разрушения искусственных полимерных материалов в условиях низких температур.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались экспериментально-теоретический и теоретико-экспериментальный подходы, позволяющие получить результаты, адекватные исследуемым реальным процессам; метод малых деформаций теории упругости; аналитическая геометрия; методы физико-математического моделирования; статические и динамические методы решения контактных задач; метод Даламбера; метод ударного сжатия; методы математической статистики, научного планирования эксперимента, программирования и логической алгоритмизации.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые выполнено комплексное теоретическое и практическое исследование проблемы повышения качества механической обработки методом CAO деталей обуви, изготовленных из искусственных полимерных материалов, в условиях низких температур, имеющее важное народнохозяйственное значение;

- впервые в отечественной и зарубежной практике разработаны и реализованы способ обработки обувных материалов струей абразивных частиц при низких температурах, а также конструкция установки для CAO деталей обуви и рабочего органа установки - эжекторного струйно-абразивного пистолета;

- на качественном уровне раскрыт механизм ударного разрушения поверхности искусственных полимерных материалов, используемых в производстве деталей обуви, в условиях низкотемпературного охлаждения; показана особая роль начальной стадии удара и глубины охлаждения обрабатываемой поверхности в характере разрушения материала;

- разработана теоретическая модель двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами большого диаметра, как рабочего инструмента процесса CAO; предложена методика расчета основных характеристик струи;

- впервые выполнены теоретическое и экспериментальное исследования взаимосвязи факторов процесса CAO и качества обрабатываемых деталей;

- разработана методология прогнозирования результатов CAO обувных материалов в условиях низких температур; предложены методики расчета основных факторов процесса CAO и критериев качества обработки любых искусственных материалов, применяемых в производстве деталей обуви;

- разработаны принципы создания технологического оборудования для CAO обувных материалов с применением искусственного холода.

Практическая ценность и реализация работы. Научно-практические разработки, представленные в диссертации, позволяют решать конкретные задачи повышения качества и производительности механической обработки поверхности деталей обуви, изготовленных из искусственных обувных материалов, перед нанесением клеевых пленок. Результаты диссертации могут быть использованы в проектно-конструкторских, научно-исследовательских организациях и на предприятиях кожевенно-обувной промышленности при:

- разработке новых и совершенствовании существующих технологических процессов механической обработки деталей обуви, изготовленных из искусственных полимерных материалов;

- разработке научно-обоснованных исходных требований на проектирование технологического оборудования для CAO полимерных обувных деталей с использованием искусственного холода;

Кроме того, значительную практическую ценность для обувных предприятий-изготовителей и специализированных ремонтно-обувных предприятий службы быта представляют:

- эмпирические зависимости прочности склеивания, определяемой в испытаниях на расслаивание, от основных режимных параметров процесса CAO в условиях низких температур;

- значения оптимальных режимов CAO искусственных обувных материалов, необходимых для интенсивной обработки материалов;

- уравнения для определения скорости удара абразивных частиц, их концентрации, частоты нагружения материала и температуры его охлаждения, необходимых для реализации в процессе CAO наиболее производительного хрупкого механизма разрушения полимерного материала;

- способ обработки обувных искусственных материалов струей абразивных частиц в условиях низких температур;

- конструкции установок для CAO формованных деталей низа обуви с использованием искусственного холода;

- конструкции безызносных эжекторных сопел, используемых в установках для CAO.

Практическая значимость работы подтверждается эффективностью внедрения ее результатов, запросами промышленности: Шахтинским производственным объединением «Дончанка», Шахтинским ГБК, ЗАО «Прогресс» (г. Шахты), ПО «Ростоблобувьбыт», Омским производственным объединением им. П.И. Баранова, Воронежским авиационным заводом.

Результаты исследований используются вузами легкой промышленности и сервиса Российской Федерации (МГУС, ЮРГУЭС, ЮРГТУ). Они нашли применение в лекционных курсах по дисциплинам «Оборудование предприятий бытового обслуживания», «Машины и аппараты обувного производства», «Технология изделий из кожи», в курсовом и дипломном проектировании по соответствующим специальностям; включены во внутривузовское пособие по обработке материалов резанием (ШТИБО, г. Шахты, 1993г.) и в межвузовское учебное пособие «Механическая обработка обуви и перспективы ее развития» (М.: МТИ, 1987г.), нашли отражение в учебнике «Технология изделий из кожи» (авторы В.А. Фукин, А.Н. Калита. - М.: Легпромбытиздат. - 1988г.).

Документы, подтверждающие внедрение и практическое использование теоретических положений, выводов и рекомендаций, представлены в приложении к диссертации.

Достоверность результатов исследования подтверждается адекватностью математических моделей и экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов (максимальное расхождение не превышает 7 % ), использованием современных методов исследований, критическим анализом работ, посвященных изучаемому вопросу.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены и получили положительную оценку на Всесоюзной научно-технической конференции «Шлифование - 86» (г. Ереван, Ер ПИ, 1986г.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсификация и автоматизация отделочно- зачистной обработки деталей, машин и приборов» (г. Ростов-на-Дону, РИСХМ, 1988г.), на Всесоюзной научно-технической конференции молодых исследователей «Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в текстильной и легкой промышленности» (г. Москва, МТИ им. А.Н. Косыгина, 1989г.), на Всесоюзной конференции по вторичным полимерам «Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов» (г. Кишинев, КПИ, 1989г.), на научно-практических конференциях аспирантов и молодых ученых ЦНИИБыт по экономическим, техническим и химическим аспектам бытового обслуживания населения (г. Москва, 1986, 1987 гг.), на IV Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, ПГУ, 2003 г.), на международных научно-практических интернет-конференциях «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» (г. Белгород, БГТУ, 2003 г.), «Проблемы и достижения строительного материаловедения» (г. Белгород, БГТУ, 2005 г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (г. Пенза, ПГУ, 2003 г.), на Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (г.Белгород, БГТУ, 2003 г.), на Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» (г. Орел, ОГТУ, 2003 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников Московского технологического института (1988-1990 гг.), Шахтинского технологического института

(ЮРГУЭС) (1983-2001 гг.), Шахтинского института Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) (2002-2005 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 2 монографии, 7 авторских свидетельств СССР и патентов Российской Федерации на изобретения.

Личное участие автора в получении результатов исследований. Личный вклад автора состоит в постановке проблемы и разработке идеи представленной работы, в проведении теоретических и экспериментальных исследований, разработке методологии и методов расчета, в разработке и проектировании новых конструкций оборудования, в анализе и обобщении решений и внедрении результатов работы.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

- механизм ударного разрушения искусственных обувных полимеров при низких температурах;

- модель воздушно-абразивной струи с частицами крупного размера и методика расчета основных характеристик струи;

- методология прогнозирования результатов ударно-абразивной обработки искусственных обувных материалов при низких температурах и методики расчета основных факторов процесса CAO, критериев качества и производительности обработки;

- принципы создания оборудования для CAO обувных материалов с применением искусственного холода.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 334 страницы, включая 83 рисунка и 10 таблиц, состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 191 наименования, 11 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, дана ее общая характеристика, определена методология и методы исследования, показана новизна и практическая ценность, приведены сведения об апробации работы и основные положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе изучено состояние вопроса в области абразивной обработки деталей низа обуви. Отмечается, что широко применяемая в настоящее время для подготовки поверхностей деталей низа обуви к склеиванию механическая обработка осуществляется традиционными методами, основанными на

изнашивании поверхности связанным абразивным зерном. Установлено, что использование при этом традиционных абразивных инструментов обладает рядом недостатков, которые не позволяют достигнуть качественной обработки изделий, не обеспечивают высокой производительности и затрудняют механизацию и автоматизацию процесса. На основе анализа механизма абразивного изнашивания показано, что основным фактором, определяющим качество обработки поверхности деталей обуви механическим способом, является величина микронеровностей поверхности, обеспечивающая в случае ее постоянства по всей поверхности максимальную прочность склеивания деталей верха и низа.

Приведен обзор современных способов абразивной обработки деталей низа обуви перед склеиванием. Показано, что опыт передовых отраслей промышленности в России и за рубежом свидетельствует о том, что подготовку поверхности полимерных деталей сложной формы (к каковым относятся формованные детали низа обуви) перед склеиванием наиболее целесообразно осуществлять методом, основанным на ударно- абразивном изнашивании поверхности свободным абразивом. Причем, для обработки деталей обуви наиболее перспективным является метод струйно-абразивной обработки. Вместе с тем отмечается, что при обработке деталей обуви, изготовленных из синтетических полимерных материалов (резин, полиуретанов, ПВХ, ТЭП и др.), использовать метод CAO в том виде, в каком его в настоящее время применяют при отделке деталей из натуральных кож, нецелесообразно вследствие неадекватного деформационного поведения натуральных и искусственных полимерных материалов в условиях ударно-абразивной обработки, обусловленного различием их физико-механических свойств. При этом установлено, что назначение при обработке деталей из синтетических полимерных материалов режимов, обеспечивающих наиболее производительный хрупкий механизм изнашивания, сопряжено с большими трудностями, связанными с ограниченными техническими возможностями современных устройств для CAO.

Приведен обзор современных отечественных и зарубежных технологий и оборудования для термомеханической обработки полимерных материалов. Показано, что существенным недостатком технологических процессов является невозможность управления температурным режимом. Это приводит к назначению неоправданных (завышенных или заниженных) технологических режимов обработки.

Однако основной причиной, препятствующей достижению высокого качества и производительности термомеханической обработки искусственных полимеров методом CAO и не позволяющей эффективно управлять процессом

обработки материала, является отсутствие до настоящего времени научно обоснованной методологии прогнозирования результатов CAO, позволяющей на основе соответствующих методик рассчитывать оптимальные параметры процесса CAO и оценивать его результаты.

На основании изложенного делается вывод о необходимости создания такой методологии и разработки на ее основе методик расчета основных факторов процесса CAO, критериев качества и производительности обработки.

Анализ терминов и основных понятий, связанных с ударом, с прочностью материала и его ударным разрушением, позволил констатировать незавершенность науки о прочности. В настоящее время она не имеет единой теории, различают механический, термодинамический и кинетический подходы к созданию теории прочности. Основой же практических расчетов на прочность является механическая концепция, однако она не позволяет установить связь между физическим состоянием полимерных тел с их прочностными свойствами механизм изменения физического состояния и структуры материала в зоне разрушения при динамических воздействиях на него до сих пор не имеет своего объяснения. Проблемой остается недостаточная изученность влияния скорости соударения на характер износа и разрушения поверхностных слоев полимера.

На основе анализа известных теорий соударения и ударного разрушения тел выдвинута гипотеза о возможности существования новой константы материала - хрупкости скорости, то есть такой скорости одноактного деформирования, которая при фиксированной температуре обеспечивала бы хрупкое разрушение материала. Такая гипотеза позволяет наметить пути поиска физических закономерностей, объясняющих переход от усталостного к хрупкому механизму разрушения материала на основе волновых процессов распространения деформаций в телах. Отмечена особая значимость знания величины разрушающей скорости деформирования для правильной организации процессов и проектирования оборудования в новом направлении машиностроения - оборудования для ударной обработки полимерных материалов.

Установлено, что существующие модели ударного взаимодействия, как правило, не учитывают эффект разрушения материала при соударении тел: например, анализ классической теории удара позволил лишь подчеркнуть роль сжимаемости в расчетах реальных тел. Модель Герца, хорошо работающая при величине ударного импульса, меньшей предела прочности, вероятно, будет полезна для выявления и оценки факторов процесса разрушения при большей импульсной нагрузке. Анализ преобразования волн деформаций на границе ударяющегося тела, выполненный в рамках волновой теории Сен-Венана, показал,

что чем больше различие свойств сопряженных участков соударяющихся тел, тем существеннее преобразование волны сжатия на их границе. Чем больше отношение ударных жесткостей, тем выше скорость перемещения границы контакта между телами. Увеличение же отношения ударных жесткостей соударяющихся тел приводит к возрастанию максимальных усилий и напряжений в ударяемом теле. С учетом этого выдвинуто предположение о том, что процесс ударной обработки охлажденных до стеклообразного состояния полимеров должен быть эффективным.

Вторая глава посвящена выявлению причин, вызывающих хрупкое разрушение поверхности обувных синтетических материалов при их CAO в условиях низких температур, с учетом волнового характера распространения деформаций в соударяемых телах.

Так как природа хрупкого разрушения является самостоятельной и сложнейшей проблемой современной механики, то, учитывая прикладной характер настоящей работы, исследование механизма ударного разрушения выполнено только на качественном уровне.

К основным особенностям процесса CAO следует отнести тот факт, что при обработке искусственных обувных материалов ударом высокопрочностного потока абразивных частиц разрушения частиц в процессе их контакта с материалом не происходит, то есть ударяющие тела остаются целыми на всех этапах процесса соударения. И наоборот, тело, по которому производят удары (полимер), изнашивается, то есть поверхностно разрушается. Очевидно, можно предположить, что основой для теоретического описания такого удара может

служить модель проникания (входа) твердого тела в какую-то среду, а не модель взрыва.

/

Л

Начальная стадия активной фазы удара, начавшись в момент 1=0 первого касания тел, обусловливает возникновение и распространение в обоих телах волн сжатия, а также появление контактной площадки между телами (границы контактирующих тел), которая быстро изменяется.

Рис. 1. Схема упругого

взаимодействия частицы с поверхностью

Если взять нормальное к ударяемой поверхности сечение пятна контакта частицы с материалом, то процесс вхо-

да частицы в материал в начальной стадии удара можно иллюстрировать схемой, изображенной на рис. 1.

Из рисунка видно, что при проникании ударника 1 в материал 2 скорость

V увеличения площади контакта взаимодействующих тел в плоскости ху имеет порядок У-Уо/Щр, где р - угол наклона оси ударника (частицы) 1 к оси х. Очевидно, если нормальная составляющая начальной скорости ударника У0 = а2 (здесь а2 - скорость распространения звука в материале ударяемого тела 2), то

V будет больше (так как угол Р острый и 1§Р<1), и внедрение тела 1, действуя на частицы свободной поверхности среды 2, заставляет их перемещаться со сверхзвуковой скоростью. Такое движение выдвигает на передний план эффекты, связанные со сжимаемостью среды. На практике с такого рода движениями приходится встречаться, имея дело с газами. Поэтому при исследовании изучаемого процесса в качестве ударяемой среды использовалась модель газа. Случай, когда К0 > аг, не рассматривался, поскольку для организации процесса хрупкого разрушения полимера в условиях ударного нагружения достаточно (в соответствии с принципом эквивалентности действия на полимер температуры и скорости нагружения) понизить температуру до определенного значения, не повышая при этом скорость нагружения материала до скорости распространения в нем упругих волн (скорости звука).

В случае удара с К0< а2 все сечения абразивной частицы поперек ее большой оси перемещаются с одинаковой скоростью. В момент столкновения частица ударника, преодолевая в зоне контактной площадки инерцию частиц материала, сообщает им ускорение, а элементы самого ударника соответственно замедляются - начинается формирование волны напряжения (деформации): в ударнике со скоростью а, и в материале - со скоростью аг. Насколько контактная площадка неподвижного материала переместится в направлении удара, настолько же (пропорционально аг1 а{) меньший путь пройдут сечения частицы -ударника по сравнению с тем, который они проходили за то же время до удара. При этом часть кинетической энергии ударника переходит в потенциальную энергию деформации сжатия, а оставшаяся часть сохраняется в кинетической форме, то есть при формировании волн напряжения, являющихся следствием упругого контакта при ударе, происходит разделение энергии удара на кинетическую и потенциальную формы. Процесс передачи энергии от ударника через контактную площадку к свободной поверхности ударяемого материала происходит до тех пор, пока не будет напряжен весь ударник. На этом заканчивается формирование волны сжатия.

Решение уравнений, описывающих деформацию материала по трем взаимно перпендикулярным направлениям в одномерной постановке, позволило показать, что скорость контактной площадки и напряжения для п —го периода собственных колебаний абразивной частицы определяется выражениями

плотности ударника (частицы) и материала; F0 и Ft - площади поперечного сечения частицы и площадки контакта.

Выражение (1) показывает, что скорость частицы после удара падает, поскольку (r/r +1) < 1. При этом падение У„ увеличивается с возрастанием акустического импеданса материала и с затуплением абразивной частицы. Вместе с тем, большему внедрению частицы способствует увеличение ргаг и уменьшение площади ее поперечного сечения F0. Напряжения ак растут с увеличением р2а2 и падают по мере затупления конца абразивной частицы (увеличения Fk ). Они и пропорциональные им напряжения в абразивной частице достигают максимального значения в течение первого периода собственных колебаний частицы (при п= 1). Торможение ударяющей частицы при CAO искусственных полимеров происходит медленно, так как показатель г велик, поэтому частица глубоко внедряется (проникает) в поверхность, а в материале возникают медленно уменьшающиеся ак. В замкнутой области между криволинейными поверхностями соударяющихся тел осуществляется движение частиц ударяемой среды по всем трем направлениям.

Процесс разрушения полимерного материала в условиях CAO можно рассматривать как сумму двух видов разрушения - деформационного и посредством резания. В результате ударного сжатия поверхности полимера и микрорезания ее режущими кромками абразивной частицы в структуре материала появляется сеть тончайших микротрещин, называемых "волосными" и "трещинами серебра". Волосные трещины возникают при сдвиговых деформациях как локальная реакция полимера на гидростатическое напряженное состояние. Рост волосной трещины и превращение ее в магистральную и, следовательно, катастрофическое разрушение полимера возможны только при растяжении. Поэтому при действии на полимерный материал волн сжатия вызываемых ударами абразивных частицы, он сохраняет целостность структуры.

0)

где г-

oP'g' - показатель ударной системы (ударная жесткость); р, и р, -

Когда же импульс сжатия, распространяющийся в вязкоупругой среде (какой являются охлажденные до стеклообразного состояния полимеры), падает нормально (или под углом) на свободную от напряжений границу этой среды, он порождает импульс растяжения, имеющий ту же форму, что и импульс сжатия, и перемещающийся назад от границы. Результирующее напряжение на границе всегда равно нулю. Если растягивающее напряжение, созданное отраженным импульсом, превысит прочность полимера не растяжение, в нем разовьются разрушения в виде выкрашивания (откола), известные как разрушения Гопкинсона. При таком разрушении образуется свободная поверхность, от которой может отразиться остаточный импульс и вблизи которой опять могут произойти дополнительные разрушения при растяжении, если амплитуда падающего импульса достаточно велика. Таким образом можно получить ряд параллельных разрушений Гопкинсона, сообщив хрупкому полимеру импульс сжатия достаточно большой амплитуды. Множественные разрушения могут возникнуть также из-за наличия в материале микротрещин или других дефектов, образующихся ранее (рис.2).

1А

т

I

Вид А

а)

ВидА

б)

ВидА

Г" е

«г С> О ^ 1

€> * ¿V

ВидА

в) г)

Рис. 2. Виды разрушения полимерного материала при ударно- абразивной обработке:

а) микрорезание абразивными частицами (а = 45° -90°); 6) микрорезание абразивными частицами (а-' 45°), в) разрушение волнами напряжений (кратеры, внутренние сколы), г) разрушение волнами напряжений (сколы наружные и внутренние)

Расстояние от свободной границы до того места, где в первый раз будет достигнуто максимальное растяжение, зависит от формы начального импульса сжатия. Оказывается, однако, что максимальное растяжение всегда возникает в точке, которая отстоит от свободной границы на расстоянии, не превышающем половины полной длины импульса; для первоначально симметричного падающего импульса это расстояние составляет четверть длины импульса.

Описанный выше характер разрушения обувных искусственных материалов в условиях ударного нагружения при CAO приводит к заключению, что хрупкое разрушение стеклообразных полимеров включает формирование и последующее разрушение структуры волосных трещин в материале. Так как размер волосной трещины есть функция времени и напряжения, то следует ожидать, что особенности ее роста зависят от температуры и скорости деформирования. Кроме того, структура волосной трещины, то есть распределение пор по размерам, их расположение в пространстве и степень ориентации молекул будут зависеть, по-видимому, от размера волосной трещины, но характер этой зависимости, к сожалению, остается еще неизвестным. Поэтому более полную картину механизма ударного разрушения стеклообразных полимеров, очевидно, должны дать отдельные фундаментальные исследования, выходящие из рамки данной прикладной работы.

В третьей главе выполнено теоретическое и экспериментальное исследование взаимосвязи характеристик воздушно-абразивной струи с физическим состоянием обрабатываемого материала при его хрупком разрушении и разработана математическая модель струи, как рабочего инструмента при ударно-абразивной обработке. Модель струи, адекватная процессу ее истечения, позволила рассчитать характеристики струи и конструктивные параметры сопел для

В результате проведенного анализа показано влияние скорости частиц V, соответствующей частоте v перевода охлажденного материала в стеклообразное состояние и температура Т (в неявном виде - через динамический модуль упругости £д) на величину разрушающих контактных напряжений с, в материале при CAO:

CAO.

0t = 1,65 Е

(2)

где Ра- плотность частицы; р„ - плотность материала; ц„ - коэффициент Пуансона для материала; С,„- скорость звука в материале; г - время обработки.

Кроме того установлено, что температура механического стеклования, определяющая хрупкое состояние полимера, является функцией частоты ударного нагружения. В свою очередь частота нагружения зависит от скорости удара частиц. А скорость частиц является сложной функцией, зависящей от многих параметров струи (размеров частиц, их формы, давления воздуха, угла атаки, расстояния до обрабатываемой поверхности и др.).

На основании проведенного анализа показана необходимость теоретического определения начальной скорости соударения частиц при различной температуре его охлаждения.

В соответствии с разработанной методикой получены выражения для определения начальных функций скорости V частиц в струе и их концентрации р как результат объединения моделей отдельных, более простых процессов, объективно существующих в струе (процессы перемещения частиц вдоль оси струи в начальный момент ее истечения из сопла; процесса расширения струи в поперечном сечении; процесса перемещения частиц вдоль оси струи после выхода из сопла; процесса изменения концентрации частиц вдоль оси струи; процесса изменения распределения продольных скоростей частиц и из концентрации в поперечном сечении струи):

где К0 - начальная осевая скорость частиц на выходе из сопла; с - коэффициент, зависящий от формы частицы; рв - плотность воздуха; £ - расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности; /?а - радиус частицы (в предположении, что частица представляет собой шар); ра - плотность частицы; г - расстояние от оси струи; Лс - радиус сопла; р - угол распыла струи;

где р0- концентрация частиц на оси при выходе из сопла; g - ускорение свободного падения; к'- эмпирический коэффициент типа постоянной Больцмана; Т- абсолютная температура.

(3)

(4)

Анализ начальных функций распределения скоростей частиц и их концентрации показал, что они не противоречат реальному процессу истечения двухфазной струи.

Кроме того установлено, что в некоторый момент времени после выхода струи из сопла, когда волна разрежения достигнет оси струи, начинается процесс трансформации начальных профилей продольных скоростей и концентрации частиц, описываемых выражениями (3) и (4), подобно процессу распространения звуковых волн в газовой среде, описываемому волновым уравнением по формуле Даламбера:

где г - время;/0 - начальная функция (например, скорость частиц Кили концентрация р ); а - скорость звука в воздушно-абразивной среде.

Совместно решение (3), (4) и (5) позволяет получить значения скорости V и концентрации р в любой точке струи (в любом месте отпечатка следа струи на поверхности детали).

Частоту v нагружения материала при CAO определяли как величину, обратную длительности активной фазы ударного импульса. Причем длительность импульса рассчитывали, используя известное решение Герца. С учетом значения скорости частиц в любой точке струи (см. (3)) окончательное выражение для определения частоты v принимает вид

где £а и £„ - модули упругости соответственно абразивной частицы и материала; ца и |i4I - коэффициенты Пуассона соответственно абразивной частицы и материала; V0 - скорость частицы на выходе из сопла.

Для определения характеристик струи и экспериментальной проверки ее математической модели в камере установки для CAO в зоне действия воздушно-абразивной струи размещали разработанный стенд ( рис. 3).

Летящие частицы, попадая на чувствительные элементы 9 стенда, связанные с тензодатчиками, вызывали соответствующие изменения в электросхеме, которые регистрировались на осциллограмме.

Ar,t)=^[fo(r-at)+f0(r + at)],

1

(5)

(6)

1

8 9 11

h

U

Ж

После обработки осциллограмм получали картину распределения в струе усилий ударов, их скорости и концентрации, а также продолжительности активной фазы удара частиц (рис. 4-7).

В результате математической обработки экспериментальных данных и сравнения их с результатами расчета установлено, что модель струи адекватно описывает процесс ее распространения. Причем начальные функции распределения скоростей частиц и их концентрации удовлетворительно аппроксимируются функциями (9) и (10), а дальнейшее распространение струи происходит в соответствии с закономерностями волнового уравнения (5).

Экспериментально подтверждена также зависимость частоты нагружения материала от параметров процесса CAO. Установлено, что степень влияния параметров процесса CAO на частоту удовлетворительно описывается аналитической зависимостью вида (6).

3 5 7 10 12

Рис.3. Стенд для исследования

характеристик воздушно-абразивной струи (фрагмент):

/ - защитный кожух, 2 - прижимная рамка; 3 - кронштейн; 4 - исследуемый материал, 5 - пластина, 6 - тензодат-чик; 7 - оболочка из пенополиуретана, 8 - паз, 9 - цилиндрик из иссчедуетго материала; 10 - стержень, 11 - отверстие, 12 - головка стержня

8 16 24 42 40 У.мм

/МО. H 0,8

0,6 0.4 0.2 0

<502— Л

60\

эо> лГ

/

60 -40 -20

20 Г.мы

Рис. 4. Распределение усилий ударов частиц по сечению струи:

I -1 = 0; 2- 50 мм; 3 - 100мм; 4 - 150мм; 5-200мм, 6 - 250 мм

Рис.5. Распределение усилий ударов частиц по сечению струи в зависимости от угла атаки струи

21

7-10 ', с

Т" 2CFC

ру лвх

¡С^вш

тэпЪ «

ДС / КВ

0 4 8 12 Plff'.H

Рис. 6. Распределение рИс. 7. Зависимость продолжительности

концентрации ударов активной фазы удара частиц

частиц по сечению струи по сечению струи:

ПУ- полиуретан, ПВХ- полиеиниюлорид, ДС, ВШ-резина, ТЭП - термоэластопласт, КВ - кожволон

Кроме того показано, что для создания условий равномерного частотного нагружения материала в процессе CAO с целью получения равномерной шероховатости обрабатываемой поверхности следует избегать использования малых углов атаки струи а и больших расстояний L от сопла. Оптимальными значениями этих величин являются а = 45° - 75°; L - не свыше 250 мм.

Для подтверждения теоретического предположения о том, что охлаждение обрабатываемой поверхности позволяет интенсифицировать процесс CAO (при снижении скорости частиц и реализации механизма хрупкого разрушения), были проведены эксперименты, при которых охлажденные до определенной температуры образцы (охлаждение производили в интервале от 20°С до -160°С вихревой трубой или криогенным охладителем) помещались в камере установки для CAO под воздушно-абразивную струю и с помощью стенда для исследования характеристик струи измерялась частота нагружения. Затем при различных значениях температуры была определена количественная картина износа образцов. В качестве образцов для испытаний использовались наиболее характерные материалы, применяемые при изготовлении формованных деталей низа обуви: резины марок Д, ДС, ВШ, кожволон, полиуретан, поливинилхло-рид, термоэластопласт.

Результаты экспериментов приведены на рис. 8, 9. Понижение температуры вызывает соответствующее увеличение частоты нагружения (см. рис. 8) и в конечном итоге приводит к изменению контактных напряжений в материале

до величины разрушающих (см. выражение 2). При этом с понижением температуры скорость частиц в струе уменьшается, а износ А/? образца увеличивается (см. рис. 9), следовательно, температура является фактором интенсификации

nnouecca CAO

.-з

А А, %

m /Si™ __________ аВШ

_ / .41 /S'"1 пап оДС

Л™ »д

Т°С

-60 -40

-20

20

Рис. 8. Зависимость продолжительности Рис. 9. Зависимость износа

активной фазы удара частиц низа обуви от температуры

от температуры

Результаты экспериментов на установке для CAO показали, что диапазоны температур и частот, соответствующих хрупкому износу, составляет соответственно -10т-50°С и 1,4-103-3,3103 с"1. А установленный диапазон частотного нагружения при CAO в зависимости от температуры поверхности обрабатываемой детали находится в пределах от 0,3103 с'1 (при Т= 20°С) до З,7103 с"1 (при Т= -160°С), что соответствует теоретическим расчетам.

Четвертая глава посвящена разработке методологии прогнозирования результатов CAO искусственных обувных материалов в условиях низких температур и получению на основе ее аналитических зависимостей для расчета оптимальных значений наиболее значимых факторов процесса CAO, критериев качества и максимальной производительной обработки.

Отмечается, что эффективность любого технологического процесса зависит (помимо прочих факторов) от предсказуемости поведения обрабатываемого объекта (сырья, полуфабриката, детали, отдельной поверхности и др.) при выполнении над ним технологических операций, то есть возможности максимально точного прогнозирования результатов обработки объекта и, в случае необходимости, внесения в технологические режимы процесса соответствующих корректив и максимальную производительность обработки.

Поскольку CAO подвергаются детали обуви, изготовленные из различных материалов (обладающих вполне конкретными физико-механическими

свойствами), для успешного прогнозирования процесса CAO важно знать общие закономерности поведения таких материалов и изменения их термодинамических свойств, как представителей определенной группы полимеров, в условиях ударно-абразивного нагружения и низких температур. Такую информацию можно получить из уравнения состояния материалов, используемых в производстве деталей низа обуви.

На основе анализа процесса истечения воздушно-абразивной струи и ее взаимодействия с обрабатываемой поверхностью, факторов процесса CAO, а также деформационного поведения некоторых видов синтетических обувных материалов в условиях ударного нагружения и низких температур предложена методология, позволяющая прогнозировать результаты CAO деталей обуви, изготовленных из любых искусственных обувных материалов.

Сущность методологии состоит в выявлении общих закономерностей поведения обувных полимеров как определенного класса материалов и изменения их термодинамических характеристик в условиях ударного нагружения и низких температур; оценки вероятности хрупкого разрушения материала в процессе ударно-абразивной обработки; определении с помощью соответствующих методик численных значений факторов процесса CAO, а также условий достижения показателей его эффективности, обеспечивающих требуемые качество и производительность обработки.

В соответствии с предложенной методологией прогнозирования обобщены известные экспериментальных данные по ударному сжатию ряда полимеров, используемых в различных отраслях промышленности, в том числе на ко-жевенно-обувных предприятиях, предложена единая ударная адиабата для этих материалов и с учетом теоретической модели твердого тела в приближении Де-бая и ударной адиабаты выведены обобщенные уравнения состояния, выражение для внутренней энергии и ряд других термодинамических соотношений для твердых (стеклообразных) полимеров.

Указанные зависимости имеют следующий вид: а) обобщенная ударная адиабата

где р- р0 - скачок давления на фронте ударной волны (здесь р0 - давление в невозмущенной среде; р - давление в возмущенной среде); р, р 0 - плотности соответственно невозмущенной и возмущенной среды; Ann постоянные, определяемые по опытным данным; с0 - скорость звука в исследуемом материале;

(7)

б) уравнение состояния

Р = РЛг)+$*т, (8)

где Рх - параметр, зависящий от давлений в невозмущенной и возмущенной средах; V - vfua ( здесь и и и(1 - объем соответственно невозмущенной и

С Т

возмущенной среды); у - коэффициент Грюнейзена; бг =■ —(здесь Си - те-

4

плоемкость материала при постоянном объеме и ; Т - абсолютная температура; с0 - скорость звука в исследуемом материале);

в) обобщенное выражение энтропии

е V

S-S0= In 2—, ' (9)

5 S

где S = —-,S0=-~- (здесь su ил - энтропия соответственно невозмущенной и

иО

С Т

возмущенной среды; С„0 - теплоемкость материала до удара); е7„ = -.

Со"

г) энергия холодного сжатия материала при ударе

^ + = ~ (А - —)(р - А) )+ УРо ~~ ') (10)

av v 2 и и v

где h = (2 + у)у ; ЕТа = Си0Т- тепловая энергия невозмущенной среды.

На основе трех физико-статистических моделей, адекватных реальному процессу хрупкого разрушения обувных полимеров в условиях низкотемпературного охлаждения и ударного нагружения при CAO, с помощью статистических методов получены аналитические выражения для функций распределения хрупкой прочности стеклообразных полимеров, позволяющие прогнозировать поведение обрабатываемых материалов при CAO и эффективность технологий ударно-абразивной обработки. Показано, что в большинстве случаев разрушения хрупких полимерных материалов наилучшее представление результатов испытаний и наиболее надежную основу для экстраполяции дают асимптотическое распределение наименьших значений и нормальное распределение, связанные с предложенными моделями наислабейшего звена и произвольно расположенного пучка, в сочетании с гриффитсовской концепцией неустойчивости трещины.

Предложена методика расчета скорости соударения абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью любого полимерного материала, позволяющая определить такую допускаемую скорость [к,] частиц в момент удара, при которой ударные импульсы не вызывают разрушение внутренней структуры мате-

риала, а процесс CAO будет сводиться только к микрорезанию обрабатываемой поверхности, обеспечивающему требуемое качество обработки:

а) если граница (поверхность) отражения ударного импульса свободна от напряжений

[Fj<C„(0,5[aJ^')5/2; (11)

б) при жестком закреплении поверхности отражения ударного импульса

(12)

в) при охлаждении обрабатываемой поверхности

1к.]<сЛоД«Р]-ояв>-*-,]'/\ (13)

где [0pj - предел прочности обрабатываемого материала; омсч и огепл - напряжения в материале на границе отражения ударной волны, вызванные механическим закреплением детали и охлаждением обрабатываемой поверхностью соответственно; ô - коэффициент затухания ударного импульса; t - время; к - коэффициент пропорциональности, равный

к = 1,65£

sin(n)

Предложена методика расчета глубины Лочл охлаждения обрабатываемых деталей, позволяющая определить такие условия охлаждения полимерного материала при CAO, при которых волны нагружений, вызываемые ударами абразивных частиц, не разрушат внутреннюю структуру материала, а процесс обработки деталей будет производительным и экономичным:

1 (14)

Ли.* 0

где H - величина шероховатости обрабатываемой поверхности, обеспечивающая требуемую прочность склеивания деталей низа и верха обуви; В - толщина обрабатываемой детали; п - любое целое положительное число; Я- длина волны, вызываемой ударным импульсом.

Установлена зависимость температуры Гм механического стеклования полимерного материала, как критерия хрупкого разрушения полимера при CAO, от частоты v нагружения вида

Т = Тя +-^-, (15)

0 Д1п(с / t0v)

где Та = 7^-51,6° (здесь 7". - температура структурного стеклования); (У„ - постоянная, равная энергии активации при 7" —»• °о ; с = 5/тг - безразмерная постоянная; т0 - период колебания кинетической макромолекулы полимера.

Выражение (15) при известном значении v, определяемом из (6), позволяет рассчитывать такую температуру охлаждения 7\,, при которой материал переходит в стеклообразное состояние и при CAO реализуется процесс хрупкого разрушения материала.

Предложена методика расчета глубины удаляемого слоя материала при CAO, позволяющая назначать такие режимы CAO, которые обеспечивали бы требуемые эксплуатационные свойства обрабатываемых деталей. Выражение для определения глубины h удаляемого слоя материала имеет вид

I У'о

о а гш

h = ■

(16)

где /„ - общий (полный) износ материала при CAO; К' - объем абразивных частиц, вызвавших износ материала; ра и рм - плотность соответственно абразивных частиц и изнашиваемого материала; S - площадь обрабатываемой поверхности.

Получены зависимости для расчета такой начальной осевой скорости К0 абразивных частиц, при которой на любом удалении L от сопла струйного устройства установки для CAO обеспечивается минимальное время между двумя последовательными ударами частиц, то есть осуществляется интенсивное на-гружение материала в процессе CAO, повышающее его износ в единицу времени и обеспечивающее максимальную производительность обработки: а) при а„+а, <90°

б) при 90°<ао+а, <180°

Р АГА

CyV. .

2

(17)

суУл sin

я-(а0-а,)

(18)

где а0 - угол встречи абразивной частицы с обрабатываемой поверхностью; а, - угол отскока частицы от поверхности; р, - линейная концентрация частиц в струе; Т" - время от момента касания частицы материала до наибольшего его сжатия; /?,- радиус абразивной частицы; cv - коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости частиц; Va - скорость частицы в момент удара.

В пятой главе выполнено комплексное экспериментальное исследование процесса CAO искусственных полимерных материалов, применяемых в производстве деталей низа обуви.

Исследования проводились поэтапно.

На первом этапе выполнено исследование режимов CAO в условиях низкотемпературного охлаждения обрабатываемых материалов с целью определения численных значений оптимальных режимов, обеспечивающих максимальную прочность склеивания, и экспериментальной проверки разработанной методологии прогнозирования результатов CAO. На втором этапе дополнительной проверке подвергался частотно-температурный диапазон хрупкого разрушения исследуемых материалов путем постановки независимых экспериментов не в условиях CAO.

Первый этап исследований продиктован необходимостью практического использования общих результатов работы на производстве.

Учитывая, что CAO - процесс многофакторный, для оптимизации процесса использовали методику рационального планирования эксперимента. При этом варьировали на трех уровнях 6 наиболее значимых факторов: давление воздуха, размер абразива, температуру обрабатываемой поверхности, время обработки, расстояние до обрабатываемой поверхности и угол атаки струи.

Критерием оптимизации являлась прочность склеивания обработанных образцов с материалами верха обуви, определяемая в соответствии с ГОСТ 23307-77 как конечная задача, решаемая при внедрении новой технологии. Исследованию подвергались 5 материалов низа обуви: термоэластопласт (ТЭП), поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан (ПУ), резина кожволон (КВ), резина марка В шпальтованная (НИ). Для каждого материала в соответствии с известной методикой рототабельного планирования 2-го порядка было проведено 53 опыта. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием ЭВМ по стандартной программе.

В результате расчетов коэффициентов регрессии и оценки их значимости получены следующие математические модели процесса CAO, адекватные исследуемому процессу (с 95%-ной доверительной вероятностью):

К™ = 8,97 + 0,199*г + 0,224*, - 0,484*, + 0,412*5 --0,599*,2 -i-0,151*,*2 -0,341*2г +0,111Х,Х, -

-0,294*гХ, - 0,901*,2 + 0,11*,Х4 - 0,138** - (19)

-0,756X4Х5 + 0,345*2*5 + 0,141*,*, - 0,109*5 "

-0,327*,*„ - 0,482*5*„ - 0,594*,?,

К,шх =8,98 +0,184Л-2 + ОД 56ХА -0,476Х, + 0,353Х6 - 0.66Л-,2 -

-0,363X1 -0,ll4X2Xt - 0,845а" J + 0,232X, Л'4 - 0,215Х, X, - ^0)

-0,8 Uf42 +0,232Х2Х5 + +0,148A"jXj +0,147^Г4ЛГ5 -0,128ЛГ2 --0,33&ХгХь -0,244А",АГ6 -0,541.Г2,

Упу = 9,03+0,172 ,V2 - 0,491 А', + 0,319Л'6 - 0,826 А',2 -0,45.Г22 -

-0,187X^3 -0,861 Л"; 0,214*,*., -О.ПбА'зЛ', - ^J)

-0,829A-,2 + 0,109*, А", + 0,189*,*, + 0,134 Л', Л's + +0,123*4А'6 - 0,204Х2Х,, -0,224*,*„ - 0,691 *,*6 -0,529*62,

Ки, = 7,15 + 0,172*г + 0,125 *4 - 0,518*, + 0,282*, -0,621*2 --0,469 X2 - 0,187 Х2 X, - 0,716 X;! + 0,218 X, X, --0,7¡4XJ - 0,192*2*,, - 0,101*3*6 - 0,513*,*6 -0.454А"2,

Ут1 =6,89+ 0,372Л", +0,245А', + 0,162*4 + 0,282*6 --0,811*2 -0,648А"2 -0.641 А12 + 0.156*,*, -

(¿■5)

-0,1 19*,*4 - 0.598*2 -0,245*; -0,418*,*,, --0,141*,*,, + 0,518*5*6 -0.381Х2,

Рассчитанные оптимальные значения режимов CAO, обеспечивающие максимальную прочность склеивания, представлены в таблице.

Исследуемая характеристика Фактор Материал

ТЭП ПВХ ПУ ВШ KB

Давление воздуха Q, МПа X, 3,34 3,15 3,11 3,24 3,04

Размер абразивного зерна г, мкм Х2 775 732 625 580 525

Продолжительность обработки t, с Xi 2,89 3,13 3,12 3,20 2,96

Угол атака струи а, град X4 57,4 58,2 56,2 54,5 55,7

Расстояние до обрабатываемой

поверхности L, мм 174,1 180,9 177,1 127,0 120,0

Температура охлаждения поверхности

образца Т, °С Хъ -48,9 -34,7 -32,9 -25,3 -15,4

Критерий оптимизации кН/м 8,69 8,57 8,60 6,98 7,20

Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что температурный режим охлаждения всех исследованных материалов лежит выше температуры структурного стеклования каждого из них.

Выполненные с привлечением зависимости (15) расчёты показали, что для всех исследованных материалов температура охлаждения, определенная в соответствии с (19) - (23) как оптимальная, оказалась выше расчетного значения. Следовательно, значения оптимальных температурных режимов охлаждения деталей достаточны для перевода обрабатываемого материала в стеклообразное состояние при соответствующих оптимальных значениях других параметров CAO и обеспечивают хрупкое разрушение поверхности в процессе CAO.

Сравнительная оценка результатов экспериментов показала, что прочность склеивания деталей, обработанных методом CAO в условиях низких температур, в 2,6-3,2 раза превышает гостируемьй показатель (2,7 кН/м) для деталей, обрабатываемых традиционными инструментами, а продолжительность обработки снижается до 5 раз.

Независимые эксперименты для определения частотно-температурного диапазона хрупкого разрушения проводились на тех же материалах с целью определения температур структурного и механического Ти стеклования материалов при термомеханическом воздействии на них. Температура определялась на термоанализаторе DUPONT (США) с модулем ДСК 910 по известной методике. Для определения Тм использовался метод Александрова-Лазуркина.

В результате установлено, что для исследованных материалов температура структурного стеклования Тс колеблется в пределах от -25°С до -60°С, а для всех исследованных материалов изменение точки затвердевания (стеклования) при переходе с частоты v, на v2 описывается эмпирической зависимостью вида

AT»=A\g(v2/v,), (24)

где А- эмпирический коэффициент, зависящий от свойств материала (для резины марки Д А=3,9; для резины марки ДС А =4,0; для резины марки ВШ Л =4,3; для кожволона А =3,8; для термоэластопласта >4=4,2; для поливинилхлорида /(=4,5; для полиуретана А=4,5).

Функция (24) удовлетворительно аппроксимируется аналитической зависимостью (15), а полученные независимым методом значения температур Ti и 7\, хорошо коррелируют с результатами, полученными на установке для CAO.

Таким образом, проведенными экспериментами подтверждена целесообразность использования низких температур при CAO полимерных деталей для

интенсификации процесса и формирования равномерной шероховатости поверхности.

В шестой главе рассмотрены вопросы, связанные с разработкой принципов создания оборудования для CAO обувных материалов с применением искусственного холода, расчета основных его параметров; изложены методы и приемы, с помощью которых решается первый этап проектирования технологического оборудования - разработка принципиальных и кинематических схем.

Анализ технических решений позволил разделить оборудование для CAO на три группы: стационарное, передвижное и ручное. Определены основные узлы, способы подачи и удаления рабочего агента (абразивных частиц), меры по обеспечению надлежащих санитарно-гигиенических условий труда и прочее. Блок схема оборудования для CAO показана на рис. 10.

Рис. 10. Блок-схема оборудования для CAO обувных материалов

Приведены принципиальные базовые схемы установки для CAO и струйного устройства, формирующего воздушно-абразивную струю — эжекторного струйно-абразивного пистолета (ЭСАП), защищенные авторскими свидетельствами на изобретение (рис. 11,12).

29 39 30 31 40 34 29 38 25

Рис.11. Принципиальная схема установки для CAO деталей низа обуви:

1- рабочая камера, 2- эжекторнос сопло (ЭСАП), 3- дверца, 4- обрабатываемая деталь, 5,6 -окна визуального контроля, 7-бункер, 8-дозатор, 9-подвижный стол, 10- кассета, 11-втулка, 12- подвижная каретка, 13-пружины, 14-направляющие, 15-трос, 16- храповый механизм, 17-рычаг, 18- направляющие, 19-трос, 20- ведущий шкив, 21- ведомый шкив, 22- электродвигатель, 23- редуктор, 24, 25- шланги, 26- циклон, 27- обратный конус, 28- трубопровод, 29- ресивер, 30- вентиль, 31- манометр, 32- дроссельная заслонка, 33- трубопровод, 34- кран, 35- контур охлаждения, 36- вихревой охладитель, 37- трубопровод, 38- магистраль, 39- вентиль, 40 - манометр

Показаны результаты разработки новых технических решений оборудования для CAO деталей низа обуви, а также струйно-абразивных пистолетов-основного узла оборудования.

струйно- абразивного пистолета (ЭСАП): /- корпус; 2- втулка; 3- штуцер; 4- контргайка

Выполнен анализ структуры и функциональных схем стационарных установок с адаптивным приводом ЭС АП (рис. 13).

Рис. 13. Схема установки для струйно-абразивной обработки деталей низа обуви с саморегулированием режима работы:

1 - кронштейн; 2, 23 - распределители воздушных потоков, 3, 6, 10, 14 - дроссели, 4 - вход пневмомагистрали; 5, 7-трубопроводы, 8, 20-разгонные сопла; 9-струйныйусилитель, 11- абразив; 12 - бункер; 13 - задвижка, 15 - противовес; 16 - шланг; 17 - трубопровод; 18 - струйный аппарат, 19 - обрабатываемая заготовка обуви, 21 -рычаг; 22, 26 - винты;

24 - шток, 25 - пневмоцилиндр

Разработана методика теоретического определения работоспособности таких установок, основанная на выполнении условия дросселирования:

5„>5Ш, (25)

где 50 = 7ггс2 - площадь сечения выходного отверстия сопла радиуса ; 5,ц -площадь проходного сечения щели между срезом сопла и обрабатываемой поверхностью.

Решение неравенства (25) приводит к условию автоматического регулирования перемещения ЭСАП:

К. -2А

а<агс1#^---, (26)

2'с

где А - зазор на оси сопла ЭСАП, наклоненного под углом а к поверхности детали.

Данное выражение определяет углы а, при которых устройство такого типа будут работоспособны.

Приведена методика расчета статических характеристик адаптивного привода ЭСАП и выполнен анализ динамики универсального модуля, который

может быть использован в любых установках с автоматическим регулированием режимов работы; разработана методика оценки степени совершенства конструкции ЭСАП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе настоящих исследований, заключаются в следующем.

1. На основе анализа законченных научно-исследовательских работ, выполненных в области совершенствования процессов ударно-абразивной обработки деталей из искусственных полимерных материалов, показана возможность повышения качества механической обработки деталей низа обуви перед склеиванием и интенсификации процессов её изготовления и ремонта путём использования на операциях взъерошивания метода струйно-абразивной обработки и низкотемпературного охлаждения обрабатываемых деталей.

2. Изучен процесс взаимодействия абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью обувных полимерных материалов при CAO в рамках волновой теории удара. Показано, что хрупкое разрушение стеклообразных полимеров включает формирование и последующее разрушение структуры волосных трещин в материале, которые образуются на начальном активном этапе удара в результате абразивного микрорезания и ударного воздействия на полимер абразивных частиц. Решающий вклад в процесс катастрофического разрушения структуры материала вносят обратные волны растяжения, образующиеся при определенных условиях в результате трансформации прямых продольных волн сжатия, вызываемых ударами абразивных частиц о поверхность полимера в процессе CAO. При этом разрушения структуры материала имеют вид откола или спонтанно расположенных кратеров различного диаметра и глубины, характерных для деформаций Гопкинсона.

3. Исследование процесса CAO деталей низа обуви на экспериментальной установке позволило выявить шесть наиболее значимых факторов процесса: давление сжатого воздуха, разгоняющего абразивные частицы; время обработки; размер абразивных частиц; угол атаки струи; расстояние до обрабатываемой поверхности; температура охлаждения поверхности детали.

4. Установлено, что температура является фактором интенсификации процесса CAO полимерных деталей.

ДЦЦШИ—утверждена взаимо-

БИБЛИОТЕКА j С.Декрёург

О» m ашт .

—- ,г

связь температуры поверхности обрабатываемого материала с частотой его на-гружения и разрушающими контактными напряжениями в материале. Показано, что с изменением температуры и частоты нагружения механизм изнашивания поверхности материала деталей низа обуви изменяется от усталостного к хрупкому. Подтверждена целесообразность использования низких температур при CAO полимерных деталей для формирования равномерной шероховатости поверхности, обеспечивающей максимальную адгезионную прочность при склеивании деталей низа и верха обуви. »

5. На основе теоретического процесса истечения двухфазной турбулентной струи с абразивными частицами разработана методика моделирования процесса, позволяющая определить основные характеристики двухфазной струи как рабочего инструмента процесса CAO. Установлена взаимосвязь характеристик струи с температурой охлаждения полимерного материала при его хрупком разрушении.

6. Предложена методология, позволяющая прогнозировать результаты CAO деталей обуви, изготовленных из любых синтетических обувных материалов. Сущность методологии состоит в выявлении общих закономерностей поведения обувных полимеров как определенного класса материалов и изменения их термодинамических характеристик в условиях ударного нагружения и низких температур; оценки вероятности хрупкого разрушения материала в процессе ударно-абразивной обработки: определения с помощью соответствующих методик численных значений факторов процесса CAO, а также условий достижения показателей его эффективности, обеспечивающих требуемые качество и производительность обработки.

7. В результате анализа технологических процессов ударно-абразивной обработки, из всего многообразия оборудования для CAO впервые для использования в легкой промышленности выделены две большие группы. Первая -установки с неподвижным соплом, вторая - установки с подвижным соплом. Показано, что в первую группу входят установки с ручной и механической подачей изделий относительно струи, во вторую - устройства с механической подачей изделий, нерегулируемым и регулируемым приводом перемещения сопла, а также устройства автоматического действия с адаптивным приводом.

8. Определены принципиальные требования к оборудованию для CAO обувных искусственных материалов: обеспечение надлежащих санитарно-ги-

гиенических условий труда, рециркуляция и регенерация абразива, высококачественная и высокопроизводительная обработка поверхности детали за один проход ее струей абразивных частиц, обеспечение долговечности сопел ЭСАП.

9. На уровне изобретений предложен ряд конструкторских решений "безызносных" сопел для CAO с защитой стенок от износа "воздушной подушкой". Приведены описание их конструкции и результаты испытаний.

10. В процессе реализации первого этапа инженерного проектирования, на уровне изобретений, создан ряд технических решений оборудования для CAO. Приведено описание конструкций такого оборудования, его работы и регулировок.

11. Аналитическим путем получено условие, позволяющее при известных диаметре сопла и расстоянии до обрабатываемой поверхности установить работоспособность устройства для CAO автоматического действия.

12. На основе анализа структуры функциональных схем оборудования для CAO в легкой промышленности показано, что наиболее перспективным является оборудование автоматического действия, причем такое оборудование должно быть выполнено на базе одной и той же обобщенной структуры -структурно-мостовой схемы, в которой плечами являются струйные сопла и дроссели, а диагональю - усилитель со встречным соударением струй.

13. Проведены многофакторные эксперименты по определению оптимальных режимов CAO и составлены адекватные исследуемому процессу математические модели, описывающие зависимости прочности клеевого соединения от основных факторов процесса для ряда синтетических обувных материалов, которые могут быть использованы в инженерных расчетах.

14. Апробация результатов исследований в производственных условиях показала, что обработанные методом CAO изделия отличаются высоким качеством подготовки поверхности под клеевое покрытие, равномерностью обработки по всей площади, а использование низкотемпературного охлаждения деталей перед CAO способствует интенсификации технологических процессов изготовления и ремонта обуви. Обработка поверхности деталей низа методом CAO обеспечивает повышение адгезионной прочности клеевого соединения деталей верха и низа в среднем в 3 раза по сравнению с нормируемой величиной, а продолжительность обработки снижается до 5 раз.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Новое в механической обработке деталей обуви. - М,: ЦБНТИ Минбыт РСФСР, 1985. - 26с.

2. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Работоспособность устройства для струйно-абразивной обработки сложных поверхностей // Изв. СКНЦ ВШ Сер. техн. науки. - 1986. -№1- с. 89-90.

3. ШТИ МБОН РСФСР. Создать стенд и технологический процесс обработки деталей обуви струйно-абразивным методом. Отчет НИР, № Госрегистрации 01.85.0052856. - Шахты, 1986. - 97с.

4. ШТИ МБОН РСФСР. Разработать и внедрить технологии и оборудование для декоративной отделки верха при ремонте и пошиве обуви по индивидуальным заказам. Отчет НИР, № Госрегистрации 01.86.0001289. - Шахты, 1987,- 122с.

5. ШТИ МБОН РСФСР. Исследование и разработка технологических процессов и оборудования для струйной обработки деталей обуви. Отчет НИР, № Госрегистрации 01.87.0042863. - Шахты, 1988.-112 с.

6. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Возможности автоматизации процесса струйно-абразивной обработки поверхности сложной формы. В кн.: Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в шлифовании. Тез. докл. Всесоюзн. научно-технич. конф. -Ереван, 1986.-С. 98.

7. Юрченко В.И. Совершенствование технологии и оборудования для ремонта обуви на основе нового способа механической обработки. Тез. докл. научно-технич. конф., ЦНИИБыт. - Москва, 1986.

8. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Возможности автоматизации процесса струйно-абразивной обработки деталей низа обуви перед склеиванием //Изв. высш. уч. заведений. Сер. технология легк. пром-сти. - 1987. -№2. - С.122-126.

9. Юрченко В.И. Совершенствование технологического процесса и оборудования для струйно-абразивной обработки полимеров и эластомеров с применением искусственного холода. Тез. докл. научно-технич. конф. ЦНИИБыт,-- Москва, 1987.

10. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И- Механическая обработка обуви и перспективы ее развития. - М.: изд. Моск. технолог, ин-та 1987.- 72с.

11. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Термомеханическая обработка дефектов низа обуви при криогенных температурах // Кожевенно-обувная промышленность. - 1988. - №2. - С.64-67.

12. Юрченко В.И. Струйно-абразивная обработка эластомеров и других полимерных материалов при низких температурах. В кн.: Интенсификация и автоматизация отделочно-зачистной обработки деталей, машин и приборов. Тез. докл. Всесоюзн. научн.-технич. конф. Ростов-на-Дону, 1988. - С.92.

13. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Установка для струйно-абразивной отделки деталей обуви. Инф. листок / ЦНТИ. -Ростов-на-Дону, 1988, № 103-88.

14. Юрченко В.И., Бескоровайный В.В. Пистолеты для струйно-абразивной обработки. Инф. листок/ ЦНТИ. - Ростов-на-Дону, 1989, №119-88

15. Юрченко В.И. Эффективная технология и оборудование для ударно-абразивной обработки формованных деталей из полимерных материалов. В кн.: Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в текстильной и легкой промышленности. Тез. докл Все-совзн. научн.-технич. конф. Москва, 1989, с. 21.

16. Юрченко В.И. Теоретические предпосылки квазихрупкого разрушения синтетических полимерных материалов в условиях ударно-абразивной обработки. В кн.: Пути повышения эффективности использования вторичных ресурсов. Тез. докл. Всесоюзн. науч.-технич. конф. Кишинев, 1989, с.47.

17. A.C. 1227440 СССР, МКИ3 В24С 3/09, Сопло для абразивной обработки. /В.В. Бескоровайный, B.C. Лебедев, В.И. Юрченко, J1.A. Эйзнер (СССР) Заявл. 27.04.85; Опубл. 01.03.86. Бюл. №16.-3 е.: ил.

18. A.C. 1531973 СССР, МКИ4 В24С 11/00. Способ получения ворсовых кож. / K.M. Зурабян, В.В. Бескоровайный, С.П. Александров, В.И. Юрченко, Д.Д. Бондаренко (СССР). Заявл. 15.04.87; Опубл. 03.12.89. Бюл. № 48. - 3 е.: ил.

19. A.C. 1227440 СССР, МКИ4 В24С 5/04. Струйно-абразивное сопло / В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный (СССР). Заявл. 27.09.89; Опубл. 04.06.90. Бюл. № 18.-3 е.: ил.

20. A.C. 1682151 СССР, МКИ4 В24С 3/08. Установка для струйно-абразивной обработки преимущественно деталей обуви / В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный и др.(СССР). Заявл. 26.04.90; Опубл. 14.09.91. Бюл. № 32. - 4 е.: ил.

21. A.C. 1683985 СССР, МКИ4 В24С 21/04, B23G 11/02. Устройство для шлифования изделий из кожевенных материалов / В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный и др. (СССР). Заявл. 18.06.90; Опубл. 21.11.91. Бюл. № 34 . - 3 е.: ил.

22. А.С. 1673832 СССР, МКИ4 В24В 21/04, В23в 11/02. Устройство для механической обработки поверхности кожевенных материалов шлифованием / В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный и др. (СССР). Заявл. 1.04.90; Опубл. 11.03.91. Бюл. № 16 . -4 е.: ил.

23. Патент на изобретение 1Ш 2012500, В39С 37/02. Устройство для удаления облоя и полимерных деталей / В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный и др. (РФ). Заявл. 11.03 93; Опубл. 01.06.94. Бюл. № 14. - 4 е.: ил.

24. Юрченко В.И., Бескоровайный В.В., Цапелкин Е.С. Влияние режимов струйно-абразивной обработки и низкой температуры на хрупкое разрушение поверхности полимерного материала // Известия вузов. Сер. Технология легк. пром-ти. -1991. №2. -С. 128-133.

25. Юрченко В.И., Цапелкин Е.С разработка математической модели двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами // Известия вузов. Сер. Технология легк. пром-ти. -1991. №4. -С. 104-109.

26. Юрченко В.И., Бескоровайный В.В., Зурабян К.Н. Струйно-абразивной обработка в производстве кожи и меха // Кожевенно-обувная пром-ть. -1992. №4. -С. 26-38.

27. Юрченко В.И., Бескоровайный В В., Лемешко М.А. Экспериментальное исследование характеристик двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами крупных размеров// Известия вузов. Сер. Технология легк. пром-ти. -1992. №2.-С. 101-108.

28. Юрченко В.И. Влияние низких температур на износостойкость подошвенных полимерных материалов// Известия вузов. Сер. Технология легк. пром-ти. -1992. №4. -С. 114-123.

29. Юрченко В.И. Определение начальной скорости твердых частиц при струйно-абразивной обработке полимерных материалов// Известия вузов. Сер. Технич. науки. -1999. №3. -С. 14-18.

30. Юрченко В.И. Влияние низкой температуры на эффективность струйно-абразивной обработки полимерных материалов // Известия вузов. Сев. -Кавказ. регион. Сер. Технич. науки. -1999. №3. -С. 22-25.

31. Юрченко В.И., Гриненко И.М. Влияние низкой температуры на производительность и качество фрезерной обработки деталей обуви // Известия вузов. Сев -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки. -2003. №3. -С. 116-119.

32. Юрченко В.И. определение скорости частиц при максимальной производительности процесса струйно-абразивной обработки полимерных мате-

риалов // Известия вузов. Сев. -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки. -2003. №4. -С. 124-127.

33. Юрченко В.И. Математическая модель двухфазной турбулентной струи с твердыми часгицами большого размера // Известия вузов. Сев. -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки/ Спец. выпуск. Математическое моделирование и компьютерные технологии. -2004.-С. 154-158.

34. Юрченко В.И. Обобщенное уравнение состояния стеклообразных полимеров в условиях ударного нагружения // Известия вузов. Сев. -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки. -2005. №1. -С. 51-55.

35. Юрченко В.И. Статистический подход к хрупкому разрушению стеклообразных полимеров в условиях ударного нагружения // Известия вузов. Сев. -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки. 2005. №2. -С. 198-231.

36. Юрченко В.И. Прогнозирование результатов струйно-абразивной обработки искусственных обувных материалов в условиях низких температур // Известия вузов. Сев. -Кавказ, регион. Сер. Технич. науки. -2005. №3. -С. 102-106.

37. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Механизмы хрупкого разрушения и мягчения натуральных кож ударом: - Новочеркасск: ЮРГТУ (НГШ), 2004. -126 с.

38. Юрченко В.И. Ударно-абразивная обработка искусственных обувных материалов при низких температурах: -Таганрог: ТГРТУ, 2005. -219с.

Подписано к печати 01.12.2005г. Бумага офсетная. Печать ризография. Формат 60x84/16 Объем 2,0 уч-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ № 142

Отпечатано в типографии ИГ1 Бурыхин Б.М. Адрес типографии: 346500 г. Шахты, Ростовской обл., ул. Шевченко-143

J

1

«

¿ovs£

m

О 6 - Ь 9 О

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ. НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ УДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛИМЕРОВ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ.

1.1. Сущность ударно-абразивной обработки. Виды обрабатываемых материалов и поверхностей.

1.2. Качество и эксплуатационные свойства поверхности, формируемые в результате ударно-абразивной обработки.

1.3. Факторы, влияющие на механизм разрушения полимерного материала при ударно-абразивной обработке.

1.4. Технологии и оборудование для ударно-абразивной обработки искусственных полимеров.

1.4.1. Процессы без использования низких температур.

1.4.2. Процессы с применением низких температур.

1.5. Краткий обзор теорий соударения и ударного разрушения твердых тел. Терминология и основные понятия.

1.5.1. Классическая теория удара (модель Ньютона).

1.5.2. Теория соударения с нелинейной характеристикой"сила - внедрение " (модель Герца).

1.5.3. Полуэмпирическая теория удара (модель Батуева).

1.5.4. Влияние импульсов мгновенных сил на состояние ударной системы.

1.5.5. Волновая теория ударного разрушения (модель Сен-Венана).

1.5.6. Теория хрупкого разрушения Гриффитса. ^

1.5.7. Феноменологическая теория разрушения Журкова. ^

1.5.8. Модель ударно-абразивного разрушения Крагельского. ^

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА УДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ОБУВНЫХ ПОЛИМЕРОВ В СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ В РАМКАХ ВОЛНОВОЙ ТЕОРИИ УДАРА.

2.1. Качественные особенности и характерные черты процесса разрушения стеклообразных полимеров.

2.2. Механизм взаимодействия абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью полимерного материала при ударно-абразивной обработке.

2.3. Характер и механизм разрушения стеклообразных полимеров в результате действия волн напряжений.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНО-АБРАЗИВНОЙ СТРУИ С ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ КРУПНОГО РАЗМЕРА КАК РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРОЦЕССА УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ.

3.1. Теоретическая модель струи.

3.2. Экспериментальное исследование характеристик струи.

Выводы.

4. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ ОБУВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

4.1. Уравнение состояния стеклообразных полимеров в условиях ударного иагружения и низких температур.

4.2. Оценка вероятности хрупкого разрушения стеклообразных полимеров.

4.3. Прогнозирование наиболее значимых факторов процесса ударно-абразивной обработки обувных полимеров в условиях низких температур.

4.3.1. Скорость соударения абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью.

4.3.2. Глубина охлаждения обрабатываемых деталей.

4.3.3. Температура охлаждения обрабатываемой поверхности.

4.4. Прогнозирование качества обработки поверхности.

4.5. Прогнозирование максимальной производительности обработки.

Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ИСКУССТВЕННЫХ ОБУВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

5.1.Методика и результаты исследования ударно-абразивной обработки обувных деталей как многофакторного процесса.

5.1.1. Экспериментальный стенд.

5.1.2. Эжекторный струйно-абразивный пистолет.

5.1.3. Охладители обрабатываемых деталей.

5.1.4. Анализ априорной информации. ф 5.1.5. Определение оптимальных режимов ударно-абразивной обработки деталей обуви перед склеиванием.

5.2. Методика и результаты исследования температуры стеклования обувных искусственных матерлов.

5.2.1. Определение температуры структурного стеклования.

5.2.2. Определение температуры механического стеклования.

5.3. Методика и результаты исследования влияния режимов термомехни- Стр. ческой обработки на интенсивность и механизм изнашивания деталей обуви при ударно-абразивной обработке.

5.4. Оценка механизма разрушения поверхности деталей обуви при оптимальных режимах ударно-абразивной обработки.

Выводы.

6. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УДАРНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ОБУВНЫХ ИСКУССТВЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

6.1. Анализ технических решений, используемых при создании оборудования для ударно-абразивной обработки.

6.1.1. Типы устройств для САО и принцип их действия.

6.1.2. Форма обрабатываемых поверхностей.

6.1.3. Способы подачи абразива к струйному аппарату.

6.1.4. Схемы подачи абразивной струи обрабатываемую поверхность

6.1.5. Способы контроля и управления процессом САО.

6.1.6. Способы удаления обработанной абразивной смеси из рабочей зоны оборудования.

6.1.7. Конструкция устройств, формирующих струю абразивных частиц.

6.2. Разработка принципиальных технических решений оборудования для ударно-абразивной обработки деталей обуви.

6.2.1. Проектирование эжекторных струйно-абразивных пистолетов

6.2.2. Разработка конструкций оборудования.

6.3 Принципы расчета основных параметров оборудования для ударно-абразивной обработки деталей обуви.

6.3.1. Анализ структуры функциональных схем оборудования.

6.3.2. Работоспособность установок с адаптивным приводом перемещения струйного пистолета.

6.3.3. Методика оценки степени совершенства конструкции устройств, формирующих струю абразивных частиц.

6.3.4. Методика определениия основных параметров оборудования с адаптивным приводом перемещения струйного пистолета.

Выводы.

Актуальность проблемы. Анализ основных направлений развития обувной промышленности в России и за рубежом показывает, что в настоящее время наиболее распространенным методом крепления (сборки) деталей верха и низа обуви является клеевой. Около 80% объема производимой в мире обуви составляет обувь клеевого метода крепления. Подавляющая часть обуви (свыше 75%) этого метода крепления изготавливается с использованием для низа (подошв, каблуков) различных искусственных (синтетических) материалов: резин, полиуретана, поливинилхлорида, термоэластопластов и др. [1].

Для достижения высокой адгезии соединяемые поверхности верха и низа обуви перед нанесением клея механически обрабатываются. В результате обработки различными рабочими органами (шарошками, фрезами, абразивными кругами, лентами, шкурками, брусками и др.) на поверхности деталей формируется определенный микрорельеф - шероховатость, обеспечивающая при выполнении дальнейших технологических операций (нанесение клеевой плёнки, прессование и др.) требуемые значения прочности клеевого соединения и эксплуатационных характеристик готового изделия - обуви. Величина шероховатости Нср и ее постоянство на любом участке обработанной поверхности являются основными критериями качества механической обработки деталей обуви перед склеиванием.

Необходимость механической обработки особенно важна для деталей низа, изготовленных методами литья и формования. Это объясняется тем, что любая из современных технологий производства деталей низа, основанная на указанных методах, предусматривает предварительный нагрев (активацию) полимерной композиции до пластичного состояния и последующее её охлаждение [1]. В результате выполнения основных технологических операций готовые изделия (подошвы, каблуки) имеют характерную гладкую "литую" поверхность с низким показателем шероховатости как на лицевой стороне, так и на подоснове (неходовой части). Поэтому для обеспечения высокой адгезии клеевого соединения шероховатость поверхности неходовой части формованных деталей низа увеличивают путем последующей механической обработки.

Для достижения максимальной прочности клеевого соединения, как показано в работах В.Т. Прохорова [2, 3], необходимо в результате механической обработки получить поверхность с равномерной (постоянной) шероховатостью, то есть Нсp=const. Причем максимум прочности склеивания обеспечивается при вполне определенных значениях Нср, в большинстве случаев далёких от максимальных [2].

Однако, как показывают исследования [4], добиться постоянства величины шероховатости #ср поверхности деталей низа обуви при использовании существующих методов механической обработки очень сложно. Это связано со спецификой физико-механических свойств синтетических обувных материалов, с особенностями геометрических характеристик обрабатывающего инструмента, характером их изменения в процессе обработки и др. Но главной причиной, препятствующей достижению равномерной шероховатости обрабатываемых поверхностей после механической обработки деталей низа существующими способами, является сложность формы самих деталей. Например, традиционными инструментами крайне трудно произвести качественную обработку поверхностей под затяжную кромку и практически невозможно - внутренних поверхностей буртиков. Кроме того, при обработке деталей не обеспечивается постоянство режимов процесса (точнее, постоянство отношения скорости подачи детали к скорости резания инструмента), поскольку контакт детали с инструментом поддерживается, как правило, вручную рабочим и, следовательно, качество обработки в этом случае целиком зависит от его квалификации [4, 5]. В результате равномерность прочности клеевого соединения не обеспечивается (например, исследования [6] показывают, что 40 % обуви, не выдержавшей гарантийного срока носки, возвращается покупателями на предприятия розничной торговли по дефекту "отклейка подошвы", а 80 % обуви, поступающей в ремонт, сдаётся потребителями по такому же дефекту). Поэтому на практике для достижения необходимого качества обработки применяют многократное прохождение инструментом склеиваемых поверхностей. Это снижает производительность процесса и не позволяет создать высокоэффективное технологическое оборудование.

Для обеспечения высокой адгезии клеевого соединения на обувных предприятиях вместо механической нередко применяется химическая обработка деталей низа различными жидкими реактивами [7]. После промазки такими веществами поверхностный слой склеиваемых участков в результате химических реакций переходит в вязкое состояние, увеличивая при этом адгезионные свойства обрабатываемой поверхности. Однако и в этом случае равномерная прочность клеевого соединения не обеспечивается, поскольку операции химической подготовки деталей перед склеиванием осуществляются, как правило, вручную и качество их выполнения также полностью зависит от квалификации исполнителя.

Иная картина наблюдается при использовании на операциях механической обработки метода ударно-абразивной обработки, в котором инструмент, как твердое тело, отсутствует и не имеет механической связи со станком, а в качестве рабочего органа используется направленный поток незакрепленных абразивных частиц - высокоскоростная струя, формируемая, как правило, соплом струйного аппарата (по этой причине ударно-абразивная обработка имеет и другое название - струйно-абразивная обработка - САО).

Струйно-абразивная обработка позволяет за один проход рабочим органом получить требуемое качество обработки (постоянство шероховатости) по всей поверхности детали [8]. Поэтому оборудование для САО обеспечивает, при прочих равных условиях, повышение производительности процесса обработки. Кроме того, отсутствие в процессе САО рабочего инструмента, как массивного сплошного тела, позволяет значительно снизить требования к жесткости системы СПИД (станок — приспособление - инструмент - деталь), что создаёт предпосылки для механизации и автоматизации процесса обработки.

Экспериментальным и теоретическим вопросам изучения взаимосвязи технологических параметров процесса САО, формирования микрорельефа поверхности, повышения качества поверхностного слоя при обработке металлов и других материалов (в частности, натуральных кож и различных видов резин) посвящены работы Ш.М. Билика [9], И.Р. Клейса [10], Г.А. Пичко [11], А.Е. Проволоцкого [12], JLA. Эйзнера [13], Н.С. Пенкина [14], В.В. Бескоро-вайного [4] и др.

Анализ законченных исследований в области САО показывает, что в отечественной и зарубежной практике ведётся активный поиск путей интенсификации технологий, основанных на ударно-абразивном методе обработки. В частности, всё более широкое распространение при обработке деталей из полимерных материалов получают технологические процессы САО с применением искусственного холода, позволяющие за счет перевода обрабатываемого материала в хрупкое состояние интенсифицировать процесс обработки и значительно улучшить качество обрабатываемых изделий.

Вместе с тем до настоящего времени, за исключением работ [4, 15], практически отсутствуют научно обоснованные рекомендации по выбору оптимальных режимов САО перед склеиванием деталей обуви, недостаточно изучены технологические возможности этого метода применительно к обувной отрасли, не исследована возможность использования искусственного холода при обработке деталей обуви. Причем авторами [15] рассмотрен процесс САО только для деталей верха обуви из натуральных кож, хотя известно [16], что структура и основные физико-механические свойства натуральных и синтетических полимерных материалов неодинаковы. Поэтому поведение в условиях САО искусственных и натуральных полимеров, вероятно, также будет различным. Кроме того, большинство работ, посвященных исследованию процесса САО, носит, как правило, прикладной характер. К настоящему времени исследователями накоплен обширный, но, в основном, эмпирический материал. При этом сложнейшие и до сих пор не имеющие чёткого и ясного решения теоретические вопросы разрушения поверхности при высокоскоростном соударении, которое имеет место при САО, авторами исследований, к сожалению, практически не затрагиваются.

Между тем очевидно, что знание физической природы механизма разрушения материала в условиях ударно-абразивной обработки, определение факторов процесса САО, в наибольшей степени влияющих на его интенсификацию, разработка на основе выявленного механизма разрушения методологии прогнозирования результатов САО позволят эффективно управлять процессом ударно-абразивной обработки любых материалов, назначать научно обоснованные оптимальные технологические режимы для достижения требуемого качества обработки поверхностей и формулировать исходные требования на проектирование высокоэффективного оборудования для САО.

Таким образом, повышение качества механической обработки деталей низа обуви перед склеиванием путём использования результатов всестороннего исследования процесса ударно-абразивной обработки в условиях низких температур искусственных обувных материалов, применяемых в производстве деталей низа, является весьма актуальной проблемой, имеющей важное научное и практическое значение.

Цели и задачи исследования. Целью исследования являются разработка методологии прогнозирования результатов струйно-абразивной обработки деталей низа обуви, изготовленных из искусственных обувных материалов, в условиях низких температур, позволяющей: а) для любого материала, используемого в производстве деталей низа, определять численные значения наиболее значимых факторов процесса САО, обеспечивающие максимальную и равномерную прочность клеевого соединения деталей низа и верха при сборке обуви, а также максимальную производительность обработки; б) при заданных значениях факторов процесса САО и физико-механических характеристик обрабатываемого материала путем расчета прогнозировать (оценивать) возможные значения показателей качества и производительности обработки; в) проектировать высокоэффективное технологическое оборудование для САО деталей обуви.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ современных технологий САО искусственных полимерных материалов и выбор наиболее эффективных путей их совершенствования;

- определение теоретических подходов к созданию моделей процесса соударения и установление влияния на него физико-механических свойств соударяющихся материалов;

- исследование в рамках волновой теории удара механизма ударного разрушения поверхности искусственных обувных материалов в стеклообразном состоянии;

- определение факторов процесса САО, в наибольшей степени влияющих на интенсификацию ударно-абразивной обработки искусственных обувных материалов;

- разработка теоретической модели двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами большого размера, как рабочего инструмента процесса САО, и ее практическая апробация;

- разработка методологии прогнозирования результатов САО обувных материалов в условиях низких температур и получение на основе ее аналитических зависимостей для расчета оптимальных значений наиболее значимых факторов процесса САО, критериев качества и максимальной производительности обработки;

- разработка принципов компоновки и расчета основных характеристик оборудования для САО с применением искусственного холода и методов оценки степени совершенства конструкции устройств, формирующих струю абразивных частиц;

- разработка структурных, функциональных, кинематических и принципиальных схем оборудования для САО обувных материалов с применением искусственного холода различного применения;

- теоретическое и экспериментальное определение режимов процесса САО искусственных обувных материалов и их влияния на качество обрабатываемых деталей;

- практическая реализация процесса САО искусственных обувных материалов производственным оборудованием с пневматическим разгоном абразивных частиц;

- оптимизация процесса САО искусственных обувных материалов перед склеиванием путем моделирования процесса;

- разработка и внедрение в производство новых технических решений оборудования для САО с применением искусственного холода.

Идея работы. Повышение качества механической обработки деталей низа обуви методом САО достигается путем применения методов расчета основных факторов процесса САО и характеристик технологического оборудования, основанных на разработанных положениях теории ударно-абразивного разрушения искусственных полимерных материалов в условиях низких температур.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных задач использовались экспериментально-теоретический и теоретико-экспериментальный подходы, позволяющие получить результаты, адекватные исследуемым реальным процессом; метод малых деформаций теории упругости; аналитическая геометрия; методы физико-математического моделирования; статические и динамические методы решения контактных задач; метод Даламбера; метод ударного сжатия; методы математической статистики, научного планирования эксперимента, программирования и логической алгоритмизации.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые выполнено комплексное теоретическое и практическое исследование проблемы повышения качества механической обработки методом САО деталей обуви, изготовленных из искусственных полимерных материалов, в условиях низких температур, имеющее важное народнохозяйственное значение;

- впервые в отечественной и зарубежной практике разработаны и реализованы способ обработки обувных материалов струей абразивных частиц при низких температурах, а также конструкция установки для САО деталей обуви и рабочего органа установки - эжекторного струйно-абразивного пистолета;

- на качественном уровне раскрыт механизм ударного разрушения поверхности искусственных полимерных материалов, используемых в производстве деталей обуви, в условиях низкотемпературного охлаждения; показана особая роль начальной стадии удара и глубины охлаждения обрабатываемой поверхности в характере разрушения материала;

- разработана теоретическая модель двухфазной турбулентной струи с твердыми частицами большого диаметра, как рабочего инструмента процесса САО; предложена методика расчета основных характеристик струи;

- впервые выполнены теоретическое и экспериментальное исследования взаимосвязи факторов процесса САО и качества обрабатываемых деталей;

- разработана методология прогнозирования результатов САО обувных материалов в условиях низких температур; предложены методики расчета основных факторов процесса САО и критериев качества обработки любых искусственных материалов, применяемых в производстве деталей обуви;

- разработаны принципы создания технологического оборудования для САО обувных материалов с применением искусственного холода.

Практическая ценность и реализация работы. Научно-практические разработки, представленные в диссертации, позволяют решать конкретные задачи повышения качества и производительности механической обработки поверхности деталей обуви, изготовленных из искусственных обувных материалов, перед нанесением клеевых пленок. Результаты диссертации могут быть использованы в проектно-конструкторских, научно-исследовательских организациях и на предприятиях кожевенно-обувной промышленности при:

- разработке новых и совершенствовании существующих технологических процессов механической обработки деталей обуви, изготовленных из искусственных полимерных материалов;

- разработке научно-обоснованных исходных требований на проектирование технологического оборудования для САО полимерных обувных деталей с использованием искусственного холода;

Кроме того, значительную практическую ценность для обувных предприятий-изготовителей и специализированных ремонтно-обувных предприятий службы быта представляют:

- эмпирические зависимости прочности склеивания, определяемой в испытаниях на расслаивание, от основных режимных параметров процесса САО в условиях низких температур;

- значения оптимальных режимов САО искусственных обувных материалов, необходимых для интенсивной обработки материалов;

- уравнения для определения скорости удара абразивных частиц, их концентрация, частоты нагружения материала и температуры его охлаждения, необходимых для реализации в процессе САО наиболее производительного хрупкого механизма разрушения полимерного материала;

- способ обработки обувных искусственных материалов струей абразивных частиц в условиях низких температур;

- конструкции установок для САО формованных деталей низа обуви с использованием искусственного холода;

- конструкции безызностных эжекторных сопел, используемых в установках для САО.

Практическая значимость работы подтверждается эффективностью внедрения ее результатов, запросами промышленности: Шахтинским производственным объединением «Дончанка», Шахтинским ГБК, ЗАО «Прогресс» (г. Шахты), ПО «Ростоблобувьбыт», Омским производственным объединением им. П.И. Баранова, Воронежским авиационным заводом и др.

Результаты исследований используются вузами легкой промышленности и сервиса Российской Федерации (МГУС, ЮРГУЭС, ЮРГТУ). Они нашли применение в лекционных курсах по дисциплинам «Оборудование предприятий бытового обслуживания», «Машины и аппараты обувного производства», «Технология изделий из кожи», в курсовом и дипломном проектировании по соответствующим специальностям; включены во внутривузовское пособие обработке материалов резанием (ШТИБО, г. Шахты, 1993г.) и в межвузовское учебное пособие «Механическая обработка обуви и перспективы ее развития» (М.: МТИ, 1987г.), нашли отражение в учебнике «Технология изделий из кожи» (авторы В.А. Фукин, А.Н. Калита. -М.: Легпромбытиздат. - 1988г.).

Документы, подтверждающие внедрение и практическое использование теоретических положений, выводов и рекомендаций, представлены в приложении к диссертации.

Достоверность результатов исследования подтверждается адекватностью математических моделей и экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов (максимальное расхождение не превышает 7 % ), использованием современных методов исследований, критическим анализом работ, посвященных изучаемому вопросу.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены и получили положительную оценку на Всесоюзной научно-технической конференции «Шлифование - 86» (г. Ереван, ЕрПИ, 1986г.) на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсификация и автоматизация отделочно- зачистной обработки деталей, машин и приборов» (г. Ростов-на-Дону, РИСХМ, 1988г.), на Всесоюзной научно-технической конференции молодых исследователей «Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в текстильной и легкой промышленности» (г. Москва, МТИ им. Косыгина, 1989г.) на Всесоюзной конференции по вторичным полимерам «Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов» (г. Кишинев, КПИ, 1989г.), на научно-практических конференциях аспирантов и молодых ученых ЦНИИБыт по экономическим, техническим и химическим аспектам бытового обслуживания населения (г. Москва, 1986,1987 гг.), на IV Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, ПГУ, 2003г.), на международных научно-практических интернет-конференциях «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» (г. Белгород, БГТУ, 2003г.), «Проблемы и достижения строительного материаловедения» (г. Белгород, БГТУ, 2005г.), на VIII Международный научно-практической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (г. Пенза, ПГУ, 2003г.), на Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (г. Белгород, БГТУ, 2003г.), на Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» (г. Орел, ОГТУ, 2003г.), на научно-технических конференциях профессорскопреподавательского состава, научных работников Московского технологического института (1988-1990), Шахтинского технологического института (ЮРГУЭС) (1983-2001), Шахтинского института Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) (2002-2005г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 2 монографии, 7 авторских свидетельств СССР и патентов Российской Федерации на изобретения.

Личное участие автора в получении результатов исследований. Личный вклад автора состоит в постановке проблемы и разработке идеи представленной работы, в проведении теоретических и экспериментальных исследований, разработке методологии и методов расчета, в разработке и проектировании новых конструкций оборудования, в анализе и обобщении решений и внедрении результатов работы.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

- механизм ударного разрушения искусственных обувных полимеров при низких температурах;

- модель воздушно-абразивной струи с частицами крупного размера и методика расчета основных характеристик струи;

- методология прогнозирования результатов ударно-абразивной обработки искусственных обувных материалов при низких температурах и методики расчета основных факторов процесса САО, критериев качества и производительности обработки;

- принципы создания оборудования для САО обувных материалов с применением искусственного холода.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 334 страницы, включая 83 рисунка и 10 таблиц, состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 191 наименования, 11 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

Основные научные и практические результаты, полученные в процессе настоящих исследований, заключаются в следующем.

1. На основе анализа законченных научно-исследовательских работ, выполненных в области совершенствования процессов ударно-абразивной обработки деталей из искусственных полимерных материалов, показана возможность повышения качества механической обработки деталей низа обуви перед склеиванием и интенсификации процессов её изготовления и ремонта путём использования на операциях взъерошивания метода струйно-абразивной обработки и низкотемпературного охлаждения обрабатываемых деталей.

2. Изучен процесс взаимодействия абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью обувных полимерных материалов при САО в рамках волновой теории удара. Показано, что хрупкое разрушение стеклообразных полимеров включает формирование и последующее разрушение структуры волосных трещин в материале, которые образуются на начальном активном этапе удара в результате абразивного микрорезания и ударного воздействия на полимер абразивных частиц. Решающий вклад в процесс катастрофического разрушения структуры материала вносят обратные волны растяжения, образующиеся при определенных условиях в результате трансформации прямых продольных волн сжатия, вызываемых ударами абразивных частиц о поверхность полимера в процессе САО. При этом разрушения структуры материала имеют вид откола или спонтанно расположенных кратеров различного диаметра и глубины, характерных для деформаций Гопкинсона.

3. Исследование процесса САО деталей низа обуви на экспериментальной установке позволило выявить шесть наиболее значимых факторов процесса: давление сжатого воздуха, разгоняющего абразивные частицы; время обработки; размер абразивных частиц; угол атаки струи; расстояние до обрабатываемой поверхности; температура охлаждения поверхности детали.

4. Установлено, что температура является фактором интенсификации процесса САО полимерных деталей. Экспериментально подтверждена взаимосвязь температуры поверхности обрабатываемого материала с частотой его нагружения и разрушающими контактными напряжениями в материале. Показано, что с изменением температуры и частоты нагружения механизм изнашивания поверхности материала деталей низа обуви изменяется от усталостного к хрупкому. Подтверждена целесообразность использования низких температур при САО полимерных деталей для формирования равномерной шероховатости поверхности, обеспечивающей максимальную адгезионную прочность при склеивании деталей низа и верха обуви.

5. На основе теоретического процесса истечения двухфазной турбулентной струи с абразивными частицами разработана методика моделирования процесса, позволяющая определить основные характеристики двухфазной струи как рабочего инструмента процесса САО. Установлена взаимосвязь характеристик струи с температурой охлаждения полимерного материала при его хрупком разрушении.

6. Предложена методология, позволяющая прогнозировать результаты САО деталей обуви, изготовленных из любых синтетических обувных материалов. Сущность методологии состоит в выявлении общих закономерностей поведения обувных полимеров как определенного класса материалов и изменения их термодинамических характеристик в условиях ударного нагружения и низких температур; оценки вероятности хрупкого разрушения материала в процессе ударно-абразивной обработки; определении с помощью соотвествующих методик численных значений факторов процесса САО, а также условий достижения показателей его эффективности, обеспечивающих требуемые качество и производительность обработки.

7. В соответствии с предложенной методологией прогнозирования обобщены известные экспериментальные данные по ударному сжатию ряда полимеров, используемых в различных отраслях промышленности, в том числе на ко-жевенно-обувных предприятиях, и определена единая ударная адиабата для этих материалов; кроме того с учетом теоретической модели твердого тела в приближении Дебая и ударной адиабаты выведены обобщенные уравнения состояния, выражение для внутренней энергии и ряд других термодинамических соотношений для твердых (стеклообразных) полимеров, позволяющие представить физическую природу процессов, происходящих в таких полимерах в условиях ударного нагружения, и эффективно управлять этими процессами в случае САО.

8. На основе трёх физико-статистических моделей, адекватных реальному процессу хрупкого разрушения обувных искусственных полимеров в условиях САО и низких температур, с помощью статистических методов получены аналитические выражения для функций распределения хрупкой прочности стеклообразных полимеров, позволяющие прогнозировать поведение обрабатываемых материалов при САО и эффективность технологий ударно-абразивной обработки. Показано, что в большинстве случаев разрушения хрупких полимерных материалов наилучшее представление результатов испытаний и наиболее надёжную основу для экстраполяции дают асимптотическое распределение наименьших значений и нормальное распределение, связанные с моделями наислабейшего звена и произвольно расположенного пучка, в сочетании с гриффит-совской концепцией неустойчивости трещины.

9. Предложена методика расчета скорости соударения абразивных частиц с обрабатываемой поверхностью любого полимерного материала, позволяющая определить такую допускаемую скорость частиц в момент удара, при которой ударные импульсы не вызывают разрушение внутренней структуры материала, а процесс САО будет сводиться только к микрорезанию обрабатываемой поверхности, обеспечивающему требуемое качество обработки.

10. Предложена методика расчета глубины охлаждения обрабатываемых деталей, позволяющая определить такие условия охлаждения полимерного материала при САО, при которых волны напряжений, вызываемые ударами абразивных частиц, не разрушат внутреннюю структуру материала, а процесс обработки деталей будет производительным и экономичным.

11. Установлена зависимость температуры Тм механического стеклования полимерного материала, как критерия хрупкого разрушения полимера при САО, от частоты v нагружения, позволяющая при известном значении v рассчитывать такую температуру охлаждения Гм, при которой материал переходит в стеклообразное состояние и при САО реализуется процесс хрупкого разрушения материала.

12. Предложена методика расчета глубины удаляемого слоя материала при ударно-абразивной обработке, позволяющая назначать такие режимы САО, которые обеспечивали бы требуемые эксплуатационные свойства обрабатываемых деталей.

13. Получены зависимости для расчета такой начальной осевой скорости V0 абразивных частиц, при которой на любом удалении L от сопла струйного устройства установки для САО обеспечивается минимальное время между двумя последовательными ударами частиц, то есть осуществляется интенсивное нагружение материала в процессе САО, повышающее его износ в единицу времени и обеспечивающее максимальную производительность обработки.

14. В результате анализа технологических процессов ударно-абразивной обработки, из всего многообразия оборудования для САО впервые для использования в легкой промышленности выделены две большие группы. Первая -установки с неподвижным соплом, вторая - установки с подвижным соплом. Показано, что в первую группу входят установки с ручной и механической подачей изделий относительно струи, во вторую - устройства с механической подачей изделий, нерегулируемым и регулируемым приводом перемещения сопла, а также устройства автоматического действия с адаптивным приводом.

15. Определены принципиальные требования к оборудованию для САО обувных искусственных материалов: обеспечение надлежащих санитарно-гигиенических условий труда, рециркуляция и регенерация абразива, высококачественная и высокопроизводительная обработка поверхности детали за один проход ее струей абразивных частиц, обеспечение долговечности сопел ЭСАП.

16. На уровне изобретений предложен ряд конструкторских решений "безызносных" сопел для САО с защитой стенок от износа "воздушной подушкой". Приведены описание их конструкции и результаты испытаний.

17. В процессе реализации первого этапа инженерного проектирования, на уровне изобретений создан ряд технических решений оборудования для САО. Приведено описание конструкции такого оборудования, его работы и регулировок.

18. Аналитическим путем получено условие, позволяющее при известных диаметре сопла и расстоянии до обрабатываемой поверхности установить работоспособность устройства для САО автоматического действия.

19. На основе анализа структуры функциональных схем оборудования для САО в легкой промышленности показано, что наиболее перспективным является оборудование автоматического действия, причем такое оборудование должно быть выполнено на базе одной и той же обобщенной структуры -структурно-мостовой схемы, в которой плечами являются струйные сопла и дроссели, а диагональю - усилитель со встречным соударением струй.

20. Проведены многофакторные эксперименты по определению оптимальных режимов САО и составлены адекватные исследуемому процессу математические модели, описывающие зависимости прочности клеевого соединения от основных факторов процесса для ряда синтетических обувных материалов, которые могут быть использованы в инженерных расчетах.

21. Апробация результатов исследований в производственных условиях показала, что обработанные методом САО изделия отличаются высоким качеством подготовки поверхности под клеевое покрытие, равномерностью обработки по всей площади, а использование низкотемпературного охлаждения деталей перед САО способствует интенсификации технологических процессов изготовления и ремонта обуви. Обработка поверхности деталей низа методом САО обеспечивает повышение адгезионной прочности клеевого соединения деталей верха и низа в среднем в 3 раза по сравнению с нормируемой величиной, а продолжительность обработки снижается до 5 раз.

1. Довнич И.И. Технология производства обуви. М.: Академия, 2004. - 288 с.

2. Прохоров В.Т. Оптимизация технологического процесса приклеивания деталей низа обуви растворными клеями: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М, 1972.-24 с.

3. Прохоров В.Т., Гвоздев Ю.М. Оптимизация механической обработки при-склеивании обувных материалов // Кожевенно-обувная пром-сть. 1972. № 9. С. 28-33.

4. Бескоровайный В.В. Исследование и разработка процесса струйно-абразивной обработки деталей обуви с целью создания технологической установки: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1983. - 24 с.

5. Бабин Г.Е. Механическая обработка деталей низа обуви М.: Легпромбыт-издат, 1986.-128 с.

6. Валуева З.А. Исследование неравномерности прочности клеевого крепления подошвы кожанной обуви: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Киев, 1983. -27 с.

7. Справочник обувщика. -М.: Легпромбытиздат, 1988. 432 с.

8. Толстов Б.М., Пикулина Л.А. Состояние и развитие струйно-абразивной обработки. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990. - 38 с.

9. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов- М.: Машгиз, 1960.-363 с.

10. Ю.Клейс И.Р. Некоторые исследования абразивной эрозии. Дис. . д-ра техн. наук. - Таллин, 1970. - 270 с.

11. Пичко А.С. Исследование процесса струйно-абразивной пневматической обработки поверхности деталей: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1969.-22 с.

12. Проволоцкий А.Е. Исследование процесса гидроабразивной обработки сложнопрофильных поверхностей: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Днепропетровск, 1974. 17 с.

13. Эйзнер JT.А. Применение эффективных методов и средств струйно- абразивной обработки для повышения производительности труда на отделочно-зачистных операциях: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Гомель, 1983. -23 с.

14. Пенкин Н.С. Износостойкость гуммированных деталей машин в абразивных средах. Дис. д-ра техн. наук. - Ставрополь, 1978. - 458 с.

15. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Механизмы хрупкого разрушения и мягчения натуральных кож ударом Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2004. -126 с.

16. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. М.: Высш. школа, 1988.-321 с.

17. Абразивная и алмазная обработка материалов. М.: Машиностроение, 1977. 562 с.

18. Болотин Д.И. История советского стрелкового оружия и патронов. СПб: Полигон, 1995.-486 с.

19. Дороги в космос. Воспоминания ветеранов ракетно-космической техники и космонавтики/ Под ред. Ю.В. Мозжорина. -М.: Изд-во МАИ, 1992. 256 с.

20. Юрченко В.И., Бескоровайный В.В. Механическая обработка обуви и перспективы её развития: Уч. пособие / М.: МТИ, 1987. 73 с.

21. Юрченко В.И. Влияние конструктивно-технологических факторов на интенсификацию процесса струйно-абразивной обработки деталей низа обуви перед склеиванием: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1990. - 28 с.

22. Кольский Г., Рейдер Д. Волны напряжений и разрушение// Разрушение. -М.: Мир, 1973.-Т.1.-С. 570-608.

23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1987. - 246 с.

24. Кухлинг X. Справочник по физике. М.: Мир, 1982. - 520 с.

25. Фарберова И.И., Ратнер С.Б. Влияние состава пластмасс на их износостойкость // Пластические массы. 1967. - № 1. - С. 64 -67.

26. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

27. Goodwin J.E., Sage W., Tilly G. A Study of Erosion by Solid Particles. Proc. Inst. Mech. Engrs, London, vol. 184, 1969, p. 279-292.

28. Sage W., Tilly G. A Significance of Particle Size in Sand Erosion of Small Gas Turbines. Aeron. J., vol. 73, 1969, p.427.

29. ЗЬТагер А.А. Физикохимия полимеров. -M.: Химия, 1978. 544 с.

30. Ионов В.Н., Огибалов П.М. Напряжения в телах при импульсном нагруже-нии. М.: Высш. школа, 1975. - 463 с.

31. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. -М.: Химия, 1967.-232 с.

32. Бартенев Г.М., Зуев Ю.С. Прочность и разрушение высокоэластических материалов. М.: Химия, 1964. - 386 с.

33. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. Л.: Высш. школа, 1976.-288 с.

34. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. Л.: Химия, 1972.-236 с.

35. Энциклопедия полимеров. -М.: Сов. энциклопедия, 1974. -Т.1-3.

36. Клейс И.Р. О возможностях создания методики расчета деталей на ударный износ // Тр. Таллинского политехи, ин-та. Таллин, 1966. — Сер. А. - №237. -С.103-111.

37. Стыллер Е.Е., Непомнящий Е.Ф., Ратнер С.Б. Трение и износ полимерных материалов под воздействием струи твердых частиц // Повышение износостойкости и сроки службы машин. Киев: УКРНИИНТИ, 1970. — Вып. IV. -С.122-128.

38. Тадольдер Ю.А. Некоторые количественные зависимости абразивного изнашивания технически чистых металлов // Тр . Таллинского политехи, ин-та. Таллин, 1966. - Сер. А. - №237. - С.3-13.

39. Клейс И.Р. Об изнашивании материалов в абразивной струе // Тр. Таллин ского политехи, ин-та. Таллин, 1966. - Сер. А. -№ 237. - С. 103-111.

40. Пенкин Н.С. Влияние упругих свойств материалов на процесс изнашивания потоком абразивных частиц // Тр. Ленинградского ин-та водного транспорта. -1966. Вып. 86. - С. 43-50.

41. Ратнер С.Б., Лурье Е.Г. Износ полимеров как процесс усталостного разрушения//Теория трения и износа.-М.: Наука, 1965.-С. 156-159.

42. Пенкин Н.С. Гуммированные детали машин. М.: Машиностроение, 1967. -200 с.

43. Веллингер К., Уетц Г. Изнашивание струёй абразивного материала // Сб. тр.и переводов обзоров ин. лит. Сер. машиностр. 1956. - № 2 (32). - С. 52-77.

44. Кильчевский Н.А. Динамическое контактное сжатие твердых тел. Удар. -Киев: Наук, думка, 1976. 314 с.

45. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. -М.: Наука, 1969. 568 с.

46. Материалы V Всесоюзного симпозиума по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Таллин: Валгус, 1977. - 162 с.

47. Крылова И.В. О единстве механизма механохимических и механоэмиссион-ных явлений // Докл. VIII Всесоюзного симпозиума по механохимии и механоэмиссии твердых тел. Таллин: Валгус, 1986. - С. 202-208.

48. Муталлимов Ш.М. Некоторые задачи волновой динамики гибких связей при ударе твердым телом: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Кировобад, 1986. -48 с.

49. Рахматулин Х.А. Поперечный удар по гибкой нити телом заданной формы // Проблемы матем. и механики. 1952. - Т. 16. - №2. - С. 23-34.

50. Сагомонян А.Я. Взаимодействие бойка и полубесконечной преграды при больших скоростях соударения // Вестник МГУ. Сер. Математика и механика. 1964. - №5.-С.39-48.

51. Эйгельбергер Р., Кайнике Д. Высокоскоростной удар // Физика быстропро-текающих процессов. М.: Мир, 1976. - 456 с.

52. Григорян С.С. О динамике начальной стадии соударения тел с большими скоростями // Некоторые вопросы механики сплошной среды: Сб. науч. тр. МГУ. — М.: 1978.-С. 157-172.

53. Андрианкин Э.Е. Теоретические вопросы физики удара: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М.: 1977. - 48 с.

54. Гольдсмит В. Удар. Теоретические и физические свойства соударяющихся тел. М.: Стройиздат, 1965. - 448 с.

55. Дейч М.Е., Зарянкин Д.Е. Гидродинамика. М.: Энергоатомиздат, 1984. -384 с.

56. Христианович С.А. Механика сплошных сред. М.: Наука, 1981. - 483 с.63 .Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гос. изд-во тех-нико-теор. лит-ры, 1953. - 787 с.

57. Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Вестник АН СССР. -М.- №3. С.46-52.

58. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. - 607 с.

59. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. -М.: Высш. школа, 1966.-316 с.

60. Александров Ю.А., Лазуркин Ю.С. Изучение полимеров // Журнал технической физики. 1939. - Т. 1249. - №9. С. 38-71.

61. Власенко В.М., Феоктистов С.И. Удар. Теория и практика. Владивосток: Изд-во Дальневосточного ун-та, 1987. - 155 с.

62. Лачуга Ю.Ф., Ксендзов В.А. Теоретическая механика. М.: Колос, 2000. -376 с.

63. Батуев Г.С., Голубков Ю.В. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1969. - 251 с.

64. Hertz Н. Gesammelte Werke, Bd.l.-Leipzig, 1985.

65. Штейман И.Я. Обобщенная теория Герца местных деформаций при сжатии упругих тел // ДАН СССР. T.XXIX. - 1940. - №3. - С.179 -181.

66. Яблонский А.А., Норейко С.С. Курс теории колебаний. М.: Высш. школа, 1975.-248 с.

67. Сагомонян А.Я. Проникание. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. - 298 с.

68. Кильчевский Н.А. Теория соударения твердых тел. Киев: Наук, думка, 1969.-245 с.

69. Griffith A.A., Phil Trans. Roy. Soc. (London), Ser. A, 221, 163 (1921).77.1nglis C.E., Trans. Inst. Naval Architects (London), 55, 219 (1913).

70. Charles R.J., Progress in Ceramic Sciense (Burke J.E. ed.), Vol.1, Pergamon

71. Press, New York, 1961, p. 1.79.0rowan E., Proceedings of the Symposium on Fatigue and Fracture of Metalls, Wiley, New York, 1950, p. 150.

72. Schoening F.R.L, J. Appl. Phys., 31, 1779 (1960).

73. Charles R.J., J. Appl. Phys., 29, 1549 (1958).

74. Журков C.H. Кинетическая теория прочности // Вестник АН СССР. М.: Наука, 1968. - №3. - С.46-52.

75. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твердых тел //ФТТ. 1963. -Т.25. Вып. 10.-С. 3119-3123.

76. Журков С.Н., Нарзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности твердых тел //Журнал технической физики.-Т.23.-1953.-Вып. 10.-С. 1677- 1689.

77. Beeky F, J. Appl. Phys., 28, 784 (1957).

78. Стыллер Е.Е. Трение при ударе // О природе трения твердых тел. Минск: Наука и техника, 1971. - С. 438-443.

79. Динник А.Н. Избранные труды // АН УССР. Киев, 1952. - Т. 1. - С. 182-196.

80. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. - 840 с.

81. Разрушение / Под ред. Г. Либовица-М.: Мир, 1973. — Т.1. 616 с. 90.Эрдоган Ф. Теория распространения трещин // Разрушение. - М.: Мир, 1975.- Т.2.-С. 521-615.

82. Бескоровайный В.В., Лебедев B.C., Устинов В.П. К вопросу о получении необходимой шероховатости поверхности обувных материалов // Сб. научн. тр. НИТХИБ: М., 1981.-Вып. 19.-С.125-131.

83. Соколинский В.Б. Научно-методические основы расчета ударных систем горных машин: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. М.: ИГД им. А.А. Ско-чинского, 1972. - 48 с.

84. Перепечко И.И. Акустические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1973.-293 с.

85. Берри Д.П. Разрушение стеклообразных полимеров // Разрушение. М.: Мир, 1976. - Т.7, Ч. II. - С. 7-65.

86. Штучный Б.П. Механическая обработка пластмасс. М.: Машиностроение, 1987.- 152 с.

87. Абрамович Г.Н. О влиянии примеси твердых частиц или капель на структуру турбулентной струи // ДАН СССР. 1970. - Т. 190, № 5. - С. 118-125.

88. Абрамович Г.Н., Бажанов В.И., Гиршович Т.А. Турбулентная струя с тяжелыми примесями // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1972. -№6.1. С.41-49.

89. Лаатс М.К., Фришман Ф.А. Разработка методики и исследование интенсивности турбулентности на оси двухфазной турбулентной струи // Изв. АН СССР. МЖП- 1973.-№2.-С. 153-157.

90. Лаатс М.К., Фришман Ф.А. О допущениях, применяемых при расчете двухфазной струи // Изв. АН СССР. МЖГ. 1970. - №2. - С. 125-129.

91. Козелкина З.В. Исследование динамики воздушной турбулентной струи с твердыми частицами: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1969. -22 с.

92. Перри К.К., Лисснер Г.Р. Основы тензометрирования. М.: Ин. лит-ра, 1958.-324 с.

93. Исследование турбулентных течений двухфазных сред /Под ред. И.Г. Кута-теладзе. Новосибирск. - 1973. - 118 с.

94. Ю.Статистические методы в инженерных исследованиях / Под ред. Г.К. Круга.- М.: Высш. школа, 1983. 384 с.

95. Альтшулер Л.В., Крупников К.К. Динамическая сжимаемость и уравнение состояния железа при высоких давлениях // Журн. эксперим. и теорет. физ.- 1958. Т.34. №4. с. 32-38.

96. Гоголев В.М., Мыркин В.Г. Приближенное уравнение состояния твердых тел // ПМТФ. 1963. - №5. - С. 93-98.

97. Вигли Д.А. Механические свойства материалов при низких температурах. -М.: Мир, 1974.-374 с.

98. Перепечко И.И. Свойства полимеров при низких температурах. М.: Химия, 1977.-272 с.

99. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука. - 288 с.

100. Walsh J. М., Rice М.Н., Мс Queen R.G. Shock-Wave Compressions of Twen tiseven Metalls. Equations of state of Metalls. Phys. Rev., 1957, 108, 2.

101. Альтшулер Л.В., Баканова А.А. Ударные адиабаты и нулевые изотермы семи металлов при высоких давлениях // Журн. эксперим. и теорет. физ. -1962. Т.42. №1. — С.112—118.

102. Weibull W., Ing.-Arch., 28(1959), 360.

103. Griffith A.A., Philos. Trans. Roy. Soc. London, Ser. A, 221 (1920), 163.

104. Gumbel E., Statistics of Extremes, Columbia Univ. Press, New York, 1958.

105. Frechet M., Ann. Soc. Polon. Mat. (Cracow), 6 (1927), 93.

106. Болотин B.B. Статистические методы в строительной механике. М.: Гос. изд-во лит. по строит., архитектуре и строит, материалам, 1961. -432 с.

107. Epstein В., J. Amer. Statist. Assoc., 43 (1948), 403.

108. Fisher J.C., Hollomon J.H., Amer. Inst. Mining Met. Engrs. Inst. Metalls Div., Trans., 171 (1950), 380.

109. Hollomon J.H., Zener C., J. Appl. Phys., 17 (1946), 86.

110. Kontorova T.A., Frenkel Y.I., J. Phis. (USSR), 7 (1943), 108.

111. Волков С.Д. Статистическая теория прочности. M.: Машгиз, 1960. - 368 с.

112. Weibull W., Rep. №58, Aeronautics Res. Inst. Stocholm, 1955.

113. Salmassy O.K., Duckworth W.H., Schwope A.D., Tech. Rep. 50-53, vol. 1,

114. Wright Air Development Center, Wright-Patterson Air Forse Base, Dayton, Ohio, 1955.

115. Daniels H.E., Proc. Roy. Soc. London, Ser. A., 183 (1945), 405.

116. Ферри Д. Вязкоупругие свойства полимеров. М.: Мир, 1963. - 535 с.

117. Испытание материалов. Справочник / Под ред. X. Блюменауэра. М.: Металлургия, 1979. - 448 с.

118. Михеева Е.Я., Беляев JI.C. Современные методы оценки качества обуви и обувных материалов. М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. - 248 с.

119. Суслов А.Д., Иванов С.В. и др. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение, 1985.-256 с.

120. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. — М.: Легкая индустрия, 1974. -128 с.136.3ахаров Н.Д., Захаркин О.А. и др. Лабораторный практикум по технологии резины. М.: Химия, 1988. - 256 с.

121. Чернов Л.Б. Основы методологии проектирования машин. М.: Машиностроение, 1978.- 148 с.

122. Сапронов Ю.Г. Расчет и конструирование технологического оборудования фабрик по ремонту и индивидуальному пошиву обуви. М.: Легпромбыт-издат, 1986.- 128 с.

123. Дровников А.Н. Адаптивные структуры механизмов и машин // Монография, СКНЦ ВШ / Изд-во Ростовского ун-та. 1984. - 125 с.

124. МО.Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования. Л.: Ин. лит-ра, 1969.-386 с.

125. Лебедев B.C. Расчет и конструирование типовых машин и аппаратов бытового назначения. М.: Легпромбытиздат, 1982. - 268 с.

126. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Новое в механической обработке деталей обуви. М.: ЦБНТИ Минбыт РСФСР, 1985. - 26 с.

127. Патент 2012500 РФ. МКИ В 29 С 37/02. Устройство для удаления облоя с полимерных деталей / В.В. Бескоровайный, В.И. Юрченко (Российская Федерация). Опубл. 15.05.94.-Бюл. № 9.

128. Ящеринцын П.И., Мартынов А.Н. и др. Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива. Минск: Наука и техника, 1978. -223 с.

129. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Установка для декоративной отделки деталей обуви / ЦНТИ. Ростов-на-Дону. - ИЛ № 634-88. - 4 е., ил.

130. А.С. 1634518 СССР, МКИ В 24 21/04. Установка для струйно-абразивной обработки деталей обуви/ В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный, Б.И. Сур-милов, А.А. Малый (СССР). Опубл. 12.04.91. Бюл. № 17.

131. Исследование и разработка технологического процесса и оборудования для струйно-абразивной обработки обуви/ Отчет НИР. Рук. В.В. Бескоровайный. № ГР 0184. 0066087, инв. № 0287. 0082303. Шахты. - ШТИБО, 1987.

132. А.С. 1054036 СССР, А В 24 С 3/12. Устройство для обработки абразивной струёй поверхностей/ А.Н. Дровников, В.В. Бескоровайный, Г.Д. Диброва и др. (СССР). Опубл. 1983. Бюл. № 22.

133. А.С. 1092036 СССР, А 1 В 24 С 3/00. Устройство для обработки абразивной струёй поверхностей /JI.A. Эйзнер, В.В. Бескоровайный (СССР). Опубл. 1984.-Бюл. № 14.

134. Румакина Т.В., Ратушняк J1.H., Бескоровайный В.В. Отделка верха обуви струйно-абразивным методом // Кожевенно-обувная пром-ть. 1988. -№9.-С. 49-51.

135. Патент 2080713 (Великобритания). Устройство для пескоструйной очистки поверхности // Изобретения в СССР и за рубежом. 1982. № 10.

136. А.С. 814698 СССР, МКИ В 24 С 1/00. Устройство для гидрообразивной обработки деталей / В.А. Булкин (СССР). Опубл. 1981. Бюл. №11.

137. А.С. 861048 СССР, МКИ В 24 С 3/00. Сопло для абразивной обработки деталей/ М.А. Минешко, Ю.А. Чукалин (СССР). Опубл. 1981. Бюл. № 33.

138. А.С. 859137 СССР. МКИ В 24 С. Дробеструйная галтовка / В.В. Степанов, В.А. Васильев (СССР). Опубл. 1981. Бюл. № 32.

139. А.С. 861049 СССР, МКИ В 24 С 3/00. Струйный аппарат для обработки внутренней поверхности деталей типа труб/ Ю.А. Чукалин (СССР). Опубл. 1981.-Бюл. №33.

140. А.С. 837829 СССР, МКИ В 24 С. Устройство для абразивной обработки деталей / Л.П. Морозов (СССР). Опубл. 1981. Бюл. № 22.

141. А.С. 941168 СССР, МКИ В 24 С. Устройство для струйно-абразивной обработки изделий / Л.И. Дубнов (СССР). Опубл. 1982. Бюл. № 25.

142. А.С. 987492 СССР. МКИ В 24 С. Пескоструйная установка для очистки деталей / С.М. Гладков, Ю.М. Бушмелев и др. (СССР). Опубл. 1982. Бюл. №2.

143. Патент 4309850 (США). Подвижная пескоструйная установка // Изобрет. в СССР и за рубежом. 1982. № 11.1 бО.Карагезян Ю.А., Алексеев Ю.И., Бриш П.И. Современное оборудования обувного производства. М.: Легпромбытиздат, 1993. - 192 с.

144. С целью улучшения условий труда провести исследования и разработать исходные требования на устройство для удаления старого покрытия при перекрашивании и лакировании верха обуви: Отчет НИР / МТИ МБОН РСФСР. Гос. per. 0182. 9003355. -М., 1981. 105 с.

145. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. М.: Наука, 1970. - 248 с.

146. А.С. 221534 СССР. МКИ В 24 С 3/08. Струйно-абразивный эжекторный пистолет / А.С. Пичко (СССР). Опубл. 1967. Бюл. № 17.

147. Патент 2469247 (Франция). Способ и устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода с помощью струи жидкости с абразивными частицами // Изобрет. в СССР и за рубежом. 1981. № 10.

148. Патент 1580817 (Великобритания). Устройство для подачи жидкости и твердых частиц // Изобрет. в СССР и за рубежом. 1980. №11.

149. А.С. 772838 СССР, МКИ В 24 С. Устройство для дробеметной очистки изделий / Н.Н. Круглов, Н.И. Свитина (СССР). Опубл. 1983. Бюл. № 39.

150. А.С. 916286 СССР, МКИ В 24 С. Сопло для абразивной обработки деталей/ М.В. Трубников (СССР). Опубл. 1982. Бюл. № 12.

151. А.С. 1227440 СССР, МКИ В 24 С 3/09. Сопло для абразивной обработки деталей/ В.И. Юрченко, В.В. Бескоровайный, К.М. Зурабян, JI.A. Эйзнер (СССР). Опубл. 1986.-Бюл. № 16.

152. А.С. 1632757 СССР, МКИ В 24 С 3/09. Струйно-абразивное сопло / В.И. Юрченко, В.В. Бескорованый (СССР). Опубл. 1991. Бюл. № 16.

153. Юрченко В.И., Бескоровайный В.В. Пистолеты для струйно-абразивной обработки / ЦНТИ. Ростов-на-Дону, 1989. ИЛ № 119-89. - с. 4.

154. А.С. 984447 СССР, МКИ А 43 Д 95/08, В 24 С 1/04. Способ обработки наружной поверхности ношенной обуви / В.В. Бескоровайный, B.C. Лебедев, Л.А. Эйзнер (СССР). Опубл. 1982. Бюл. № 48.

155. А.С. 1088697 СССР, МКИ А 43 Д 1/00. Способ обработки поверхности кожи / В.В. Бескоровайный, B.C. Лебедев, Л.П. Щабельская и др. (СССР). Опубл. 1984.-Бюл. № 16.

156. А.С. 1514786 СССР, МКИ А 43 Д 1/00. Способ обработки поверхности натуральных кож и мягких кожеподобных материалов / В.В. Бескоровайный, К.М. Зурабян и др. (СССР). Опубл. 1989. Бюл. № 38.

157. А.С. 1531973 СССР, МКИ А 43 Д 1/00. Способ получения ворсовых кож / К.М. Зурабян, В.В. Бескоровайный, В.И. Юрченко и др. (СССР). Опубл. 1989.-Бюл. №44.

158. Бескоровайный В.В., Юрченко В.И. Установка для декоративной отделки деталей обуви / ЦНТИ. Ростов-на-Дону. - ИЛ № 634-88. - 4 е., ил.

159. Дровников А.Н., Бескоровайный В.В. Новые приводы машин текстильной и легкой промышленности: Монография / НПИ, ШТИБО. Новочеркасск, Шахты, 1990. - 140 с. - Деп. В ЦНИИТЭИлегпром. - № 3102.

160. Прокофьев В.Н. Динамика гидропривода. М.: Машиностроение, 1972. -215 с.

161. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1982.-320 с.

162. Бескоровайный В.В., Лебедев B.C., Цапелкин Е.С. Исследование теоретической производительности струйно-абразивной обработки материалов верха обуви // Сб. научн. тр. М.: МТИ, 1982. -№ 48. - С. 45 - 51.

163. Эйзнер Л.А. Эффективные методы и средства струйно-абразивной обработки для повышения производительности труда на отделочно-зачистныхоперациях // Сб. научи, тр. Гомельск. политех, ин-та. Гомель: ГПИ, 1982 -С. 24-26.

164. Кучин А.А., Обрадович К.А. Оптические приборы для измерения шероховатости поверхности. Д.: Машиностроение, 1981. — 197 с.

165. Карташов А.И. Шероховатость поверхности и методы её измерения. М. Стандартиздат, 1964. - 207 с.

166. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1974. - 480 с.