автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка и анализ функциональных возможностей ультраструйной активации гидротехнологических сред для механообрабатывающего производства

На правах рукописи

ПУЗАКОВ ВЯЧЕСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УЛЬТРАСТРУЙНОЙ АКТИВАЦИИ ГИДРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ДЛЯ МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальности

05.03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической

обработки 05 02 08 — Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

00305Э452

003059452

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана

Научный руководитель-

доктор технических наук, профессор Барзов Александр Александрович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Зубков Николай Николаевич

кандидат технических наук, доцент Петухов Евгений Николаевич

Ведущая организация ОАО «Национальный институт авиационных

диссертационного совета Д 212.141 06 при Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана по адресу 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д 5

Ваш отзыв на автореферат в 1-м экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета имени Н Э Баумана

Телефон для справок 267-09-63

технологий»

Защита состоится «23» Mcl fk 2007 г. в

на заседании

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

Михайлов В. П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Неотъемлемым фактором машиностроительного производства является широкое использование гидротехнологических сред (TTC), повышение потребительских свойств которых является важной хозяйственной проблемой. В последние годы, наряду с развитием традиционных способов повышения эксплуатационных параметров ГТС все большее внимание исследователей привлекают различные энерго-физические методы их активации К числу этих методов следует отнести- ультразвуковую обработку жидкостей, воздействие электромагнитным излучением, магнитными полями и др

В МГТУ им. НЭ. Баумана был предложен способ обработки ITC, суть которого состоит в следующем Обрабатываемую жидкость сжимают до сверхвысоких давлений (-300 МПа) и продавливают через специально спрофилированное сопло малого диаметра. Образующуюся на выходе из сопла сверхзвуковую компактную струю жидкости направляют на мишень из износостойкого материала В результате такого ударно-динамического воздействия на жидкость она изменяет свои свойства Однако целенаправленные исследования по активации ГТС за счет их ультраструйной обработки (УСО) не проводились.

Технической базой для УСО жидкофазных сред является известная и интенсивно развивающаяся технология жидкостного и абразивно-жидкостного резания Их принципиальное отличие друг от друга состоит в том, что если при традиционном гидрорезании ультраструя жидкости играет роль режущего инструмента, то в рассматриваемой УСО жидкость представляет собой обрабатываемый материал, подвергаемый специфическому комбинированному физико-технологическому воздействию Основными факторами этого воздействия на ГТС являются, гидростатическое сжатие, резкое ускорение жидкости в струеформирующем сопле, сверхинтенсивное ударно-динамическое торможение о мишень, которое сопровождается диспергированием (распылением) обрабатываемой жидкости до спрееобразно-го состояния Причем, все эти процессы реализуются на фоне относительно невысокого (50-70 °С) нагрева жидкости

В данной работе под ультраструйной технологией (УСТ) понимается физико-техническая операционная технология, при реализации которой в качестве основного рабочего элемента используется компактная высокоэнергетическая струя жидкости (ультраструя) Кинетической энергии ультраструи жидкости должно быть достаточно для целенаправленного изменения ее функциональных параметров, определяющих потребительские свойства обрабатываемой ГТС

В связи с этим, исследования, направленные на комплексное изучение возможностей УСТ представляют актуальную научно-практическую задачу,

имеющую важное значение для различных отраслей машиностроения, в первую очередь механообрабатывающего производства

Целью работы является анализ возможности повышения функциональных параметров и эксплуатационных свойств гидротехнологических сред путем разработки и реализации ультраструйного метода их активации Научная новизна работы!

1 Предложено критериальное физико-технологическое соотношение, позволяющее комплексно оценивать функциональное и диагностическое подобие сравниваемых способов обработки материалов Методом экспертных оценок показано, что ультраструйная и ультразвуковая активация ГТС подобны, а рациональным средством анализа динамических процессов в зоне взаимодействия сверхзвуковой струи с мишенью является метод акустической эмиссии

2 Доказано, что доминирующим физико-технологическим фактором УСО гидротехнологических сред, определяющим эффективность их активации, является мощное широкополосное акустическое излучение, генерируемое зоной удара струи жидкости о мишень Данное утверждение получено путем комплексного анализа специфики энергетических превращений при ультраструйном воздействии на жидкофазные среды и обосновано экспериментальным изучением влияния условий УСО на функциональные параметры ГТС

3. Разработана вероятностная модель связи энергетических характеристик акустического излучения с основным технологическим параметром УСО - скоростью струи обрабатываемой жидкости Аналитическим расчетом, имитационным моделированием и экспериментально - методом акустической эмиссии, доказано, что зависимость параметров акустического возмущения зоны обработки от скорости удара струи жидкости о мишень в рабочем диапазоне давлений (150-300 МПа) имеет экспоненциальный характер

Практическая ценность работы состоит в

- экспериментальном определении рациональных рабочих давлений обрабатываемых ГТС (150-300 МПа), обеспечивающих повышение их трибо-логических характеристик (на 30%), увеличении степени их эмульгиро-ванности в 3 раза, и снижении бактериальной загрязненности не менее 103 раз,

- технологических рекомендациях по УСО маслосодержащих смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) с целью повышения их эксплуатационных свойств и функциональных действий

Практическая значимость научно-методических разработок диссертации подтверждается апробацией результатов исследований в механообраба-тывающем производстве ОАО «Национальный институт авиационных технологий», г Москва

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием элементов теории принятия решений (метода экспертных оценок), имитационного моделирования, методов контроля и диагностики, теории колебаний и волн Математическое моделирование генерации волн акустической эмиссии (АЭ) при УСО проводилось с использованием стандартного программного обеспечения

Экспериментальные исследования по УСО различных ГТС проводились на традиционном гидрорежущем оборудовании как отечественного производства (модель ГЛ-056 ООО «ГРОТ», г. Владимир), так и западного («Flow System Incorporation», США). В качестве исследовательской аппаратуры использовались акустико-эмиссионные приборы на базе АВН-1М и Manual-Knstall. Для записи сигнала акустической эмиссии использовалась звуковая схема ЭВМ со специально разработанным программным обеспечением Сравнительная оценка трибологических свойств ГТС проводилась на машине трения Шкода-Савина (Чехия). Оценка химического состава и бактериальной загрязненности ГТС осуществлялось по стандартным сан-эпидемиологическим методикам

Апробация результатов работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 12 печатных работах, докладывались на 5 научно-технических конференциях IV Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии (экологическая физика)» (г. Москва, 2004 г.), научно-технической конференции «XXXI Гагаринские чтения» (г. Москва, 2005 г.), «ХХГХ-ХХХ1 академические чтения по космонавтике» (г Москва, 2005-2007 гт.) Исследования проводились в рамках двух НИР по заказу Министерства образования и науки Российской Федерации «Физико-технологические основы инновационного потенциала ультраструйной обработки жидкофазных сред» и «Диагностика и экспресс-оптимизация режимов ультраструйной обработки методом акустической эмиссии».

На защиту выносятся следующие научно-практические положения:

1. Комплексный физико-технологический критерий подобия операций, согласно которому наиболее близким аналогом ультраструйной обработки является ультразвуковая активация ГТС При этом эффективным методом изучения высокочастотных динамических процессов в зоне взаимодействия струи с твердотельной преградой является метод акустической эмиссии

2. Результаты анализа физико-энергетических превращений, имеющих место при реализации ультраструйной обработки ГТС, которые однозначно показывают влияние волновой составляющей энергии струи на результативность протекания процесса активации.

3. Вероятностная модель акустического излучения в зоне обработки, результаты имитационного моделирования генерации волн акустической эмиссии в зоне контакта ультраструи жидкости с мишенью, а также результаты экспериментов, подтверждающих правильность разработанной вероятностной модели

4 Экспериментальное доказательство того, что доминирующим фактором активации ГТС при ультраструйной обработке является ударно-динамическое взаимодействие ультраструи жидкости с мишенью.

5 Результаты экспериментов по определению рациональных режимов ультраструйной активации ГТС и технологические рекомендации по их использованию в механообрабатывающем производстве.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 209 страницы, из которых на 184 изложен основной текст, проиллюстрированный 47 рисунками, имеет 11 таблиц, список литературы из 99 наименований, приложения на 25 страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение раскрывает сущность исследуемой проблемы, ее актуальность и возможные пути решения, используемые понятия, основные положения, выносимые на защиту, определяющие научную новизну и практическую ценность диссертационной работы

В первой главе на базе типовых операционных технологий, связанных с механической обработкой деталей показано, что им сопутствует широкое использование и применение различных жидкофазных гидротехнологических сред

Разработке методологии создания и рационального применения ГТС, анализу их влияния на выходные параметры операционных технологий посвящено большое число исследований отечественных и зарубежных авторов Наряду с использованием традиционных, например химических способов совершенствования ГТС, все большее внимание специалистов привлекает идея их дополнительной активации, реализация которой является важным резервом повышения эффективности и надежности операций металлообработки.

В нашей стране проблемами повышения функциональной активности ГТС в том числе в виде СОЖ посвящено значительное количество исследований, например Л В Худобина, А А Суворова, AB. Сгибнева, В Д Ша-шурина, Е Г Бердичевского, Г С. Овсепяна, В А Годлевского, В.С Лобан-цовой, В Ю. Шолома В них убедительно показана роль данной неотъемлемой компоненты технологической системы - ГТС при выполнении кон-

кретных операций и достижения поставленной технологической цели обеспечения требуемого качества деталей и технико-экономических показателей процесса механообработки в целом. Среди этих методом активации можно выделить, ультразвуковую обработку (УЗО), воздействие электромагнитным излучением; магнитными полями

На сегодняшний день широкие функциональные возможности УЗО наиболее полно реализованы в машиностроении для повышения потребительских свойств СОЖ Но данный вид активации ГТС имеет недостаток, определяемый физико-энергетической структурой ультразвукового поля его неоднородностью, зависимостью от волновых характеристик зоны озвучивания и тд Кроме этого УЗО имеет невысокую производительность, а мощность излучения резко падает с увеличением расстояния от его источника

Поэтому задача по созданию и совершенствованию методов, позволяющих повысить функционально-технологические свойства ГТС, является актуальной, а ее решение имеет большое научно-практическое значение.

Предложенный в МГТУ им H Э Баумана метод ультраструйной обработки ГТС является принципиально новым способом активации, основанным на использовании традиционного гидрорежущего оборудования Жидкостное и абразивно-жидкостное гидрорезание применяется в машиностроении при формообразовании деталей, в основном для раскроя листовых заготовок, эффективной очистки различных поверхностей от следов коррозии и трудноудаляемых загрязнений и т д При осуществлении гидрорезания наряду с основным процессом - обработкой твердофазной заготовки, происходит как бы попутная ударно-динамическая обработка материала инструмента - струи рабочей жидкости Причем эти процессы физически не отделимы, а их параметры энергетически однозначно взаимосвязаны

Поэтому при анализе функциональных возможностей УСО следует учитывать ее своеобразный технологический дуализм, проявляющийся в двояком использовании высокоэнергетической жидкостной струи в качестве режущего (формообразующего) инструмента или специфического обрабатываемого материала Этот материал — ГТС подвергается комбинированному физико-энергетическому воздействию- сжатию, резкому ускорению в струеформирующем сопле, сверхинтенсивному ударно-динамическому торможению о мишень, которое в технологической постановке проблемы ранее не исследовалось

В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является анализ возможности повышения функционально-эксплуатационных свойств ГТС путем разработки и реализации ультраструйного метода их активации

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие основные задачи:

1 Провести анализ физико-технологического подобия ультраструйной обработки жидкостей другим операционным технологиям, в частности ультразвуковой, и обосновать методическую базу исследований

2 Проанализировать специфику энергетических превращений при ультраструйном воздействии на гидротехнологические среды и на этой основе осуществить моделирование динамического возмущения зоны обработки

3. Экспериментально изучить динамические особенности ультраструйной обработки и оценить влияние ультраструйного воздействия на функциональные параметры гидротехнологических сред

4 Разработать рекомендации по практическому применению результатов исследований и осуществить их промышленную апробацию

5 Наметить перспективы развития и пути совершенствования ультраструйной технологии обработки промышленных жидкофазных сред

Во второй главе описываются особенности методического обеспечения проводимых исследований. Рассматриваются возможности метода экспертного оценивания с целью определения методической базы исследований на первоначальном этапе изучения процесса УСО жидкостей А также -используемое технологическое оборудование и аппаратура, методические особенности выполнения экспериментов и обработки опытных данных

Для анализа соответствия УСО известным методам активации был предложен критерий, по которому осуществлялась комплексная оценка физико-технологического подобия рассматриваемого метода другим функционально близким операционным технологиям, в частности УЗО Это позволило осуществить прогнозирование результативности УСО жидкофазных сред на основании результатов мнения экспертов По специально разработанной анкете эксперты количественно оценивали пять методов формообразования: лезвийное резание, шлифование, УЗО, гидроабразивное резание и обычное гидрорезание с целью определения степени «изученности» и «перспектив изучения» статических и динамических параметров, характеризующих эти методы Обработка мнений экспертов проводилась при использовании известных зависимостей математической статистики

Экспериментальные исследования по активированию ГТС проводились на промышленной гидрорежущей установке мультипликаторного типа модели ГЛ-056 ООО «ГРОТ» (г. Владимир) и «Flow System Incorporation» (США) В качестве приборов для регистрации акустической эмиссии при УСО использовались акустико-эмиссионные комплекты на базе АВН-1М и Manual-Kristall с соответствующими пьезоэлектрическими преобразователями В качестве аппаратуры для записи и анализа сигналов акустической

эмиссии применялась звуковая схема ЭВМ со специально разработанным программным обеспечением

Экспериментальное изучение АЭ при УСО состояло из двух основных этапов- определения источников АЭ и анализа зависимостей параметов АЭ от условий обработки.

Первая серия экспериментов была направлена на определение основных источников АЭ при УСО, а также оценки информативно-частотного диапазона измерений сигнала АЭ Для этого в ходе обработки модельной жидкости (воды) производилась одновременная регистрация параметров АЭ на сопловой головке и твердотельной мишени В результате этого методически было обосновано, что наибольшей информативностью обладает сигнал из зоны обработки и только после этого производился выбор частотного диапазона измерений сигнала АЭ, который составил 100-175 кГц Во второй серии экспериментальных исследований изучалась связь параметров АЭ с основным технологическим параметром УСО - скоростью истечения струи Обработке подвергались технически чистая вода (модельная жидкость) и типовая маслосодержащая СОЖ (10% Укринол-1М), мишень изготавливалась из твердого сплава марки ВК8 Обработка производилась в диапазоне рабочих давлений (150-300 МПа)

В качестве регистрируемого параметра выступала бактериальная чистота жидкости — общее микробное число, как наиболее чувствительный и оперативный показатель изменений, происходящих в гидросреде.

Эксперименты в основном носили сравнительный характер. Сравнительные износостойкие испытания СОЖ проводились на машине трения Шкода-Савина (Чехия)

После обработки экспериментальных данных, по ним строились соответствующие зависимости

Третья глава посвящена теоретическому исследованию процесса УСО На основе анализа особенностей УСО жидкостей установлено близкое подобие данной операционной технологии УЗО Рассмотрен многоэтапный характер энергетических превращений при УСО и показано превалирующее физико-технологическое значение ударно-динамических волновых процессов при активации ГТС Построена вероятностная математическая модель влияния скорости струи на параметры акустического излучения при УСО и установлен экспоненциальный характер этой зависимости.

При анализе подобия УСО другим методам обработки использовался традиционный способ экспертного оценивания - метод взвешенной суммы В его основе лежит аддитивное суммирование отличительных признаков и параметров сравниваемых вариантов операционных технологий. Физико-технологическое критериальное соотношение для сравнения имеет следующую структуру

п ру т Iу

1=1 р=1 7=1 Ы

где АГфТ - обобщенный физико-технологический критерий (параметр) комплексно характеризующий физическую (Кф) и технологическую (КТ) составляющие конкретной операционной технологии, и ^ — коэффициенты влияния сравниваемого физического (ф) и технологического (т) показателя (фактора) данного вида обработки

или Кт на их итоговую оценку — критерий Кфг, ру и /» - количество показателей некоторого фактора, значение коэффициентов влияния которого принято одинаковым Для различных Хф и Кт в общем случае р? и /у = уаг и определяется числом градаций £ф, и к^, пят- общее число факторов или параметров, характеризующих физическую и технологическую сущность конкретной операции

В результате определения комплексного физико-технологического критерия для каждой рассматриваемой технологии на первом этапе исследований было установлено, что УЗО и УСО весьма близки, так как их подобие составляет величину -0,86. Это предопределяет возможность изучения данных способов обработки аналогичными методами исследования Однако физико-технологические возможности УСО жидкофазных сред потенциально более широкие, чем УЗО.

На втором этапе метод экспертных оценок использовался для общеметодической, качественной оценки информационно-диагностического соответствия между факторами, присущими технологии УСО и другим более известным технологическим операциям, диагностическое обеспечение которых достаточно развито

Анализ полученных при экспертизе данных, включая их необходимую статистическую обработку путем определения соответствующих коэффициентов корреляции, показал, что наиболее близкой в эмиссионно-диагностическом смысле к УСО представляется УЗО Это предопределяет успех информационного обеспечения УСО жидкостей методами эмиссионной диагностики, в частности методом АЭ

На следующем этапе, на базе обобщенного уравнения энергетического баланса УСО, анализировались основные факторы влияния, имеющие место при ультраструйной обработке

При УСО жидкостей происходят многократные и различные по интенсивности процессы превращения кинетической энергии струи в другие виды энергии Было выделено пять характерных областей энергетических превращений в зоне обработки и проведен их структурный анализ, согласно которому при увеличении кинетической энергии струи обрабатываемой жидкости относительная доля волновой акустической энергии возрастает Данное обстоятельство теоретически обосновывает перспективу дальнейшего изучения акустического фактора УСТ, как одной из основных причин активации обрабатываемых ГТС. Однако, несмотря на методическую полезность данного вывода, определение закономерностей и количественных

соотношений между кинетической энергией струи и энергетическими параметрами волн АЭ имеет самостоятельное научно-практическое значение Это связано с тем, что наличие количественных соотношений придаст необходимую общность результатам выполняемых экспериментальных исследований и обеспечит возможность прогнозирования изменения свойств жидкостей при их УСО путем анализа параметров АЭ, а в общем случае широкополосного акустического излучения (АИ)

Для этого была построена соответствующая вероятностная модель, связывающая скорость и диаметр струи с энергетическими параметрами волн АЭ В основе использовавшегося вероятностного подхода лежит физически обоснованное предположение, что доминирующим фактором влияния энергетики струи на уровень АЭ является ее объемный расход через некоторую условную границу энергетических превращений, проходящую вблизи поверхности мишени.

Разработанная математическая модель основана на полученном вероятностном уравнении, описывающем в общем виде характер акустического (волнового) излучения из зоны взаимодействия струи жидкости с мишенью при переменных условиях данного взаимодействия

Р(Б) = 1 - ехр[- |С(5)^], (2)

о

где Р{5) - вероятность излучения некоторого интегрального источника с определенными энергетическими параметрами, С(- функция, описывающая изменение элементарных (единичных) источников излучения волн АЭ в анализируемой области 5 - зоне их наиболее интенсивной генерации вблизи поверхности мишени На базе (2) были получены частные уравнения, описывающие изменения амплитуды и интенсивности сигнала АЭ от скорости струи

На основании разработанной вероятностной модели генерации волн АЭ были получены аналитические экспоненциальные зависимости параметров АЭ от скорости струи и ее диаметра при заданных характеристиках зоны контактного взаимодействия

В четвертой главе проведено имитационное моделирование процесса и экспериментальное изучение процесса генерации волн АЭ в зоне взаимодействия ультраструи с мишенью, а также проанализировано изменение функциональных параметров ГТС после УСО

С целью определения количественно-временных соотношений процесса генерации волн АЭ в зоне ударно-динамического торможения ультраструи жидкости о мишень была проведена процедура имитационного моделирования методом Монте-Карло.

Вероятность наличия элементарного (единичного) источника АЭ в некоторой анализируемой области малых размеров согласно (2), определяется как.

р,-1- ехр(-с,т), (3)

где р, — вероятность «срабатывания» элементарного источника АЭ, например схлопывания кавитационного пузырька, в момент времени т, с, — средняя «временная» концентрация этих срабатываний (схлопывания пузырьков) во времени

Так как показатель экспоненты в (3) определяется количеством жидкости, протекающей через анализируемую малую область - площадку единичной толщины, в зоне ее ультраструйной обработки, то (3) можно представить в виде

р,=1- ехр(-скУ,т), (4)

где V, — средняя скорость движения жидкости через анализируемую г-ю малую область - интегральный параметр массообмена в ней, ск - некоторый параметр жидкости, комплексно характеризующий ее излучательно-волновые, кавитационные и другие динамические свойства

Таким образом, учитывая для данных условий практически мгновенный характер распространения импульса волны упругой деформации от ее источника, например кавитирующего пузырька, формально процедуру возникновения интегрального акустического поля от всех источников в зоне УСО можно представить в виде

% =2>, =£¿[1 - ехР('_скУ1ух!/)]> (5)

М 1=1 7=1

где 5" - величина импульса суммарной волны АЭ в момент времени т —

времени срабатывания у-го источника в г-й момент времени, п — число источников акустического излучения; т - число временных интервалов наблюдения за процессом генерации АЭ

Согласно (3-5) и учитывая реальные физические особенности аппаратурной регистрации параметров АЭ проводили процедуру имитационного моделирования методом Монте-Карло

В результате проведения имитационного моделирования можно сделать следующие выводы о характере АИ в зоне УСО жидкости и дать физически-обоснованную интерпретацию выявленным функциональным зависимостям1

1 Энергетические параметры АЭ экспоненциально зависят от скорости движения струи обрабатываемой жидкости к мишени — своеобразной скорости обработки, аналогу скорости резания в операционных технологиях по механической обработке материалов

2 Разброс параметров АЭ с увеличением относительной скорости обработки уменьшается, о чем свидетельствует падение дисперсии сигнала В целом наблюдается существенное снижение коэффициента вариации сигна-

ла, т.е происходит стабилизация волнового возмущения зоны обработки при росте энергоемкости струи

3. Коэффициент корреляции между аналитической зависимостью параметров АЭ от скорости струи и зависимостью, полученной имитационным моделированием, составляет более 0,95

На следующем этапе были проведены экспериментальные исследования по изучению характеристик волн АЭ, генерируемых в зоне удара струи жидкости о мишень, которые подтвердили правильность разработанной модели Коэффициент корреляции между теоретической и экспериментальной зависимостями составил 0,89.

Таким образом, в результате проведенной процедуры имитационного моделирования и экспериментальных исследований установлено, что энергетические параметры волн АЭ от скорости истечения струи обрабатываемой жидкости из сопла описывается экспоненциальной зависимостью

Для подтверждения гипотезы о доминирующем влиянии динамического фактора УСО была поставлена серия специальных экспериментов на модельной жидкости, в качестве которой использовалась технически чистая вода При изменении режима ударного воздействия на обрабатываемую среду исследовались две характеристики уровень волн АЭ и общее микробное число обработанной жидкости

По результатам проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы

1 Степень бактериальной очистки (стерилизации) ITC на основе воды связана в первую очередь с ударно-динамическим воздействием на нее в зоне обработки Результативность обработки жидкостей зависит от способа торможения струи удар о незатопленную мишень (наиболее эффективная схема), удар о затопленную мишень, торможение струи о воздух

2 Действие высокого гидростатического давления до 300 МПа в течение 15 с не приводит к существенному подавлению жизнедеятельности бактерий

3 Стерилизующее действие УСТ не связано с термическим фактором, так как температура нагрева воды при ее УСО не превышала 60 °С Установлено, что такой нагрев не способен существенно повлиять на изменение исходной бактериальной среды.

При УСО имеет место весьма интенсивная «встряска» жидкости, сопровождаемая генерацией высокочастотных динамических процессов с весьма крутыми фронтами волн упругих напряжений - волн АЭ в диапазоне 100-1000 кГц, вызывающих физико-механическое нарушение жизнедеятельности бактерий Причем энергетические характеристики волн АЭ имеют максимальную величину при торможении струи жидкости о незатопленную мишень, а их относительная величина тем меньше, чем мягче удар о преграду Так, например, при ударе о затопленную в жидкости мишень от-

носительная величина АЭ снижается до 30% (относительно торможения струи о незатопленную преграду)

На заключительном этапе проводились прямые экспериментальные исследования влияния УСОнатрибологические свойства маслосодержащих эмульсий (10%-й Укринол-1М) на машине трения Шкода-Савина. Подавая обработанную и контрольную СОЖ в зону контакта ролика, выполненного из твердого сплава ВК8, и стального контробразца из стали 45, и изменяя силу прижатия (ролика) от 50 до 100 Н, было установлено:

1 Существенное (от 20 до 40%) повышение трибологических свойств эмульсии после ее ультраструйной обработки,

2 Относительное увеличение трибологических свойств тем выше, чем меньше величина удельной контактной нагрузки в зоне фрикционного контакта

Эти экспериментально полученные результаты объясняются повышением проникающей способности и увеличением несущей способности маслосодержащих эмульсий после УСО

Помимо рассмотренных изменений трибологических свойств эмульсий после ультраструйной активации, была отмечена значимая стабилизация во времени процесса отделения масляной фракции от водной основы, а также возможность бактериальной очистки СОЖ

Таким образом, полученные результаты по положительному влиянию УСО на трибологические и другие характеристики ГТС вполне объяснимы в рамках классических представлений об эффективности ультразвуковой активации различных жидкофазных сред, применяемых в механообрабаты-вающем производстве, что объясняется их физико-технологическим подобием

В пятой главе проведена опытно-лабораторная апробация результатов исследований и намечены перспективы развития ультраструйной технологии

В результате проведенных на ОАО «Национальный институт авиационных технологий» производственных испытаний ультраструйной активации и реновации промышленных гидротехнологических сред в виде СОЖ -эмульсия Neste Cutting 100 (Финляндия) - на традиционной гидроструйной установке, разработанной ОАО «НИАТ», установлено следующее Диспергирующий эффект капель масла у активированной СОЖ по сравнению с не активированной больше на 30% При использовании обработанной СОЖ на операции сверхскоростного фрезерования алюминия на пятикоординатном станке МС300, спроектированным и изготовленным ОАО «НИАТ» (диаметр фрезы 20 мм, материал фрезы IC903, аналог отечественного сплава ВКЮХОМ) было установлено, что стойкость режущего инструмента увеличивается на 15%

Результаты опытно-промышленной апробации подтвердили сделанные ранее экспериментальные выводы о том, что при УСО имеет место повышение функциональной активности СОЖ за счет диспергирования и гомогенизации масляной фракции, а также увеличение стойкости режущего инструмента, за счет повышения антифрикционных свойств ГТС В связи с этим можно сделать однозначный вывод о технико-экономической целесообразности применения УСО для функционально-экологического обеспечения параметров качества эксплуатации СОЖ с целью комплексного повышения эффективности их применения в механообрабатывающем производстве

Основываясь на результатах выполненных исследований можно сформулировать области рационального использования функциональных и эксплуатационных эффектов УСО диспергирующего, гомогенизирующего и обеззараживающего действия ультраструи на обрабатываемые жидкости 1. Операционные технологии механической обработки материалов резанием, при реализации которых широко применяются в качестве ГТС различные эмульсии, в том числе водо-масляные на органических и синтетических маслах

2 Утилизация, в первую очередь, полное обеззараживание и частичная или полная реновация отработавших на технологических участках заданный период эксплуатации различных СОЖ

Предлагаются следующие схемы применения УСО на основных этапах эксплуатации современных эмульсий для металлообработки

- УСО централизовано используется на крупном и среднем промышленном предприятии на этапе приготовления эмульсий с целью получения высокогомогенизированного и бактериально чистого жидкофазного продукта,

- технологическая установка для УСО встраивается в действующую систему подачи СОЖ, в частности для обеспечения эффективного функционирования автоматических линий,

- УСО подвергаются СОЖ, собираемые с отдельных технологических модулей и металлорежущих станков с целью периодического восстановления их функциональных свойств,

- на крупных и средних промышленных предприятиях осуществляется централизованная ультраструйная утилизация и реновация отработавших период эксплуатации СОЖ,

- для нескольких небольших промышленных предприятий создается единое специализированное подразделение для УСО потребляемых и отработанных СОЖ, которое может располагаться на одном из них

Более предпочтительным способом создания высоких и сверхвысоких гидродавлений является применение вполне естественной и достаточно известной схемы использования масс-инерционных сил, возникающих в самой жидкости при ее быстром вращении В данном случае реализуется тех-

нологическая схема роторно-струйной обработки ГТС. Техническая простота роторно-струйной обработки тем не менее позволяет предложить значительное число достаточно эффективных вариантов ее практического использования, которые защищены патентом РФ (№ 2270717 «Способ обработки жидкости», авт Барзов А.А, Пузаков B.C. и др.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Используя инверсию технологических понятий- режущий инструмент -обрабатываемый материал показано, что сверхзвуковую струю жидкости можно рассматривать не только как режущий инструмент при гидрорезании материалов, но и как специфический обрабатываемый материал -гидротехнологическую среду, подвергаемую ультраструйной активации.

2. Физико-техническую основу ультраструйной обработки (УСО) гидротехнологических сред составляет сжатие обрабатываемой жидкости до сверхвысоких давлений (до 150-300 МПа), продавливание ее через специально спрофилированное сопло малого диаметра (0,1-0,2 мм), и дальнейшее ударно-динамическое торможение сформированной сверхзвуковой (~800 м/с) компактной струи жидкости о преграду (мишень) из износостойкого материала При этом технологическое обеспечение УСО во многом аналогично технической базе гидрорезания листовых материалов

3. Для прогнозирования результативности изучаемой операционной технологии, в частности активации ГТС путем их УСО предложен комплексный физико-технологический критерий оценки ее подобия одному из известных методов обработки. Критерий определяется как результат аддитивного суммирования с соответствующими весовыми коэффициентами физических и технологических параметров, характеризующих особенности сравниваемых методов обработки На основе данного критерия, методом экспертных оценок, установлено, что исследуемая технология УСО по факторам воздействия на обрабатываемую ГТС наиболее близка к их известной ультразвуковой активации

4 Анализ особенностей информационно-диагностического обеспечения исследований на примере типовых способов формообразования показал достаточно близкое соответствие между динамическими характеристиками ультраструйного и ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал Это позволило использовать имеющуюся методическую базу исследований для анализа УСО, в частности методом акустической эмиссии

5 Показан поэтапный, параллельно-последовательный характер превращения кинетической энергии струи в другие виды энергии в зоне ее воздействия на твердотельную мишень. Выделено пять основных областей энергетических превращений в зоне обработки ГТС и предложена обобщенная структурная схема их взаимодействия На этой базе проанализи-

рованы особенности энергетических превращений и выделена роль ударно-волновой энергии в виде акустического излучения, как доминирующего фактора активации ГТС при ультраструйной обработке

6 Разработана вероятностная модель генерации волн упругой деформации - волн акустической эмиссии в зоне активации ГТС и получена аналитическая экспоненциальная зависимость их энергии от скорости струи Имитационным моделированием методом Монте-Карло и прямыми экспериментами методом АЭ показано, что данная зависимость справедлива в исследуемом диапазоне скоростей обработки (~500-800 м/с)

7 Сравнительными экспериментами доказано, что доминирующим физико-технологическим фактором УСО, приводящим к активации ГТС, является ударно-волновое воздействие на них в широком диапазоне частот Методом АЭ показано, что верхняя граница динамического возмущения зоны активации достигает 1,0 МГц при рабочем давлении истечения струи (-300 МПа)

8 В результате экспериментальных исследований функциональных возможностей УСО установлено повышение трибологических характеристик маслосодержащих эмульсий (на 30%), относительное увеличение степени их эмульгированное™ (в 3 раза), практически полная стерилизация ГТС, снижение бактериальной загрязненности отработанных эмульсий не менее чем в 103 раз. Полученные данные полностью коррелируют с функциональными возможностями известной ультразвуковой активации СОЖ

9 Предлагаемый способ ультраструйной активации гидротехнологических сред прошел апробацию в механообрабатывающем производстве ОАО «Национальный институт авиационных технологий». Проведенные испытания показали практическое значение результатов исследований и подтвердили возможность использования активированных ультраструйным способом СОЖ в механообрабатывающем производстве предприятий машиностроительного профиля.

10 Даны рекомендации по ультраструйной активации гидротехнологических сред Намечены перспективы развития ультраструйной технологии и предложен способ высокопроизводительной роторно-струйной обработки ГТС, который имеет существенные технико-экономические преимущества по сравнению с традиционным гидроструйным технологическим оборудованием

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Ультраструйная технология активации жидкостей / А.А. Барзов, A.JI. Галиновский, B.C. Пузаков, КЕ Сидельников - М: Машиностроение-1, 2006 -93 с

2 Диагностическое обеспечение ультраструйной технологии обработки материалов и жидкостей методом акустической эмиссии / А.А Барзов, В С. Пузаков, К Е. Сидельников, В Н. Харитонов // Справочник. Инженерный журнал. - 2004. - № 8. - С. 20-24.

3. Струйно-динамическая экотехнология активации и реновации смазочно-охлаждающих жидкостей / А А. Барзов, К.Е Сидельников, В.Н Харитонов, В С Пузаков // Справочник Инженерный журнал - 2004 - № 7 -С 15-16.

4 Физико-технологические возможности ультраструйной обработки материалов и жидкостей (струйно-динамические акватехнологии) / А.А. Барзов, В С. Пузаков, С К. Сальников, Н Н Сысоев. - М., 2004 - Выпуск 17. - № 6 - 25 с (Препринт физического факультета МГУ. Физическая гидродинамика).

5 Пузаков B.C., Сидельников К Е. Оценка физико-технологического подобия операций на основе анализа динамики формообразования // Современные проблемы машиностроения. Труды II Международной научно-технической конференции. - Томск, 2004 -С 504-507

6. Барзов А А, Галиновский A JI, Пузаков В С Экологические возможности и инновационный потенциал ультраструйной технологии обработки жидкостей // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики- Материалы Международной научной конференции. — Тольятти-Волжский университет им В Н. Татищева, 2005 - С 78-84

7. Пузаков B.C. Многофункциональное применение гидроструйной технологии в ракетостроении // Актуальные проблемы развития отечественной космонавтики Труды XXIX академических чтений по космонавтике — М Война и мир, 2005. - С. 451-452

8. Патент РФ № 2270717. Способ обработки жидкости / А А Барзов, АЛ Галиновский, B.C. Пузаков и др // 2004

Подписано к печати 19 04 07 Заказ № 234 Объем 1,00 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5

263-62-01

Введение.

Глава 1. Особенности применения и основные методы повышения эффективности гидротехнологических сред (ГТС).

1.1. Функциональное назначение и классификация ГТС.

1.1.1. ГТС - неотъемлемый фактор машиностроительного производства.

1.1.2. Применение и функциональные свойства ГТС.

1.2. Сравнительный анализ методов повышения эффективности ГТС.

1.2.1. Активация и реновация - резервы повышения качества ГТС.

1.2.2. Основные способы активации и их классификация.

1.2.3. Результативность механо-физической активации.

1.3. Ультразвуковая обработка гидротехнологических сред.

1.3.1. Физические принципы ультразвуковой гидротехнологии.

1.3.2. Возможности ультразвуковой гидротехнологии.

1.3.3. Ультразвуковая обработка смазочно-охлаждающих жидкостей.

1.4. Ультраструйные гидротехнологии.

Цель и постановка задач исследования.

1.4.1. Классификация операционных гидроструйных технологий.

1.4.2. Технология гидроструйного резания материалов.

1.4.3. Технологическое оборудование для гидрорезания.

1.4.4. Особенности и преимущества ультраструйной активации.

1.4.5. Цель и постановка задач исследования.

Глава 2. Методическое обеспечение теоретических и экспериментальных исследований ультраструйной обработки (УСО) ГТС.

2.1. Общий методический план выполнения исследований.

2.1.1. Основные этапы изучения факторов УСО.

2.1.2. Структура теоретических и экспериментальных исследований.,

2.2. Статистическая обработка результатов исследований.

2.3. Особенности применения метода экспертного оценивания.

2.3.1. Решаемые методом экспертного оценивания задачи.

2.3.2. Обеспечение процедуры анкетирования.

2.4. Технологическое обеспечение экспериментальных исследований.

2.4.1. Применяемое гидроструйное оборудование и оснастка.

2.4.2. Методика проведения ультраструйной обработки.

2.5. Оценка трибологических параметров ГТС.

2.6. Диагностическое обеспечение УСО методом акустической эмиссии.

2.6.1. Используемая аппаратура и регистрируемые параметры.

2.6.2. Методика акустико-эмиссионного диагностирования.

Глава 3. Экспертный анализ и теоретическое изучение физико-технологических факторов УСО.

3.1. Оценка физико-технологического подобия УСО другим операционным технологиям.

3.1.1. Анализ комплексного подобия методом экспертных оценок.

3.1.2. Экспертное определение информационно-диагностического подобия.

3.2. Факторы влияния и энергетические превращения при УСО.

3.2.1. Основные физические факторы влияния.

3.2.2. Уравнения энергетического баланса.

3.2.3. Оценка слагаемых энергетического баланса.

4 Стр.

3.3. Вероятностная математическая модель акустического излучения.

3.3.1. Источники акустической эмиссии при УСО.

3.3.2. Вероятностный анализ волновой динамики ультраструй.

3.3.3. Обобщенная модель генерации волн акустической эмиссии.

Глава 4. Имитационное моделирование и экспериментальное изучение факторов УСО.

4.1. Моделирование волновых процессов в зоне обработки методом Монте-Карло.

4.1.1. Особенности процедуры имитационного моделирования.

4.1.2. Результаты имитационного моделирования и их анализ.

4.2. Анализ волновой динамики УСО методом акустической эмиссии.

4.2.1. Оценка информативности волновых параметров обработки.

4.2.2. Влияние давления истечения струи на параметры акустической эмиссии.

4.3. Влияние ультраструйной активации на функциональное действие и эксплуатационные свойства ГТС.

4.3.1. Изменение физико-химических свойств ГТС.

4.3.2. Ультраструйное диспергирование масляных эмульсий.

4.3.3. Трибологические свойства ГТС.

4.4. Влияние УСО на микробиологические свойства ГТС.

4.4.1. Стерилизующий эффект УСО.

4.4.2. Бактериальные свойства обработанной воды.

Глава 5. Практическое применение результатов исследований и перспективы развития ультраструйной технологии.

5.1. Опытно-лабораторная апробация ультраструйной обработки промышленных ГТС.

5.1.1. Повышение трибологических свойств СОЖ.

5.1.2. Ультраструйная утилизация жидкофазных промышленных отходов.

5.1.3. Влияние УСО на биологическую активность воды.

5.1.4. Медико-фармацевтические аспекты УСО.

5.2. Рекомендации по применению УСТ в промышленном производстве, перспективы развития.

5.2.1. Рациональная область использования УСО.

5.2.2. Технологические рекомендации по применению УСО.

5.2.3. Возможное расширение области практических

Неотъемлемым фактором машиностроительного производства является широкое использование гидротехнологических сред (ГТС), повышение потребительских свойств которых является важной хозяйственной проблемой. В последние годы, наряду с развитием традиционных способов повышения эксплуатационных параметров ГТС, таких как целенаправленное изменение их химического состава, физических характеристик и др., все большее внимание исследователей привлекают различные энерго-физические методы воздействия на жидкофазные среды. К числу этих методов следует отнести: ультразвуковую обработку жидкостей, воздействие электромагнитным излучением (СВЧ, лазер), магнитными полями, электрогидравлическим разрядом и т.д.

В МГТУ им. Н.Э. Баумана в середине 90-х годов прошлого века была показана принципиальная возможность изменения свойств ГТС в результате их сверхзвуковой струйной обработки. Суть данного метода состоит в следующем. Обрабатываемую жидкость сжимают до сверхвысоких давлений (-300 МПа) и продавливают через специально спрофилированное сопло малого диаметра (0,1-0,2 мм). Образующуюся на выходе из сопла сверхзвуковую (-800 м/с) компактную струю жидкости направляют на преграду (мишень) из износостойкого материала. В результате такого ударно-динамического воздействия на жидкость она изменяет свои свойства. Однако, по объективным технико-экономическим причинам, до последнего времени целенаправленные исследования в этом направлении не проводились.

Необходимо отметить, что технической основой данной ультраструйной обработки (УСО) жидкофазных сред является известная и интенсивно развивающаяся гидротехнология жидкостного и абразивно-жидкостного резания. Однако принципиальное отличие состоит в том, что если при традиционном гидрорезании ультраструя жидкости играет роль режущего инструмента, то в рассматриваемой ультраструйной технологии (УСТ) жидкость представляет собой обрабатываемый материал, подвергаемый специфическому комбинированному физико-технологическому воздействию: сжатию, резкому ускорению в струеформирующем сопле, сверхинтенсивному ударно-динамическому торможению о мишень. При осуществлении УСТ протекают процессы диспергирования (спрееобразования) обрабатываемой жидкости, её интенсивное газонасыщение в мелкодисперсном состоянии и микролегирование частицами износа материала мишени. Причем, эти процессы реализуются на фоне относительно невысокого (50-70 °С) гидротермического фактора воздействия, обусловленного превращением при ударе о мишень части кинетической энергии струи жидкости в ее тепловую энергию.

В данном диссертационном исследовании под УСТ понимается физико-техническая операционная технология, при реализации которой в качестве основного рабочего элемента используется компактная высокоэнергетическая струя жидкости (ультраструя). Кинетической энергии ультраструи (УС) достаточно для целенаправленного изменения параметров состояния, определяющих потребительские и функциональные свойства обрабатываемого материала - рабочей гидротехнологической среды.

Наиболее близкими физико-технологическими аналогами УСТ являются известные гидротехнологии по ультразвуковой и кавитационной обработке жидкостей, а также технология обработки жидкостей путем их капельной подачи на быстровращающийся барабан. Однако по производительности обработки и интенсивности воздействия на обрабатываемую жидкость эти технологии во многом уступают УСТ. Поэтому исследования, направленные на комплексное изучение возможностей УСТ обработки жидкостей и раскрытие ее инновационно-технологического потенциала представляют актуальную научно-практическую задачу, имеющую важное значение для различных отраслей промышленности, в первую очередь машиностроительного профиля.

Научная новизна данной диссертационной работы состоит в доказательстве гипотезы о том, что доминирующим физико-технологическим фактором УСО гидротехнологических сред, определяющим ее эффективность, является мощное акустическое излучение, генерируемое зоной удара струи жидкости о мишень. Данное утверждение получено на основе комплексного анализа физико-энергетической специфики ультраструйного воздействия на жидкофазные среды и связано с изучением влияния режимов УСО на функционально-технологические параметры ГТС.

При выполнении исследований были получены следующие основные теоретические и экспериментальные результаты.

1. На базе анализа совокупности поэтапных энергетических превращений при УСО показано, что доминирующим физико-технологическим фактором влияния на свойства обрабатываемых жидкостей является широкополосное высокочастотное (до 1 МГц) акустическое излучение (АИ), генерируемое зоной удара струи о мишень. Причем относительная величина энергоемкости АИ в общем энергетическом балансе УСО возрастает при увеличении кинетической энергии струи.

2. Разработана вероятностная модель связи энергетических характеристик АИ с основным технологическим параметром УСО - скоростью струи обрабатываемой жидкости. Аналитическим расчетом, имитационным моделированием и экспериментально, методом акустической эмиссии (АЭ), доказано, что зависимость параметров АИ от скорости удара струи жидкости о мишень в рабочем диапазоне от 500 до 800 м/с имеет экспоненциальный характер.

3. Экспериментально установлено, что в результате ультраструйной обработки различных ГТС при рабочих давлениях 150-300 МПа имеет место существенное изменение их функциональных параметров и потребительских свойств. В частности, наблюдается повышение трибологических характеристик маслосодержащих эмульсий более чем на 30%, увеличение степени их эмульгированности, и происходит обеззараживание бактериально загрязненных ГТС.

Помимо этого, признаками научной новизны данной диссертационной работы обладает критерий оценки физико-технологического подобия операций. Его применение позволило установить близкое соответствие между факторами воздействия на ГТС при их ультраструйной и ультразвуковой обработке.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Используя инверсию технологических понятий: режущий инструмент -обрабатываемый материал показано, что сверхзвуковую струю жидкости можно рассматривать не только как режущий инструмент при гидрорезании материалов, но и как специфический обрабатываемый материал -гидротехнологическую среду, подвергаемую ультраструйной активации.

2. Физико-техническую основу ультраструйной обработки (УСО) гидротехнологических сред составляет сжатие обрабатываемой жидкости до сверхвысоких давлений (до 150-300 МПа), продавливание ее через специально спрофилированное сопло малого диаметра (0,1-0,2 мм), и дальнейшее ударно-динамическое торможение сформированной сверхзвуковой (-800 м/с) компактной струи жидкости о преграду (мишень) из износостойкого материала. При этом технологическое обеспечение УСО во многом аналогично технической базе гидрорезания листовых материалов.

3. Для прогнозирования результативности изучаемой операционной технологии, в частности активации ГТС путем их УСО предложен комплексный физико-технологический критерий оценки ее подобия одному из известных методов обработки. Критерий определяется как результат аддитивного суммирования с соответствующими весовыми коэффициентами физических и технологических параметров, характеризующих особенности сравниваемых методов обработки. На основе данного критерия, методом экспертных оценок, установлено, что исследуемая технология УСО по факторам воздействия на обрабатываемую ГТС наиболее близка к их известной ультразвуковой активации.

4. Анализ особенностей информационно-диагностического обеспечения исследований на примере типовых способов формообразования показал достаточно близкое соответствие между динамическими характеристиками ультраструйного и ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал. Это позволило использовать имеющуюся методическую базу исследований для анализа УСО, в частности методом акустической эмиссии.

5. Показан поэтапный, параллельно-последовательный характер превращения кинетической энергии струи в другие виды энергии в зоне ее воздействия на твердотельную мишень. Выделено пять основных областей энергетических превращений в зоне обработки ГТС и предложена обобщенная структурная схема их взаимодействия. На этой базе проанализированы особенности энергетических превращений и выделена роль ударно-волновой энергии в виде акустического излучения, как доминирующего фактора активации ГТС при ультраструйной обработке.

6. Разработана вероятностная модель генерации волн упругой деформации -волн акустической эмиссии в зоне активации ГТС и получена аналитическая экспоненциальная зависимость их энергии от скорости струи. Имитационным моделированием методом Монте-Карло и прямыми экспериментами методом АЭ показано, что данная зависимость справедлива в исследуемом диапазоне скоростей обработки (-500-800 м/с).

7. Сравнительными экспериментами доказано, что доминирующим физико-технологическим фактором УСО, приводящим к активации ГТС, является ударно-волновое воздействие на них в широком диапазоне частот. Методом АЭ показано, что верхняя граница динамического возмущения зоны активации достигает 1,0 МГц при рабочем давлении истечения струи (-300 МПа).

8. В результате экспериментальных исследований функциональных возможностей УСО установлено повышение трибологических характеристик маслосодержащих эмульсий (на 30%), относительное увеличение степени их эмульгированности (~3 раза), практически полная стерилизация ГТС, снижение бактериальной загрязненности отработанных эмульсий не менее чем в 10 раз. Полученные данные полностью коррелируют с функциональными возможностями известной ультразвуковой активацией СОЖ.

9. Предлагаемый способ ультраструйной активации гидротехнологических сред прошел апробацию в механообрабатывающем производстве ОАО «Национальный институт авиационных технологий». Проведенные испытания показали практическое значение результатов исследований и подтвердили возможность использования активированных ультраструйным способом СОЖ в механообрабатывающем производстве предприятий машиностроительного профиля.

10.Даны рекомендации по ультраструйной активации гидротехнологических сред. Намечены перспективы развития ультраструйной технологии и предложен способ высокопроизводительной роторно-струйной обработки ГТС, который имеет существенные технико-экономические преимущества по сравнению с традиционным гидроструйным технологическим оборудованием.

176

1. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.

2. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, износ и разрушение инструментов. М.: Машиностроение, 1992. - 270 с.

3. Технологические свойства новых СОЖ для обработки металлов резанием / Под ред. М.И. Клушина. -М.: Машиностроение, 1979. 315 с.

4. Годлевский В.А. Повышение эффективности и качества обработки металлов резанием путем управления смазочным действием СОТС: Дис. . докт. техн. наук. Иваново, 1995. - 556 с.

5. Лобанцова B.C. Повышение производительности обработки и качества обработанных поверхностей труднообрабатываемых материалов за счет применения СОЖ с трибоактивными присадками: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1989. - 16 с.

6. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1993. - 160 с.

7. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резание: Справочник / Под общ. ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1995. - 496 с.

8. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985.-65 с.

9. Овсепян Г.С. Повышение эффективности воздействия технологических сред наложением ультразвуковых колебаний при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов: Дис. . канд. техн. наук. -М., 1988. -184 с.

10. Ю.Савельева Н.В. Разработка ресурсосберегающей технологии изготовления металлических деталей, совмещающей операции металлообработки и консервации: Дис. . канд. техн. наук. Уфа, 2004. - 196 с.

11. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / J1.B. Худобин, А.П. Бабичев, Е.М. Булыжев и др. / Под общ. ред. JI.B. Худобина. М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.

12. СВЧ стерилизация жидких сред / С.И. Климарев, А.Ф. Королев, В.А. Полежаев и др. М., 1998. - Вып. 10. - №19/1998. - С. 4-14 (Препринт физического факультета МГУ. Физическая гидродинамика).

13. Н.Бердичевский Е.Г. Интенсификация обработки резанием термомеханическими способами и активацией технологических средств. -М.: НИИмаш, 1982.-56 с.

14. Wood R.W., Loomis A.L. The physical and biological effects of high frequency sour waves of great intensity // Phil. Mag. 1927. - V. 4, № 22. - P. 417-436.

15. Борисенко А.И. Газовая динамика двигателей. М.: Сборангиз, 1962. -794 с.

16. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. - 688 с.

17. RayIeigh, Lord (Strutt J. W.), On the Pressure Developed in a Liquid During the Collapse of a Spherical Cavity, Phil. Mag., 34, 94-98 (1917).

18. Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1970. - 688 с.

19. Применение УЗ в медицине. Физические основы: Пер. с англ. / Под ред. К. Хилла. М.: Мир, 1989. - 567 с.

20. WeissIer A. Sonochemistry. The production of chemical changes with sound waves // JASA. 1953. - V. 25. - P. 651-652.21 .Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985.-304 с.

21. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М.: Физматгиз, 1963. - 420 с.

22. Худобин Л.В., Котельников В.И. Исследование механизма и эффективности термической, ультразвуковой и световой активациисмазочно-охлаждающих жидкостей // Вопросы обработки металлов резанием. Иваново: ИЭИ, 1975. - С. 17-26.

23. Булыжев Е.М. Худобин JI.B. Ресурсосберегающее применение смазочно-охлаждающих жидкостей при металлообработке. М.: Машиностроение, 2004. - 352 с.

24. Miller G.E. Special Theory of Ultrasonic Mashining // J. Appl. Phys. 1957. -V. 28, №2.-P. 149.

25. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И.П. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.

26. Патент Украины № 7485. Способ распыления жидкости и других жидких веществ и устройство для его реализации / С.А. Сорока, Б.П. Сорока // Б.И. 1995. -№ 3.

27. Mason T.J. Chemistry with ultrasound, CRAC V. 28, Elsevier Applied Science, 1990.-231 p.

28. Abramov O.V. High intensity ultrasonics: Theory and industrial applications, Gordon and Breach Science Publisher, London, 1999. 684 p.

29. Хорбенко И.Г. Ультразвук в машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1974. - 280 с.

30. Дьяченко П.Е., Аверьянова В.Г. Исследование диспергирования тел при воздействии ультразвука // Трение и износ в машиностроении: Сб. АН СССР. 1987. - № 6. - С. 85-96.

31. Troeger G. Anwendung von Ultra-schall auf dem Lackgebiet // Fette und Seifen. 1950. - Jg. 52, Nr. 2. - S. 115-120.

32. Сабельников B.B., Лощинов В.И., Сабельникова T.M. Ультразвуковая технология бактерицидной обработки инфицированных ран: Аналитический обзор. М., 1998. - 29 с.

33. Патент РФ № 2082467. Способ ультразвуковой обработки инфицированных ран и устройство для его осуществления / В.В. Сабельников, В.И. Лощинов, Т.М. Сабельникова// 1997.

34. А.С. 710573 (СССР). Способ деэмульсации нефти / Ш.Н. Алиев, В.Р. Тронов, М.Д. Насиров и др. // Б.И. 1980. - № 3.

35. Гидрорезание биологических тканей / В.В. Розанов, Ю.И. Курдяшов, Н.Н. Сысоев, С.К. Сальников. М.: НЭЦВ ФИПТ, 1999. - 187 с.

36. Гидрорезание судостроительных материалов / Р.А. Тихомиров, В.Ф. Бабанин, Е.Н. Петухов и др. JL: Судостроение, 1987. - 164 с.

37. Тихомиров Р.А., Гуенко B.C. Гидрорезание неметаллических материалов. -К.: Техника, 1984.-150 с.

38. Summers D.A. Waterjetting Technology. 1st edition E&FN SPON London, 1995.-882 p.

39. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. - 343 с.

40. Расчет и проектирование гидромеханических исполнительных органов проходческих комбайнов / Н.М. Качурин, В.А. Бреннер, А.Б. Жабин и др. М.: Изд-во МГГУ, 2003. - 293 с.

41. Гидроабразивное резание горных пород / В.А. Бреннер, А.Б. Жабин, А.Е. Пушкарев, М.М. Щеголевский. М.: Изд-во МГГУ, 2003. - 279 с.

42. Разрушение материалов тонкими жидкостными струями высокого давления / А.А. Семерчан, Н.Н. Кузин, Г.И. Кузнецов и др. // Итоги науки и техники Т. 12. - М.: ВИНИТИ, 1976. - С. 86-207.

43. Шаримов B.C. Гидравлическое резание природного камня тонкими струями высокой скорости // Тр. ин-та / Институт горного дела им. Скочинского. 1963. - С. 84-86.

44. Тихомиров Р. А. Механическая обработка пластмасс. Л.: Машиностроение, 1975. - 206 с.

45. Тихомиров Р.А. Применение жидкостной струи для резания пластиков // Пластмассы. 1974. - № 4. - С. 47-49.

46. Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горного массива. -М.: Наука, 1979. 174 с.

47. Hashish М. Cutting with high-pressure abrasive suspension jets // Proc. 6th Amer. Water Jet Conf. St. Louis, 1991. - P. 439-455.

48. Hashish M. A modeling study of metal cutting with abrasive waterjets // Transaction of the ASME: Journal of engineering Materials and Technology. -1984. Vol. 106. - № 1. - P. 88-100.

49. Hautin E.F., Erdmarm-Jeshitser F., Louis H. Advendung von flussigkeitsshag // Metal. 1995. - Vol. 27. -№ 1. - P. 4-10.

50. Liquid cutting of hard materials. U.S. Patent No. 2 985050 MKU 83-58 / Schwacha B.C.-1961.

51. Momber A.W., Kovacevic R. Principles of Abrasive Waterjet Machining. -Springer Verlag Berlin, 1998. 394 p.

52. Guo N.S., Louis H., Meier G. Abrasive waterjet cutting methods to calculate cutting performance and cutting efficiency // Geomechanics. - 1994. - P. 291299.

53. Labus T.J. Fluid jet technology fundamentals and applications a short course: 5th Amer. Water Jet Conf. - Toronto, Canada, 1989. - P. 145-168.

54. Harris I.D. Abrasive water jet cutting and its applications at the Welding Institute // Welding Institute Research Bulletin. 1988. - Vol. 29. - P. 42-49.

55. Никонов Г.П., Хныкин В.Ф. Гидравлические разрушения угля и пород. -М.: Наука, 1968.-253 с.

56. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. М.: ГНТИМЛ, 1960. - 198 с.

57. Кузьмин Р.А. Разработка и исследование процесса гидрорезания материалов струями жидкости с добавками водорастворимых полимеров: Дис. . канд. техн. наук. Владимир, 2003. - 174 с.

58. Ударные и детонационные волны. Методы исследования / И.Ф. Кобылкин, В.В. Селиванов, B.C. Соловьев, Н.Н. Сысоев. 2-е изд. - М.: Физматлит, 2004. - 376 с.

59. Патент РФ № 2027186. Способ активации смазочно-охлаждающей жидкости / А.А. Барзов, А.А. Вдовин, А.В. Кибальченко и др. // 1995.

60. Патент РФ № 2031847. Способ обработки воды / А.А. Барзов, А.А. Вдовин, А.В. Кибальченко и др. // 1995.

61. Диагностическое обеспечение ультраструйной технологии обработки материалов и жидкостей методом акустической эмиссии / А.А. Барзов, B.C. Пузаков, К.Е. Сидельников, В.Н. Харитонов // Справочник. Инженерный журнал. 2004. - № 8. - С. 20-24.

62. А.С. 1722800 (СССР). Способ диагностики процесса струйной обработки / А.А. Барзов, А.А. Вдовин, А.В. Кибальченко и др. //1991.

63. Барзов А.А., Гуревский А.В. Диагностика и оптимизация ультразвуковой обработки методом акустической эмиссии // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2004. - № 8. - С. 62-66.

64. Барзов А.А. Эмиссионная технологическая диагностика. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2005. - 384 с.

65. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Уч. для студентов вузов. 9-е изд., стер. - М.: Академия, 2003. - 576 с.

66. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов. 10-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2004. - 479 с.

67. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистики: Учеб. пособие для студентов вузов. 8-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2003. - 405 с.

68. Статистика: Уч. пос. / Л.П. Харченко, В.Г. Долженкова, В.Г. Ионин и др.; под ред. В.Г. Ионина. -2-е изд., перераб. и доп. М.: ИНФРМА-М, 2003. -384 с.

69. Луценко А.Е., Галиновский А.Л., Пшеничников Э.Ю. Использование теории принятия решений при оценке эффективности проектов НИР // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. 2002. - № 1.-С. 18-21.

70. Экспертные оценки в квалиметрии машиностроения / P.M. Хвастунов, О.И. Ягелло, В.М. Корнеева, М.П. Поликарпов. М.: Национальный институт нефти и газа, 2004. - 142 с.

71. Гаврилов С.А. Повышение эффективности технологических операций изготовления и контроля деталей с учетом направлений их обработки и эксплуатации: Дис. канд. техн. наук. -М., 1993. -222 с.

72. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -232 с.

73. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. - 831 с.

74. Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды: Методические указания. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2001.-42 с.

75. Баранов В.М. Испытания и контроль качества материалов и конструкций: Учеб. пособие / В.М. Баранов, A.M. Карасевич, Г.А. Сарычев. М.: Высш. школа, 2004. - 360 с.

76. Акустическая эмиссия при трении / В.М. Баранов, Е.М. Кудрявцев, Г.А. Сарычев, В.М. Щавелин. М.: Энергоатомиздат, 1998 - 256 с.

77. Технологические аспекты конверсии машиностроительного производства // А.С. Васильев, С.А. Васин, A.M. Дальский, А.И. Кондаков / Под ред. А.И. Кондакова. М. - Тула: ТулГУ, 2003. - 271 с.

78. Кондаков А.И. Применение подобия технологических решения при их автоматизированной поддержке // Известия вузов. Машиностроение. -1999.-№2-3. -С. 72-77.

79. Подураев В.Н., Барзов А.А., Горелов В.А. Технологическая диагностика резания методом акустической эмиссии. М: Машиностроение, 1988. - 56 с.

80. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса / В.М. Баранов, А.И. Гриценко, A.M. Карасевич и др. М.: Наука, 1998. - 304 с.

81. Гуревский А.В. Экспресс-определение рациональных динамических условий и режимов ультразвуковой абразивной обработки методом акустической эмиссии: Дис. канд. техн. наук. Москва, 2006. - 186 с.

82. Барзов А.А. Технологическая диагностика в информационном обеспечении САПР. М: Машиностроение, 1991. - 52 с.

83. Подураев В.Н., Барзов А.А. Исследование нестационарной механики резания на основе анализа динамических явлений // Повышение качества и эффективности прогрессивных технологических процессов машиностроения: Труды МВТУ. М., 1982. - № 384. - С. 45-54.

84. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. -3-е изд., перераб. В 2 т. Т. 1. -М.: Физматлит, 2002. - 832 с.

85. Струйная интенсификация функциональной активности жидкостей / А.А. Барзов, А.Ф. Королев, B.C. Пузаков и др. М., 2004. - Вып. 18. - № 7. - 13 с. (Препринт физического факультета МГУ. Физическая гидродинамика).

86. У инфицированные методы анализа вод / Под общ. ред. Ю.Ю. Лурье М.: Химия, 1971.-376 с.

87. Природные и синтетические регуляторы онтогенеза растений / В.И. Кефели, П.В. Власов, Л.Д. Прусакова и др. // Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1990.-Т. 7.-С. 26-111.

88. Методические рекомендации по проведению лабораторных испытаний синтетических регуляторов роста растений / Под общ. ред. А.А. Шаповалова. Черкассы, 1990. - 34 с.

89. Алексеев А.Н. Обоснование и конструкторско-технологическая реализация модульного принципа построений операций струйно-динамической промывки деталей в гальваническом производстве: Автореф. дис. докт. техн. наук. Заречный, 2005. - 32 с.

90. Подураев В.Н., Камалов B.C. Физико-химические методы обработки. -М.: Машиностроение, 1973. 346 с.

91. Патент РФ № 2270717. Способ обработки жидкости / К.А. Александров, А.А. Барзов, А.Л. Галиновский и др. // 2004.