автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка научных основ проектирования и промышленное внедрение тепловых энергоприводов импульсных машин для обработки металлов давлением

Державний аерокосм1чний ушверситет ¡м. М. €. Жуковського "ХА1"

ОД

^^ "¿^й^ташев Анвар Юсуфович

УДК 621.983.044 621.7.044

РОЗРОБКА НАУКОВИХ ОСНОВ ПРОЕКТУВАННЯ ТА ПРОМИСЛОВЕ ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕПЛОВИХ ЕНЕРГОПРИВОД1В 1МПУЛЬСНИХ МАШИН ДЛЯ ОБРОБКИ МЕТАЛ1В ТИСКОМ

Спещальшсть 05.03.05 - процеси та машини обробки тиском

Автореферат '

дисертацн на здобутгя наукового ступени доктора техшчних наук

Харю в 2000

Дисертащею е рукопис.

Роботу виконано у Державному аерокоскпчному ушверситст1 iM. М. €. Жуковського "XAI", MinicTepcTBo ocßi™ i науки УкраГни.

Офщшш опоненти:

д. т. н., професор МОВШОВИЧ Олександр Якович,

Державний науково-дослщний шститут технологи машинобудування, заступник директора з НДР; д. т. н., професор РОГАНОВ Лев ЛеонщЬвич,

Донбаська державна машинобудшна академ1я, зав. лаборатор1ею

д. т. н., с. н. с. ЛОБАНОВ Biicrop Костянтинович,

ДП "Завод ¡меш Малишева", зав. лаборатор1ею;

Пров1дна установа:

Донецький науково-дослщний фвико-техшчний ¡нститут ¡м. А. А. Галкша, HAH Укршни. ■

Захист в»дбудеться "23" червня 2000 р. о 1400 год. на засщанш спещалЬованоГ вченоТ ради Д 64.062.04 у Державному аерокоскпчному ушверситет1 im. М. G. Жуковського "XAI", 61070, Харюв, вул. Чкалова, 17.

3 дисертащею можна ознайомитись у бШлютещ Державного аерокоскпчного ушверситету ¡м. М. G. Жуковського "XAI" (XapKie, вул. Чкалова, 17).

Автореферат розклано "22" травня 2000 р.

Вчений секретар

спеицшшованоТ вчено? ради ^—~Кйршлов Г. Л.

Загальна характеристика роботи

Актуалыпсть теми. У зв'язку з неухильним шдвищенням споживання сировини, матер1ашв та енергп одшоо з актуальних техшчних задач сучасносп е розробка та створення ресурсозбер1гаючих технологи! 1 машин з бмьш високим ККД, широкими технолопчними можливостями. До IX числа, зокрема, вщносяться ¡мпульсш методи металообробки. Ц1 методи дозволяють створювати безвиходш технолог!! або ¡стотно знижувати втрати металу при обробць Разом з цим ¡мпульсна металообробка у багатьох випадках забезпечуе зниження витрат енергп та шдвищення якосп одержаних вироб1В. Це визначаеться бшьш високого концентрац!ею енергп, яку можна запасти з технологичною метою, вщсутшстю и витрат на переробку вщходш за рахунок Ух лжв'щацп та зменшення споживання енерпУ, наприклад, при переробщ в!дход1в, що бшьш щшьно упаковань

Одним з напрямюв практичного втшення методу ¡мпульсноУ обробки е машини, джерелом енергм в яких е горючий газ (метан, пропан, природний газ). Ц. машини високопродуктивш, економ1чш, В1др1зняються високою енергоемшстю, компактшстю, малою металоемшстю. Вони прост! в експлуатаци та надшш в роботь Завдяки цим якостям ¡мпульсш машини '(1М) У вщносно короткий перюд знайшли застосування у машинобудшшй та металурпйшй галузях промпсловост1 для виконання операцш р1зання, брикетування, кування, штампування. На В1дмшу в!д обладнання для вибуховоТ та електропдравл1чно1 обробки у цих машинах дшшя на предмет обробки найчастше всього здНкшоеться ударом твердого тша (бойка, ножа, штампа). Особливо ефективним вияпилось використання 1М у лш\ях машин "безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) для розрпання Ух на м1ряш частини та для брикетування стальноТ та кольорово! стружки. 1М е В1тчизняшш винаходом 1 запатентован! у багатьох кра'шах.

Зв'изок роботн з науковнмн програмамн. Незважаючи на ряд виконаних дослщжень та досладно-консгрукторських розробок, 1М недостатньо вивчеш, особливо \'х енергопривщ. Це стосуеться, зокрема, удосконалення методЬ розрахунку енергопривод1в 1М як одного з основних елемент1в, а також оптим1заци енергосилових та ¡нших параметр1в у в1дпов1дносп з призначенням машини. Цю роботу " присвячено виршенню означених задач у зв'язку з виконанням завдання 06.Ш лрограми 0.16.03 ДКНТ СРСР вщ ,12. 12. 1980 р. "Дослщити термодинам1чний цикл, енергетичний \ тепловий баланс приводЬ високошвидмсних машин ¡мпульсного р1зання металу, брикетування стружки та видати методичш матер1али для розробки та освоения обладнання з енерлею до 3000 кДж", завдання 09. ОЗТ программ 0. 72. 06, 03 ДКНТ " СРСР вщ 16. 11. 1985 р. "Створити 1 освогги процес та обладнання ¡мпульсного пакетування стально! стружки з масою пакета 20С кг", а також у вщповщносп з програмамн 5. 42. 02/054-92 ДКНТ УкраГш "Стьорення наукових засад, технолог!й I автоматизованих комплекс» машин ¡мпульсного рпання у линях машин безперервного лиття заготово! 1 прокатних cтaнiв" 1 Мшстерства освгш Укра'ши щодо розробю технолопчних процеслв та обладнання ¡мпульсноУ металообробки Викладене вище тдтверджуе актуальшсть теми дисертацп та розглянути; у шй проблем, а також указуе на прямий зв'язок з загапьнодержавним! профамами.

Мета роботн - розробка наукових основ проектування теплови; енергоприводш для виршення важливо! народногосподарськоТ проблем: створення ресурсозбер^гаючих машин з газо1мпульсним приводом дл здшснення технолопчних процеав рвашш холодного та гарячого прокат) брикетування стружки, штампування та ¡нших процейв обробки метал1 тиском.

Для досягнення цге!' мети у робоп вирнпено так1 задачи

1. На основ! вивчення умов роботн дошдних зразив 1М для рпанн гарячих зпивк1'в у МБЛЗ 1 холодного прокату на м!ряж заготовк!

брикетування стружки та гарячого штампування встановлено вимоги до енергопривод|'в таких машин. У результат! поршняння робочих процеа'в у поршневих двигунах внутршнього згоряння та 1М для обробки метал ¡в тиском виявлено ¡стотш особливост! процессе в енергоприводах 1М. Обгрунтовано напрямки та методи дослщжень.

2. Досл!джено робочий хщ в енергоприводах 1М. Встановлено залежност! швидкост! руху робочих частин (штока, корпуса, клапама загпрного пристрою) та ККД процесу в!д конструктивних 1 керованих параметров (зазор1в, тиску газу у камер!, витрачання, швидкост! вщкриття клапашв). Розроблено дескриптивну математичну модель цього процесу.

3. Визначено критерй" под!бносп енергопривод1в 1М, встановлено Ух прюритети та рацюналып д^апазони вибору, синтезовано оптим1защйну модель енергопрйводу.

4. Експериментально досшджено процес горшия паливноУ сумшп у камерах згоряння 1М. Встановлено залежное™ термодинам1чних величин в!д форми, об'ему камери згоряння та тиску паливноУ сум!цн. Розроблено шляхи ¡нтенсифкацп процесу горшня за допомогою р1зних методш шдпалюваиня та удосконалення конструкщУ приводу для р1зних технолопчних процеспв.

5. Дослщжено процес наповнювання паливною сум^шшю камер згоряння 1М 1 розроблено математичну модель цього процесу, яка враховуе теплообмш сум11ш з! стшками камери. Одержано експериментальне шдтвердження адеТ модель

6. Розроблено науков! основи типового проектування енергопрнпод1в 1М, як1 дозволили спроектувати ряд машин для р1зання сталышх зливк!в у гарячому та холодному станах, брикетування стружки та здшенения ряду ¡нших .технолопчних процеав обробки метал!в тиском. Дослщжено Ух експлуатацшш характеристики. Одержан! результати тдтверджують проект!» показники.

7. На основ! одержаних даних розроблено нов'1 схемш р'ниення енергопривод!в 1М, яю дозволяють модерн!зувати ¡снуюч! паров1трят

ковальсью молоти з метою розширити IX технолопчш можливост1 та ¡стотно збшьшити ККД, реалЬувати процеси гарячого листового штампування, а також уидльнювання шщаних сумшей та ш.

8. Розроблено та до цього часу використовуеться у достдно-промислових умовах ряд 1М. Визначено IX експлуатацшт характеристики, ям у значшй М1р1 зб1гаються з розрахунковими. На основ1 1х оцжки визначено перспективи розширення сфери застосування розроблених е.чергопривод!в !М. Зпжснено техтко-економ1чну оцшку ефективност1 використання розробки, яка дозволяе зробити висновок про можливють ¡стотного зниження ресурсоспоживання у технолопчних процесах, що реаппуються за допомогою 1М.

Наукова новизна дисертацн полягас у розробщ наукових основ проектування енергопривод'ш 1М, яю забезпечують ¡стотне ресурсозбереження у технолопчних процесах рвання металш у гарячому та холодному станах, а також ¡нших процесах обробки тиском.

У межах концептуального вир!шення проблеми одержано нов1 науков1 результата:

- розроблено основи теорн енергоприводш 1М для обробки металш тиском з урахуванням роз'еднання камери згоряння та цшнндра розширення, а також маси робочого тша в них;

- синтезовано математичш мoiдeлi основних процесс в в енергоприводах 1М з камерами згоряння, що обладнаш зашриим пристроем, а також процесу наповнювання таких камер паливною сумшшю з урахуванням теплообмшу м1ж компонентами сум'нш та стшками камери згоряння;

- встановлено критер11 под1бност1 енергопривод1в 1М, ЯК1 враховують сгнввщношення геометримних розм^р^в i мае елемент енергоприводу та параметри паливноУ сум ¡ил, а також умови моделювання енергопривод1в, що дозволяють визначити рацюнальш значения Тх геометричних та ¡нших иараметр1в;

- визначено рац'юнальш сшвв'1дношеш*я геометричних розмф)в камери згоряння, цил'шдра розширення, зашрного пристрою та параметр1в

паливноУ сум¡Ш1 1 на шй основ! розроблено методику проектування енергоприводт з необхщними енерпею та посл'щовшстю робочих ¡мпульав.

Особнстий внесок автора полягае;

- у розробш дескриптивно! модел! енергоприводу 1М;

- синтез! оптимальних моделей, заснованих на критер1ях под!бност1 робочого процесу та наповнювання камери згоряння паливною сум!шшю, а також розробщ способт та пристроУв для ¡нтенсифжацц процес1в запалювання та згоряння;

- розробщ методик проведения експериментальних дослщжень, проектуванн! енергопривод1в та дослщно-промисловому опрацюванш р*1зних технолопчних пристроГв;

- створенш нових технолопчних р'пиень схем енергопривод1в 1М, Ух вузл1в та низки технолопчних процес'т.

Практична значуиисть результат!в доатджень полягае у створенн! га впровадженж у виробництво 1М для безв1дходного рпання металу та реаш'заци ¡нших енергозбер!гаючих технолопй. У межах цього:

- розроблено та впроваджено у виробництво ыов1 конструкшУ' енергопривод!в 1М для безвдаодного р1зання металу у холодному та гарячому станах, брикетування стружки з чорних 1 кольорових сплав'|в;

- знайдено нов! конструктивн! ршення при модершзаци ¡снуючих ! створенш нових високоефективних машин для р!зання, кування, штампування ! утил!заци вшходш виробництва, а також машин особливо великих енерпй для р1зання сляб1В (блюм'ш) у л!шях МБЛЗ;

- розроблено методики експериментальних дослщжень процеав наповнювання паливною сумшшю 1УУ горшня у камерах згоряння 1М, а також-Ух робочого ходу. Методики засновано на використанн! сучасного обладнання для реесграц» параметров, що швидко зм!июються, орипнальних датчикш та обробки результате на ЕОМ.

Визначешсть одержаних результапв пщтверджено використанням сучасного математичного апарата наукових досл1джень, експериментами

та практичними результатами, одержаними в пронеси впровадження у дослщно-промислове виробництво, а також пор!внянням з вщомими теоретичними ршеннями.

Апробащя роботи. Основш науков1 та' прикладш результата було докладено та обговорено на всесоюзних науково-техшчних конференщях "Дослщження ¡мпульсних джерел енерш у промисловосп" в Харков1 у 1985-1990р р.; всесоюзшн науково-техшчнШ конференцн "Удосконалення ковальсько-штампувального обладнання ударно!' дп та створення комплексов гарячого штампування" в 1жевську, 1982 р.; науково-техшчшй конференцп "Високошвидюсне об'смне штампування" у Новосиб1рську, .1983 р., всесоюзной науково-техшчшй конференцп "Удосконалення ковальсько-штампувального обладнання ударно! дн" у Запор!жж1, 1985 р.; всесоюзнш науково-техшчшй конференцп "Пневматичш системи" у Тул1, 1986 р.; н.ауково-техшчному семшар! "Прогресивш технолопчш процеси, обладнання та засоби автоматизацм листового та гарячого об'емного штампування" у Москву 1991р., науково-техшчних конференциях професорсько-викпадацького складу, наукових прашвниюв та асшрант1в Харк'тського ав'шцшного ¡нституту ¡м. М. С. Жуковського, 1980-1992 рр.; науково-техшчних семшарах кафедри "Технолопя л!такобудування" Хармвського автцжнОго ¡нституту ¡м. М. С Жуковського, 1980-1996 рр.;. науково-техшчшй конференцн Карачасво-Черкеського • технологичного ¡нституту, 1997р.; загальноукра'шськш науково-техшчшй конференцп "Перспективи. технолопй та обладнання обробки тиском у машинобудуванш та металурпУ", Краматорськ, 2000 р'.

Реал1зац1я роботи. Результата роботи використано при розробщ та модершзацп машин ¡мпульсного брикетування, р1зання сталевих заготовок. Машини . впроваджено на заводах: Шепайському металурпйному "Сарканайс Металургс", Волгоградському тракторному, Бежицькому сталеливарному, Новокраматорському машинобудшному, Руставському та Мопдавському металурпйннх.

Пу€л1кацм. Основний змют роботи викладено у 19 статгях, у тому

числ1 - 6 без ствавторт. На розробки, яю виконано у процесс робота, одержано 32 авторських свщоцтва.

Структура та об'см роботн. Дисертащя складасться з вступу., семи роздшв, висновку, списку лггератури. Змгст викладено на 300 сторшках машинописного тексту, включаючи 139 рисунков, 23 таблиш » список використаних джерел з 148 найменувань.

Основннн змкт роботи

У встуш обфунтовано актуальшсть роботн, показано зв'язки розроблено! теми з державними профамамн, сформульовано мету та задач1 цосл!дження, викладено сутшсть нових наукових результат та Тх ирактичну значуинсть, а також описано апробащ'ю матер1ал1в дисертацн та эеалЬащю результате.

Визначено великий внесок у розвиток теорп та практики ¡мпульсних процеЫв металообробки Ю. М. Алексеева, О. Д. Антоненкова, К. М. Вогоявленського, В. К. Борисевича, А. I. Гороховина, А. А. Дерибаса, А. I. Ммша, В. Г. Кононенка, Г. П. Кузнецова, Р. В. ГПхтовшкрва, С. О. Попова, Э. В. Попова, С. М. Поляка та ¡и.

У першому роздии наведено короткий огляд конструкцш та гехнолопчних процессе, ям ре&туються за Тх допомогою. Показано, що у тершу че'ргу знайшли застосування машини ¡мпульсного рЬання (М1Р), як «йбшьш затребуваш при рЬанш гарячого металу в установках МБЛЗ, >рикетування стружки. У таких машинах робочий орган розганяеться пщ нею продуктт згоряння, що розширюються, а технолопчне зусилля фикладаеться до предмету обробки ударом твердого тша, яким може бути >ойок, .штамп, шж або ¡нший шструмент.

Показано переваги цих машин при операциях роздмяння заготовок з арячого або холодного металу, упакування стружки з чорних 1 кольорових леташв.

При огляд! теоретично! бази робге щодо створення 1М показано, що

основш дослщження було спрямовано на визначення необхшшх технолопчних зусиль 1 форми ¡нструмеапв, а також застосування теорм поршневих двигушв внутршнього згоряння для розрахунку енергоприводу 1М.

Показано, що енергопривщ 1М значно в1др1зняеться вщ традищйних поршневих двигушв як конструктивно, так ! за принципом да. Основна конструктивна вщмша полягае у наявност1 в енергопривод! 1М запорного пристрою, який забезпечуе апершдичшсть 1 можливкть реалтцп специфичного циклу, а також у роз'еднатп камери згоряння та цилшдра розширення. Зроблено висновок про те, що щ принципов! вщмши робочого процесу повинш бути вщображеш у методиках розрахунку.

Проанашзовано проблеми енерго- та ресурсозбереження при роздшянш металу на м1ряш заготовки у р1зномаштних технолопчних процесах металургп та машинобудування. Виявлено об'еми витрат металу 1 енерги при цих переробках I пов'язаш з цим витрати народного господарства, у тому чиош на усунення еколопчного забруднення. Безповоротш втрати металу при вогневому р1занш зливк|в у лшях МБЛЗ слябових перер1з1в можуть складати 1...2 % вщ маси плавки, а др1бних I середшх перерЫв - 0,55...0,9%. Велика юльюсть утворюваних газопод1бних продуктов горшня та окалини ¡стотно попршують еколопчне оточення в зон! МБЛЗ. Застосування машин ¡мпульсного р1зання виключае щ втрати й пщвшцуе вихщ придатяого металу. Так, в умовах металурпйного заводу "Сарканайс Металургс" це забезпечило зростання випуску металу майже на 10000 т/р1к, л'1Кв1дувало необхщшсть використання кисню у ктькост! 168000 м3/р'1к, природного газу - 30 000 м3/р'ж.

1ншим джерелом. економи металу е зменшення втрат металево1 стружки при н збер^ганш, транспортуванш та переплавщ. Швидмсть окиснення нешдготовленоУ стружки з алюмппю складае 3%, з1 сташ - 15%, а брикетовано!' стально/ стружки - не бшыпе шж 1,5% на рж. При транспортуванш губиться до 10-15% стружки, надмфно знижусться

ефектившсть транспортних засоб!в за рахунок мало'1 об'емноГ ипльност! стружки. При переплавлянш такоТ стружки вигар металу на 2-3% б1льше шж при переробщ брикетсв. Тобто брикетування стружки дозволяе на 2025% зменшити а втрати та заощадити велику юлькють металу.

У висновку обгрунтовано виб1р напрямку дослщжень, спрямованих на досягнення поставлено'1 мети, наведено методи вирщення таких задач у сучасних умовах. Враховуючи викладене вище, сформульовано мету та задач1 дослщжень.

У другому роздЫ виконано дослщження робочого ходу енергопривод1в 1М. 1х узагальнеш схеми показано на рис. 1.

Бшыш'сть 1М працюе так. Паливна сумш (горючий газ I пов1тря) подають П1Д тиском до камери згоряння 4. Зашрний присцмй 5 герметизуе порожнину камери. ГНсля тдпалювання сумши та и згоряння клапан зашрного пристронз вщкриваеться 1 гарячий газ шд тиском виходить до цилшдра розширення 3.

Ри<м 1. Розрахункова схема снергоприаоду з осьовим (а) та боковин (б) розташуванням зашрного пристрою: 1 - иггок; 2 - корпус;.3 - цилшдр розширення; 4 - камера згоряння; 5 -зашрний пристрШ; б - клапан зашрного пристрою; 7,8 - пдравл|'чна та повггряна порожнинн зашрного пристрою; 9 - гидроакумулятор; 10 - поршень; 11, 12 - трубопровода, 13 - ресивер; Г,, {у - диференщалша та ущшыновальна поверхш клапана; А - цилшдричний виступ клапана

ГОд тиском газу шток 1 розганяеться в осьовому напрямку 1 у визначений момент Д1е на предмет обробки (на рис. 1 не показано).

Швидюсть газу у камер! згоряння та цйлшдр1 розширення сум1рна з1 швидшстю штока, яка становить 10...30 м/с, тобто суттево менша швидкост! звуку в гаи. Тому кшетичною енерпею руху газу в камер! згоряння та цилшдр! розширення можна знехтувати. У процес! розгону шток 1 корпус набувають певноТ кшетичноГ енерги 1 тмыси наприюнц! ходу д!ють на предмет обробки, витрачаючи заощаджену енерлю. Тому реакщю предмета обробки на процес можна не враховувати.

Прийнято спрощену епюру розподшення тиску в зон! перепускного отвору камери згоряння. Вважають, що тиск газу на диференщальну ! ущшьнювальну поверхн! клапана дор1внюе тиску в камер! згоряння, а тиск на торець.клапана - тиску в цилшдр1 розширення. Об'ем, що звшьнюеться за цими поверхнями, приеднуеться до об'ему камери згоряння, а об'ем, що звшьнюеться за торцем. клапана, - до об'ему цшпвдра розширення. Кр1м названих припущень прийнято ще так-!:

- газ, що використовуеться як робоче т1ло, е ¡деальним;

- газ у камер! згоряння та цшиндр1 розширення знаходиться у спокоТ.

• Для опису робочого ходу мають бути записан! р!вняння динамки для штока, корпуса та клапана:

^ = -Ра)-¡т, -(1-ЛЪ,]; (1)

ОТ Ш] • *

^Г = + Р1('<> + + + + (2,

(4) .(5) ^ = (6)

де V/), W2, V/} - швидкосп штока, корпуса та клапана вщпов'щно; Х|,

Х2, Х3 - перемпцення цих же елемент; Ш|, гп2, т3 - маси цих елемеипв; ^

- площина прохщного перср1зу перепускного отвору камери згоряння; Т2 -площина поперечного перерЬу цилшдра розширення; - площина диференшальноУ поверхш клапана; - площина проекцн уцильшовально1 поверхш; - площина торцевоТ поверхш клапана, на яку д-1е р1дина; Гп -площина торцево'1 поверхш клапана, на яку Д1е повпря з порожнини 8; Р| -тиск газу в камер1 згоряння; Р2 - тиск газу в цилшдр1 розширення; Ра - тиск оточуючоУ сфери; Рп - тиск пов^тря у порожниш 8; РР - тиск р*1дини. у

порожниш 1; РТ| - сила тертя м!ж штоком 1 корпусом; Рт2- сила тертя М1Ж корпусом I зовшшньою його опорою; Ип - зусилля, що розвивае пристрп! пружноТ тдвюки корпуса; g - прискорення вЬьного падшня; ] -коефвдент, що враховуе розташування поздовжньоТ оа 1М.

Параметри газу у камер'1 згоряння та цилшдр! розширення при робочому х6д'| визначають безперервним змпнованням маси газу, 1 не змшювання шдлягае законом1рностям термодинамш! тша змшно'/ маси:

сМ V сИ " " в в к-1 сН' '

4

ат п-1 т с/р <§ + (пп-ки)вп

——- == —— — ——-; $)п = к-(к-1-, (9)

де V - об'ем робочого простору; Р IТ - тиск 1 температура газу; -кшьисть теплота, тдведеноТ до газу; вц , йц - секундш приплив Гвитрата газу; Пп, Пв -питом1 приплив I витрата енерпТ; к - показник ад1абати; п — показчик термодинам1Чного процесу; Ь - робота, що зд^снюеться газом; и

- питома внутр|'шня енерпя.

При використанш р!внянь (7-9) припущено, що газ до камери згоряння не надходить, а вит1кае з неТ до цилиндра розширення. Иого питома енерпя визначаеться питомою ентальшего газу в камера а питома енерпя газу, що внпкае з цилшдра, дор1внюе питомш ентальпи газу в щшндрь

Робота, яку виконуе газ у робочому об'ем! приводу, дор1внюе робот! перем1щеиня штока та клапана зашрного пристрою вщносно корпуса. При цьому рщина та пов'пря з порожнин зашрного пристрою витискуеться В1ДП0В1ДН0 до акумулятора 9 1 ресивера 13 (див. рис. 1).

На основ! цих М1ркувань з р1вняння (7) одержано формули, що описують змшення тиску в камер! згоряння Р(, цшиндр! розширення Рг та повггряшй порожнин! зашрного пристрою Рз: аР1 ■ -ку

Л Vк+Sк(fg+fy) (¡Р2 к2

КГГ,С + Р^/^'д +(у)- (Ю)

Л V0+f2S + f1SK к2-1 сК}2

[/гтЯг71в-/?гГ2Св -Р2{124/ + +

к2 Л 6РП _ • кп

7; (И)

(ЬРпМк-КрТпвв), (12)

«Я ГП(1*„-3КУ $ = Х1-Х2, И^И^-И^, (13)

$Н=1Х2-Х3, ' \ПГн=Мг-\Н3, (14)

де Ук -об'ем камери згоряння; У0 -початковий, або "мертвий", об'ем цилшдра розширення; Ть Т2 - температури газу в камер! згоряння те цилшдр! розширення; Тп - температура у пов1трян!й порожнин! зап!рногс пристрою; IV, Яп - газов! стал! продукпв згоряння та пов1тря; в, Св -секундн! витрати газу з камери згоряння та цилшдра розширення; Б, -перем!щення та швидкють штока в!дносно корпуса; Бк, Wк - перем'иценш та швидюсть Клапана вадносно корпуса; Ьп - початкова висота повеяно порожнини запорного пристрою.

Температури Ть Т2) Тп можна визначити, використовуючи р!внянн; (7), (8). "Коефщкнтом 1 у р1вшшнях (15), (16) враховують розташувани. зашрного пристрою. При осьовому розташуванн! (рис. 1, а) ¡=1, а пр) боковому (рис. 1,6)- ¡=0.

Вважаючи рщину нестисливою та враховуючи закон збереженн

енерпТ, тиск рщини у порожниш зашрного пристрою визначено залежшстю

Рр=Ран+~(1 + <;т)

(. \ 2 /

Л, \

^ ' (17,

с«

де Рак -тиск газу в пдроакумуляторЦ рР -щшьшсть рщини; -коефодент пдравл1чного опору трубопроводу; /т, 1т - площина прохщного перер1зу та довжина трубопроводу;/а та - площина поперечного перер1зу та маса поршня гщроакумулятора.

Секундш витрати газу в, Ов визначають за вщомою з аеродинамжи формулою для вип'кання газу з отвору.

У процес1 робочого ходу вщбуваються догоряння паливноТ сум|1Ш та теплов1Дцача у стшки камери та цилиндра, тому

О«) -¡Г^ЯЪ-ЧТ,, 09)

де <70, , <7^2 - юльюсть теплота, що видшяеться за одну секунду внаслщок догоряння палива у камер1 та цилшдр1 Ъщповщно; qJl -

-У

кшьюсть теплоти, що выводиться за одну секунду в стшки камери та цшпндра.

До моменту Б1дкриття .зашрного пристрою' згоряе бшьше 80 % палива, тому Яд1+Яд2 < 0,2Ос,де Фс ~ кшьюсть теплбти, що

видшяеться при повному згорянш паливноТ сукпшь Величини с/а( , Цд2 можна визначити, використовуючи результати експеримент1в щодо згоряння паливних сумшей у камерах 1М. Система р1внянь (1-6), (8-19) у сукупноеп являе собою дескриптивну математичну модель процеав робочого ходу енергоприводу 1М. Ц1 р1вняння дозволяють визначити швидкост1 та перемщення штока та корпуса 1М, клапана зашрного пристрою, а також тиск 1 температури . газу в камера цилщдр1 та порожнинах зашрного пристрою.

Здшснено оцшку максимально! швидкоси клапана зашрного

його Wmax м/с

12 10 8 6 4 2

,5

-4

з/ 2

J ( i

пристрою та часу вщкриття. На рис. 2 показано граф'жи залежноеп uieï швидкост! вад геометричних характеристик эашрного

пристрою. При цьому прийнято

fp=yfi> h = У

результат анашзу них залежностей встановлено, що в'|дношения площини тордя клапана, на яку д!е защрний тиск рщини, до площини

перепускного отвору камери згоряння дощльно прийняти не бшьше 0,5.

Одержано критерп nofli6nocTi енергопривод!в IM, що визначають ¡дентичшсть npouecÎB, як1 вщбуваються у модел1 або прототип! i у розроблюванш конструкцп. Вони дозволяють звхязати параметри модел1 з параметрами устаткувдння, що проектуеться. До основних критернв нод|бност| сшд взнести:

Рис.2. Залежн)сть максимально! швндкосп клапана вщ сшввщношення площин f-j- i fp : 1- fp =1; 2 - fp =0,8; "fp =0,6; 4 - fp =0,4; S - fp =0,2

v-

(Hfi

mr

N =

VH Pi mnW2

rK = t „^rVfV

m

p.m.

Xa

mn

XP =

fp

h)

ma

Шз

Ca = 2

mp

Шз

<Гр =

Pa*fp PzU '

Ppfs PzU '

Л13

де гпг- початкова маса газу в камер! згоряння; т„ - приведена маса робочого штока, яку визначають як т„ = тгт2 / (ш| + шг); тр - маса рщини, що витискуеться з порожнини зашрного пристрою при вщкригт: його клапана; трт - маса рщини, що знаходиться у трубопровод! (див рис. 1); // - коефипснг витрачання перепускного отвору камери згоряння

Рр - тиск поштря у ресивер!.

КритерШ N с енергетичною характеристикою приводу. Якщо В1домо значения N. можна визначити величину ефективно!- енерги Ее, яку. може видшити привщ, Ед = УКР2 / 2Ы. На рис. 3 показано графши залежносп N вщ степеня розширення газу 5 = 1 + . Розглянуто також залежност! енергосилових характеристик приводу в-1д ¡нших його параметрш. АналЬ цих залежностей дозволив встановити дтпазони оптимальних значень геометричних та ¡нших параметр!в привод1в 1М.

У третьему роздЫ експериментально переварено ряд припущень, як! прийнято при теоретичному амал'пк Було визначено закономфност! змшювання параметр1в робочого процесу, впливу на енергосилсш характеристики параметр1в паливно!' сум1ш!, розм!ру перепускного отвору камери згоряння та .¡нших конструктивних параметр!в.

Рис. 3. Залежтстъ енергетнчноТ характеристики енергоприводу вщ степеня розширення газу 5 при р1зних знамениях критерпв «у та тк: а) тк = 5; 1 - у = 10; 2 - у = 2; 3 - у = 1; 4 - у = 0,5; б) п/ = 2; I - 1К = Ю;2- тк = 20; 3-тк = 40; 4-тк = 60

Використано комплексний пщхщ до проведения експериментш, при якому одночасно визначали:

- параметры тнску тензометричними датчиками тиску, встановленими у кдмер1 згоряння, цилшдр1 розширення та шдклапаннш порожниш;

- перем'нцення штока та клапана вщносно корпуса потенщометричними датчиками перем1щення та ¡ншими способами;

- початков! параметри палшшоГ сумшл зразковими манометрами.

Експерименти проведено на двох експериментапышх стендах, що вщр1зняються резною конструкщею механ\зм1в запалювання, об'емами камер згоряння, широтою д1апазону енерпУ, яку може бути видкпено.

Часов1 залежноеп було зафксовано електронними та свшюпроменевими (шлейфними) осцилографами. Результата експериметзв оброблено за допомогою вщомих методик щодо обробки ' даних.

Отже було встановлено:

- залежное« тиску газу в камер! згоряння та цилшдр! розширення вщ степеня розширення та ходу штока;

.- залежноеп тиску газу за часом вщ тиску паливноТ сум!1Ш, геометричних розм!рш клапана та ряду ¡нших параметр1в;

- залежност! тепловтрат 1 витоку газу у юльцевому зазора як! дозволили уточнит« матемагичну модель процесу.

ГНдтверджено характер запропонованих критер1алышх залежностей, одержано косфщкнги, що Тх уточнюють.

Пор1вняння експериментальних I теоретичних залежностей показало •■ Тх зб!г за р1зними параметрами у межах 7... 10 %.

Для бгльш точноУ перев1рки розрахункових залежностей тиску в камер! згоряння та 'цилшдр! розширення вщ конструкцИ' зашрного пристрою . (пневматичного та пдравл1чного) було виконано експериментапьне випробування дослщно-промисловоУ установки для импульсного брикетування стружки М1Б-300С. Одержан! залежност1 пщтвердили' адекватшегь прийнятоУ математичноУ модел1 реальним процесам. Розроблеш методики досл!джень та експериментальне оснащения показали свою працездатшеть.

Четвертин роздал присвячено опису досл!джень процесу згоряння в енергоприводах 1М, особливютю камер згоряння яких с Ух великий об'ем (0,01,. .0,221 м3) 1 складна геометрична форма.

Перед дослщженням було поставлено задач! визначення степеня шдвищення тиску та коефщ1ента вид!лення тепла, тривалост! процесу

згоряння, закону вигоряння паливно? сушин, а також розробки способт штенсифжаци процесу згоряння. Форми досшджених камер, Тх об'еми V та площини в внутр1шшх поверхонь показано на рис. 4.

При виконанш експеримент^в вим!рювали тиск 1 температуру в камер 1 за допомогою тензометричних датчиюв тиску та термкторних датчимв температури. Реестрац'ио сигналов здШснювалн св!тлопроменевим осцилографом.У результат! досладжень встановлено залежносН змшювання тиску в камерах згоряння р1зно? форми, що дозволило визначити степшь шдвищення тиску X. внаслщок згоряння палива у вигдядп

Л = (Рг+Ра)(Рс+РаГ1, (20)

де Рг - максимальний тиск продуктов згоряння; Р, -тчек навколишнього середовища; Рс -тиск паливно! сумшь

МИР-бс

Т4136

ЭУ-15

ЭУ-100

МИП-500

А-А . V,м) в,м' У/З.м^м2

0,010 0,409 ' 0,024

0,035 0,898 0,039

0,014 0,338 0,041

0,150 ' 1.664 0,096

0,221 2,766 0,080

Рис. 4. Форми дослщжених камер ( розтвшуванн» запальних евгюк: 1 - клапан затрного пристрою; 2 - запалим сш'чкн

Коефщкнт видшення тепла ^ можна обчислювати з використанням р1вняння теплового балансу процесу згоряння

^"■^¡¡г(^ш-^с)

22,4Ни (21)

де М| - кшьюсть молей паливноТ сум1нн; Ни - нижча теплота згоряння; Р — коеф|щент молекулярноТ змши; С\г, Сус - середш молекуляши теплоемкоста ппи сталпму об'гм! ппг>пукт!в зговяння та

- 1 1--'"V I

паливноТ сум^ш'! вздповщно; хг, ^ - максимальна температура продуктов згоряння та паливноТ сумш! вщповщно, С°.

Одержан! результата дозволяють зробити висновок, шо стешнь пщвшцення. тиску та коефМент вщцдення тепла у камерах згоряння з центральним тшом (торопод1бш камери) иижч1, шж у цшнидричних камерах, що пов'язано з нагр!ванням центрального Т1ла. 31 збшьшенням в1Дношення об'ему камери до площини УТ внутр!шньо: поверхш вагомкть ' теплов1Дцач1 у загальному енергобалана процесу горшня знижуеться. Тому при прорктуванш слщ намргатись одержати максимум вщиошення об'ем-поверхля. Дано рекомендаци щодо вибору коефвдента видшення тепла та ¡нших параметрш, що необхщш тд час проектування.

Тривал1сть процесу згоряння ¡стотно залежить вщ об'ему та форми камери, а саме цей параметр у значшй м1р'1 визначае максимум тиску. У торопод1бних камерах тривашсть згоряння значно довша, що пов'язано з подовженням шляху, що проходить фронт полум'я. Зроблено висновок про доцшьшсть шдвищення тиску паливноТ сумши та забезпечення продувки камери згоряння при малих ТТ тисках.

На основ1 анал1зу результат!в експерименту зроблено висновок про можлив1сть використання ртняння I. В-1бе для опису закону вигоряння паливноТ сумш1 у камерах 1М та визначено величину показника характеру згоряння палива. Тому тривалють процесу згоряння до моменту шдкрлття запорного пристрою можна записати у вигляд!

1,292

<0,85 =т2е т+1

де 1о,85 -час згоряння 85 % паливно! сум1ш1; тг -час повного згоряння; ш - показник характеру згоряння.

Одержан! експериментальш залежност1 використовують для розрахунку параметр!в робочого ходу приводу.

Експерименталыю дослщжено процеси згорялня при факельному та електро!скровому способах запалювання паливно! сумшп. Основш результати ще! сери експериметзв показано на рис. 5.

Зроблено висновок про переваги факельного способу запалювання, особливо в умовах камер згоряння великого об'ему та складно! форми.

Розроблено два типи ^

пристроУв для запалювання у 7 камерах 1М, ям дозволяЮть у б 2,0...2,5 рази скоротити 5 тривгиисть процесу горшня, що 4 дае можливють значно знизити 3 теплове навантаження • на 2 детал! та вузли камер згоряння, Керуючи часом згоряння, можна мшяти характер

Рис.. 5. Характер змЫювання тиску в камер! навантаження об'екта обробки, згоряння за часом за допомогою пристроТв для * . ' запалювання: 1 — з1 струминним ефектом; 2, 3 — з

ЩО бувае необхщним ДЛЯ турбушзуючим ефектом; 4 - свмки, встаюткноТ в

тр\б1,'ба ряцггки; 5 - вшьно1 св1чки р1зних технолопчних процесш. к ^ ,

У п'ятому роздЫ виютадено результати дослщження процесу

наповнювання камер згоряння 1М. ПроаналЬовано типс]В1 схеми

наповнювання, як! мютять ресивер, систему трубопровод!в та клапашв, що

з'еднуе його з камерою згоряння. Наповнювання камери вщбуваеться

послщовно: спочатку горючим газом, а потш стислим пов1трям, як! у

сукупносп утворюють паливну сум!ш. Математичний опис процесу

10 20 30 40 50 60 70 00' 90

Ыс

виконано при таких припущеннях: газ е ¡деальним, теплоемшсть, температура стшок ресивера та камери згоряння — сталими, теч1я газу в трубопроводах .! каналах - енерпмзольованою, а вплив трубопровод1в \ клапан ¡в враховано коеф!ц!ентами витрат.

Змшення параметр1в газу в( камер! згоряння у процеа ТУ наповнювэння вщповщае законом1рностям термодинам!ки т!ла змшноУ _ маси. Використовуючи р!вндння (7)-(9), закони змшення тиску та температури газу в камер! згоряння можна записати у такому вигляд!:

<*ТК-/к 11 т2

(23)

(22)

(к-

де Рр, Тр -тиск ! температура газу в ресивер!; Тек. ~ площа поверхн5 та температура стшок камери; Гк.п, Цк.в - площа прохщного перер!зу та коеф!щент витрати впускного клапана, а* - усереднений коеф!ц!ент тсплов!ддач! поверхш камери; др - функц!я, яка залежить вщ режиму вилка ня газу з ресивера,

Виршення цих р!внянь за вщповщиих початкових умов .дозволяе визначити закони зм!нювання тиску та температури паливноУ сум!ш!. У результат! анализу ртнянь (22), (23) встановлено критери подабносп процесу наповнювання камери згоряння, основн! з яких

а = (Ин.ё и.в РоГ1 • &к = Тем •

де Р0, То-по ,атков1 значения тиску та температури у ресивер!.

Виконано анал13 залежносп параметр!в процесу наповнювання камери згоряння в'щ його критерпв подобное?!. На рис. 6 показано графки змшення тиску та температури у камер!.

Рис. 6. Змшювання тиску та температури (штрихов! лжй) в камер/ згоряння у лроцес! И наповнювання палйвною сумшшю: а)вк = 1; 1 - а = 0;2 - а = 2,3 - а = 4; 4 - а » б, б) а-2; 1 -0К= 1,2; 2 — ®к= 1,3,3-0К= 1,4; 4-вк= 1,5.

^

На графиках тиск, температуру та' час виражено у безрозм1рному виглядк

Рн=Рк'Ро.Тк = /"„.в -рЯТо),

де 1ц - характерний час процесу наповнювання.

3 графшв видно, ,що у процей наповнювання камери температура паливноУ сум!Ш1 шдвшцуеться.' При цьому прврощення температури, у першу чергу, залежить в!д температури стшок камери та тиску в ресивер!.

У роздш також описано методику проведения експериментальних досл1джень процесу наповнювання камер 1М, застосоване обладнання, засоби вим'фювань ! реестрацн. Одержано д1апазон вибору коефщ1ент1в витрат ! тепловадачк Експериментальна переварка розрахункових залежностей процесу наповнювання на промкелових установках евщчить про Тх достатню точшеть (розб1жшсть значгнь близько 2 %).

• У шостому роздш! описано методики проектувалыюго розрахунку енергопривод1в 1М, \х розробки, врахування особливОстей експлуатацп, а також результати дослвдно-промислово!' експлуатацп.

Розроблену методику використано при проектуванш та модермзаци енергоприводт таких машин:

- ¡мпульсного р1зання, що працюють на металургшних заводах "Сарканайс Металургс" (м. Лкпая, Латв1я), Молдавському (м. Рибниця, ПМР) та Руставському (м. Руставц Груз1я).

- ¡мпульсного рЬання М1Р-100Х для одержання точних заготовок методом швидмсного зсувного р'пання прокату круглого та квадратного перер131в у холодному стань Цю машину встановлено на Волгоградському тракторному завод1;

- ¡мпульсного брикету ьанни М1Б-500 для одержання круглих брикет1в масою до 200 кг з стальноТ стружки, яку змонтовано на Ново-Крама-торському машинобуд1Вному завод!;

- ¡мпульсного брикетування Т4136С, призначеноТ для брикетування

стружки з стал! та кольорових метал1в. Цю машину встановлено у

.1

копровому цеху Бсжицького сталеливарного заводу.

Вс1 експлуатацшш ' характеристики машин вщповщають розрахунковим.

Використа^ня цих машин дозводяе:

- зменшити В1ДХОДИ при роздшенш металу на 0,6... 1 % у пор'шнянш з

%

• традицшними способами;

- полшшити геометричну форму та шдвшцити точн1сть в1докремлюваних . частин зливив або прохату, що у цшому скороЧуе витрати металу при

виготовленш заготовок;

- одержувати пресоващ брикети з стружки, що зменшуе ц втрати при зберканш, транспортуванш та переплавлянш й скорочуе витрати енергп на переробку одш.лщ н маси.

Анал1з умов експлуатацн цих машин 1 вимог виробництва показуе напрямок подальшого полшшення IX службових характеристик.

Циюпчшсть роботи ¡снуючих 1М складае 10... 15 цикл ¡в на хвилину. Для вйр1шення деяких технолопчних задач цього бувас недостатньо, з'окрема, при ртнш заготовок у линях прокатних сташв. Запропоновано 1 обгрунтовано п1двищення продуктивное^ 1М за рахунок використання зовшшнього сумкиоутворення. Вказано шляхи пщвищення довгов!чносп

приводив 1М, зокрема, за рахунок створёкня аеродинам1чно1 тий у зош зашрного пристрою та зменшения часу контакту клапана з продуктами згоряння, що знижуе м!ру його нагр1вання та спрацювання.

Для р^зання слябт у лшях МБЛЗ потр1бно створити 1М особливо високих енерпй, близько 5 МДж 1 бшьше. Розроблено схему (рис. 7) та виконано проектувальний розрачунок енергоприводу такоТ машини. Г/ характерною особливкто е використання сляба, що роэр|Зуеться, як робочого штока, що значно зменшуе габарита магшни 1 и приводу. Щц д1ею продуктш згоряння, що знаходяться п1д високим тиском, корпус машини перем1щуеться вгору, шж втискуеться в заготовку.

Знайдено також ниш орипнальш .техшчш р1шення, яю внзнано винаходами Щодо конструкцн 1М для обробки мэтал1в тиском та 1х енергопривод'ш.

Рис. 7. Принципова схема ¡мпульСноТ машини для р1заиня сляб]'»: 1 - корпус, 2 - ккмеря згоряння, 3 - зашрний присгрШ, 4 - шабот, 5 - нЫс, 6 - колона, 7 - цюпняр розширення, 8 -шток, 9 - поршень, 10 - пружина, - клапан «пускний, 12 - свечка запйяовання, 13 канал, 14. - порожнина дли пода<п пов'ггря, 15 - шток цшн'ндра пщш'ски, 16 - сляб

Техшко-еконсмшчний ала/йэ розробки виконано за методикою ощнювання р!вня якосп. Анамз подтвердив переваги використання 1М з Гепловим енергоприводом у пор^внянш з траднщйннм обладнанням для р>зання та брикетування.

У сьомому роздЫ оцшено перспективи розширення сфери застосування енергоприводу 1М. Основою, таких ршень е те, що енергоприв1ц можна вважати самостшним конструктивним елементам, щи може бути. реализовано двома способами. У першому випадку деформування заготовки, яку треба обробити, вщбуваеться ударом твердого шструмента, у другому - Д1ею на неТ газом або ¡ншим еластичним середовищем.

Обгру'нтовано застосування гакммпульсного енергоприводу для модершзащТ приводт пароповпряних молотив. Передумовою такого ршеиня с дуже низький ККД пароповпряних молот1в 1 визначеш цим достатньо вузьк! Тх технолопчш можливосп при обробиц сучасних високпмцннх матер1ал1В. Розроблено два вар1антн модершзацн приводу, ,як1 не змшюк/гь схему керування молотом. Портняльний розрахунок службових характеристик молопв на приклад! широко розповСюджено1 модели' ПМШ 0,63Т показуе, що термодинамЬний ККД молота шдвшцуегъся у 5...6 разт, а енерпя удару зростае на 40...60 %.

Дооиджено можлшмсть використання газо1Мпульсного приводу для листового штампування гарячим газом тд високим тиском безпосередньо на поверхню заготовки. Нагр1вання заготовки при деформуванш сприяс бшьш р1вном!рному розподшенню деформащй 1 зниженню можливосп '¿х локашзаци.

У результат! експеримент, проведених на розробленому обладнанш, одержано позитивш даш, що дозволили розробити технолопчш процеси штампування днищ 1 деталей коробчасто1 форм и розм!ром 420x380x160 мм 13 стал! 12Х18Н10Т товщиною до двох мииметр!в. -

Використання особливостей термо1мпульсного навантажения дозволяе одержати висом степеш витягання у кутах деталей (1,92...2,05) 1 бшьш рЬном'фне розподшення деформацШ стоншування по ВС1Й поверхт

деталь

Запропоновано схемне ршення машин для листового штампування 1 ущ'шьнення шщаних ливарних форм.

Загальш внсновкн

У дисертаца виршено важливу иародногосподарську проблему створення новйх ресурсозбер1гаючих мащин з ¡мпульсним приводом для здшснення технолопчних процеавр^зання холодного та гарячого прокату, брикетування та пакетування металевих вщход1в внробннцтва, штампування та шших процест обробки метал ¡в тиском.

Основними науковими та практичними результатами проведеного комплексу робгг е:

1. На основ! розглянутого досв1ду застосування 1М для рпання холодного та гарячого- металу, пресування стружки з рЬннх метал!в встановлено можлив\сть' ¡стотного енерго- та ресурсозбережеиня за рахунок зменшення або лшвщацн втрат металу при операщях розд1лення та переробки. Анал13 конструкцш таких машин показуе, що основним елементом, який . визначае Тх експлуатацШш характеристики, е енергопривщ, а надШш методики його. розрахунюв при проектуванш вщсутш.

2. Розроблено 1 обгрунтовано дескриптивну модель робочого ходу, енергоприводу 1М. Визначено криГбрп подабйосп 1 умови моделюванн* привод|в. Використання оптим|зашйноТ модел|, заснованоТ на. крит?р1ях под!бност1, дозволяе встановити у загальному вигляд! залежност) енергосилових характеристик приводш в1д Ух геометричних та ¡нших параметр1в, включаючи також параметри палнвноУ сушил та зэшрного пристрою. При цьому встановлено, що енергосилов» характеристики

приводш аз зовшшшмзалиранням визначаються, в основному, величиною степеню розширення газу та значениями деюлькох критернв под1бность Визначено оптамальну зону змшювання цкх величин, що дозволило оптим1зувати геометр ичн! параметри привод!в з метою пщвихцення i'x ККД.

3. Експериментальн» достижения робочого ходу приводу дозволили пцггьердити критер1альн1 залежност!, угочнити за допомогою поправкових коеф'щенгпв розрахунков! ззшежносп • змшювання енергосилових

параметр!в. Вдорацьовано ряд конструктивна р!шень, ям дозволили

/

збшьшити ефективну енерпю приводу на 25...30 %.

4. Дослщжено процес згоряння паливноТ cyMirni та визначено залежносп основних термодинам!Чних величин вщ геометричних i конструктивних. параметра камер згоряння. Розроблено орипнальш пристроК для заналювання cyMiini у камерах IM. Вони дозволяють керуЬати процесом згоряння i таким чином змшювати характер прикладеного . навантаження вщповщно потребам технолопчного процесу.

5. Синтезовано математичну модель процесу наповнювання .паливною сумшшю камери -згоряння енергоприводу IM, враховуючи теплообм!н з оточуючим середовищем. Для шдвищення М1ри адекватносп модел! коеф!щенти внтрат i теплообмшу визначено експериментально. Встановлено характер впливу конструктивних, термодинам!чних та ¡нших факторов на процес наповнювання. Одержан! результата узагальнено у вигляда критер1альних залежностей, яю перев1рено експериментально. Модель дозволяе розраховувати процес наповнювання камери згоряння р!зномаштними горючими газами та надае можливють оптимального нроектування системи паливо-подавання.

6. На ochobi одержано! методики проектування розроблено енергопривода для IM MIP 150, MIP-16, MIP-100X, МИП-500,Т^136С, призначених для р1зання заготовок i прокату в холодному та гарячому станах, а також брикетування стружки 31 стал! та кольорових метал'ш. Машини ycniuiHO працюють у промислових умовах.

Виявлено особливост! Гх експлуатацм, забезпечено виконання вимог щодо керованостт енерпею та циктчшстю робота. Розроблено та використано при проектуванш машин шляхи та метода шдвищення íx службових характеристик.

Розроблено проект енергоприводу IM з ефективною енерпею до 5 МДж, яку призначено для рЬання великих сляб1в у лннях МБЛЗ, а також виконання ¡нших олерацш ОМТ.

7. Обфунтування та розробка проекпв модершзацн ¡снуючого ковальського обладнання, зокрема паропов1тряних молот!в, дозволяють збшьшити його економ!чн!сть, розширнти технолопчн! можливостЦ а також створитй ряд нових технолопчних процеав з безпосередньою шею гарячого газу на заготовку, наприклад, для штампування листового матер1алу/

Ochobhí науков1 результати викладено у таких наукових працях.

1. Боташев А. Ю. Исследование процесса сгорания газообразного топлива в камерах ИМ// Импульсная обработка металлов давлением. Харьков, 1997. С. 153-157/

2. Боташев А. Ю. Исследование процесса газоимпульсной штамповки// Кузнечно-штамповочИое производство. I999.№11.С. 23-25.

3. Боташев А. Ю. К расчету гидравлических амортизаторов ИМ// Высокоскоростная обработка материалов давлением. Харьков, 1982. Вып. 8. С. 101-106.

4. Боташев А. Ю. Методика теплового расчета привода ИМ для обработки металлов давлением// Обработка металлов Давлением в машиностроении. Харьков, 1987. Вып. №23. С. 55-62. .

5. Боташев А. Ю. Исследовашге динамических и кинематических характеристик паровоздушных молотов в режиме их работы на газовом' энергоносителе// Авиационно-космическая техника и технология. Харьков, 1999. Вып. 14. С. 154-157.

6. Боташев А. 10. Комнатный И. П., Семенихнн Ю. И. Исследование пинамическнх и кинематических характеристик запирающих устройств

ИМ// Высокоскоростная обработка материалов давлением. Харьков, 1982. Вып. 8. С. 84-89.

7. Боташев А. Ю. Комнатный И. П. Термодинамические характеристики рабочего процесса теплового привода ИМ// Высокоскоростная штамповка. Харьков, 1983. С. 105-108.

8. Боташев А. Ю., Семенихин Ю. И. Экспериментальное исследование процесса наполнения камеры сгорания ИМ// Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков, 1985. Вып. 21. С. 71-74.

9. Боташев А. Ю., Обрываева Т. Е., Паршин Ю. В. Экспериментальное исследование процесса сгорания газообразного топлива в замкнутом объеме//Обработка металлов давлением в машиностроении. 1986. Вып. 22. С. 81-86.

10. Боташев А. Ю., Обрываева *Г. Е., Паршин Ю. В. Исследование процесса сгорания газообразного топлива в камерах ИМ при факельном зажигании// Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков,

. 1990. Вып. 26. С-. 95-102.

11. Боташев А. Ю., Паршин Ю. В. Газоимпульсная штамповка тон. колистовых полых деталей// Листовая н горячая объемная штамповка. М.

1991. С. 44-46.

12. Боташев А. Ю. Определение максимального давления в камера> сгорания импульсных машин для обработки металлов давлением/ Удосконалення процеЫв та обладнання обробки тиском в металурги машинобудуванш. Краматорськ, 2000. С. 436-439.

13. Кононексо В. Г., Боташев А. Ю. К вопросу моделирования ИМ < внешним запиранием// Высокоскоростная обработка материалов давлени гм. Харьков, 1975. Вып. 4. С. 24-33.

14. Кононенко В. Г., Боташев А. Ю., Райзман Д. А. Эксперименталь ное исследование динамики' ИМ с внешним запиранием// Высокоскорос! мая обработка материалов давлением. Харьков, 1978. Вып. 7. С. 103-113.

15. Кононенко В. Г., Боташев А. Ю. Исследование процесса разгон подвижных масс ИМ с внутренним запиранием// Обработка металлов да!

лением в машиностроении. Харьков, 1980; Вып. 16. С. 70-80.

16. Разработка, испытание и промышленное внедрение технологии и оборудования импульсной резки в прокатном производстве/ С. В. Яценко, С. А. Мазниченко, А. Ю. Боташев и др.// Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков, 1977. Вып, 13. С. 95-98.

17. Экспериментальное исследование термодинамического процесса машин импульсного брикетирования/ А. Ю. Боташев, С. В. Яценко, И. П. Комнатный и др.// Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков, 1984. Вып. 20. С. 75-82.

18. Яценко С. В., Павлов В. В., Боташев А. Ю. Некоторые вопросы совершенствования конструкции, повышение долговечности и эксплуатационной надежности машин импульсной резки горячего проката// Высокоскоростная обработка металлов давлением. Харьков, 1977. Вып. 6. С. 134140.

19. Боташев А. Ю., Семенихин Ю. И. Исследование динамики обратного хода вертикальных ИМ// Обработка металлов давлением в машиностроении, 1983. Вып. 19, С. 69-74. '

20. А. с. СССР 1218548. Устройство для импульсной штамповки/ Кононенко В. Г., Боташев А. Ю. Заявл. 13.07.83. '

21. А. с. СССР 1352766. Импульсная машина для резки проката/ Боташев А. Ю., Сумская О. В., Яценко С. В> и др. Заявл. 23.09.85.

22. А. с. СССР 1413798. Импульсная машина/ Боташев А. Ю., Куш-наренко С. Г., Обрываева Т. Е. и др. Заявл. 01.12.86.

Техшчш р'ииення, описанi у дисертаци, защищено авторськими свщоцтвами СРСР №№ 532193, 544494, 550785, 576705, 611360, 632183;. 1027914, 1053389', 1056516, 1075520; 1076303, 1085111, 1111321, 1123159, 1139019, 1167817, 1205396, 1207609, 1210323, 1211947, 1243220, 1327362,, 1408623,1408625,1621263,1249771,1347270,1408624', 1564834. "

Abstract

Botachev A. U. Elaboration of scientific basis for design of heat power drives for pulse machines for metal pressure treatment and their industrial introduction.

Dissertation for the scientific degree of Doctor of Science (Technical), i speciality 05. 03.05 - processes and machines for pressure treatment. State Airspace University named by N. E. Zhukovsky "KhAI", 2000. Manuscript.

An important scientific and technical problem of creation of new resource-saving machine with gas-impulse power drive for implementation of processes of metal treatment by pressure has been solved. Mathematical model of power drive working stroke, process of combustion chamber fueling has been worked out, similarity parameters of processes, which allows to optimize power drive design, have been elaborated. Scientific basis for design of power drives for pulse machines for cold and hot cutting of slabs, rounds' and right sections and for chips consolidation has been elaborated. Different versions for steam-air hammers modernizationovhich allow to push up their efficiency and to widen technological possibilities have been submitted to consideration, a draft of pulse machine for pressure treatment has been worked out.

Key words: power drive, pulse machine, rod, combustion chamber, ignition, pressure, temperature, hot gas, cutting, chips consolidation, design.

Анотац!я

Боташев А. Ю. Розробка наукових основ проектування та промислове впровадження теплових энергопривод1в ¡мпульсних машин для обробки меташв тиском.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук за спещальшстю 05.03.05 - процеси та машини обробки тиском, Державний аерокосм!чний униерситет iM М. 6. Жуковського «ХА1», 2000 р. Рукопис.

У po6oTi вир1шено важливу науково-техшчну проблему створення новнх ресурсозбер1гаючих машин ¡3 геккнмпульсним энергоприводом для реалшшТ технолопчних процеав обробки метал ¡в тиском. Розроблено математичш модел'1 робочого ходу энергоприводу, процесу наповнення паливною ■ сумшшю камери згоряння, а також критерм под1бност1 Лроцепв, що дозволяють оптим1*зувати проектування энергопривод1в. Розроблено науков1 основи проектування энергоприводт IM для холодного та гарячого р'вання сляб!в i проф1лей круглого та нрямокутного

перерЫв, а також для брикетування стружки.

Запропоновано варшнти модершзацн пароповггряних молотш, що дозволяють пщвищити IX ККД 1 розширити технолопчш можливосп, та розроблений проект 1М для обробки матер1ал!в тиском.

Ключов1 слова: энергопривщ, ¡мпульсна машина (1М), шток, камера згоряння, запалювання, тиск, температура, гарячий газ, р1зання, уццльнення стружки, проектування.

Аннотация

Боташев А. Ю. Разработка научных основ проектирования и промышленное внедрение тепловых энергоприводов импульсных машин для обработки металлов давлением.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05 - процессы и:машины обработки давлением, Государственный азрокосмический университет им Н. Е. Жуковского «ХАИ», 2000 г. Рукопись.

На основе анализа известных конструкций импульсных машин (ИМ) синтезированы две обобщенные схемы энергоприводов ИМ. Разработана математическая модель их рабочего цикла. Установлены критерии подобия . и условия моделирования энергопрнводов ИМ. Определены оптимальные соотношения геометрических и других параметров энергопривода, обеспечивающие его компактность и экономичность. Полученные результаты проверены и уточнены экспериментальными исследованиями.

Проведены экспериментальные исследования процесса сгорания газообразной топливной смеси в камерах ИМ. Определены степень повышения давления при сгорании, коэффициент выделения тепла и другие параметры, обеспечивающие выполнение, расчета процесса сгорания. Выявлен характер влияния на эти параметры формы и размеров .камеры, давления топливной смеси. Предложены способы и устройства для интенсификации процессов поджига и сгорания, способствующие значительному сокращению длительности процесса сгорания.

■ Теоретически и экспериментально исследован процесс наполнений камеры сгорания ИМ топливной смесью. Разработана-математическая модель процесса с учетом теплообмена между топливной смесью и стенками камеры сгорания. Определены критерии подобия процесса наполнения. Установлено, что температура топливной смеси может изменяться в широких пределах и определяется, в основном, двумя критериями.

На-базе критериев подобия разработана методика проектирования энерголриводов ИМ, позволяющая прогнозировать характеристики разрабатываемых устройств. Методика использована при разработке энергоприводов ИМ, резки горячего и холодного металла и брикетирования металлической стружки. Приведены схемы и характеристики этих устройств. Выявлены пути дальнейшего совершенствования энергоприводов ИМ. Предложены оригинальные схемные решения энергоприводов ИМ и их агрегатов, признанные изобретениями.

Обоснована возможность применения энергопривода ИМ в других устройствах для обработки давлением. Предложены варианты модернизации паровоздушных молотов, позволяющие повысить их КПД и расширить технологические возможности. Показана возможность использования газоимпульсного энергопривода и разработан проект ИМ для листовой штамповки.

Ключевые слова: энергопривод, импульсная машина (ИМ), шток, камера сгорания, цилиндр расширения, зажигание, сгорание, давление, темпера 1ура, топливная смесь, резка, уплотнение стружки, проектирование.

Ум. др. арк. 2,0. Т. 100 прим. Зам. № 59 Держ. аерокосм. Ушверситет ¡м. М.€. Жуковського «ХА1» 61070, Харк1в-70, вул. Чкалова, 17

Ротапринт друкарня«ХА1» 61070, Харк1в-70, вул. Чкалова, 17

Введение

Раздел 1. Обзор работ, посвященных разработке и исследованию приводов импульсных машин для обработки металлов давлением

1.1. Сведения об импульсных машинах для обработки давлени

1.2. Обзор исследований импульсных машин для обработки металлов давлением

1.3. Отличительная особенность привода импульсных машин

1.4. Технологические аспекты использования импульсных машин

1.5. Выводы

1.6. Обоснование методов исследований

1.7. Цель и задачи исследований

Раздел 2. Исследование рабочего хода приводов импульсных машин

2.1. Расчетные схемы энергоприводов импульсных машин

2.2. Аналитические зависимости рабочего хода энергопривода импульсных машин

2.3. Оценка максимальной скорости открытия клапана запирающего устройства

2.4. Моделирование приводов импульсных машин

2.5. Анализ энергосиловых характеристик энергопривода импульсных машин

Выводы

Раздел 3. Экспериментальные исследования энергоприводов импульс. ных машин

3.1. Экспериментальные исследования привода машин им. пульснои резки

3.1.1. Оборудование, измерительный комплекс и методика проведения экспериментов

3.1.2. Анализ результатов экспериментальных исследовании

3.2. Экспериментальные исследования энергопривода машин импульсногобрикетирования .^

3.2.1. Оборудование, измерительный комплекс и методика проведения экспериментов

3.2.2. Анализ результатов экспериментов

Выводы

Раздел 4. Исследование процесса сгорания в энергоприводах импульс. ных машин

4.1. Экспериментальные исследования процесса сгорания при электроискровом зажигании

4.1.1. Экспериментальное оборудование

4.1.2. Методика проведения экспериментов

4.1.3. Обработка результатов измерений

4.1.4. Анализ результатов измерений

4.1.5. Определение закона выгорания топлива

4.2. Экспериментальные исследования процесса сгорания при факельном зажигании

4.2.1. Цель и задачи исследований

4.2.2. Экспериментальное оборудование

4.2.3. Методика проведения экспериментов

4.2.4. Анализ результатов экспериментов

Выводы

Раздел 5. Исследование процесса наполнения камер сгорания им. пульсных машин

5.1. Расчетная схема процесса

5.2. Математическое описание процесса наполнения камеры сгорания

5.3. Критерии подобия процесса наполнения

5.4. Частные случаи процесса наполнения камеры

5.5. Определение коэффициента расхода и коэффициента теплоотдачи

5.6. Учет изменения коэффициента теплоотдачи

5.7. Анализ зависимостей параметров процесса наполнения камеры сгорания от его критериев подобия

5.8. Экспериментальные исследования процесса наполнения камеры сгорания

Выводы

Раздел 6. Разработка и промышленное внедрение импульсных машин

6.1. Методика проектировочного расчета приводов импульсных машин

6.2. Особенности эксплуатации импульсных машин

6.3. Разработка и промышленное внедрение энергоприводов импульсных машин.

6.4. Пути повышения производительности и долговечности приводов импульсных машин. Перспективы создания ^ импульсных машин особо больших энергий

6.5. Оценка технико-экономической эффективности импульсных машин с газовым энергоприводом.

Выводы

Раздел 7. Перспективы расширения сферы применения привода им. пульсных машин 7.1. Применение привода импульсных машин для модернизации привода паровоздушных молотов

7.1.1 .Конструкция и работа паровоздушного молота

7.1.2. Анализ возможных конструктивных схем модернизации молота

7.1.3. Анализ кинематических и энергосиловых параметров модернизированного привода 7.2. Применение привода импульсных машин для листовой штамповки

7.2.1. Газоимпульсная штамповка

7.2.2. Исследование динамики процесса газоимпульсной штамповки

7.2.3. Экспериментальная отработка технологических приемов штамповки. Оптимизация параметров энергоузла

7.2.4. Рекомендации по конструктивному решению оборудования для газоимпульснои штамповки

Выводы

В связи с неуклонным повышением потребления сырья, материалов и энергии одной из актуальных технических задач современности является разработка и создание ресурсосберегающих технологий и машин с более высоким КПД с широкими технологическими возможностями. К их числу, в частности, относятся импульсные методы металлообработки. Эти методы позволяют создавать безотходные технологии либо существенно снизить потери металла при обработке. Наряду с этим импульсная металлообработка во многих случаях обеспечивает снижение энергозатрат и повышение качества получаемых изделий. Это определяется более высокой концентрацией запасаемой в технологических целях энергии, отсутствием ее затрат на переработку отходов за счет их сокращения и уменьшения ее потребления, например, при переработке отходов, более плотно упакованных.

Большой вклад в развитие теории и практики импульсных процессов металлообработки внесли Ю. Н. Алексеев, О. Д. Антоненков, К. Н. Богоявленский, В. К. Борисевич, А. И. Горохович, А. А. Дерибас, А. И. Зимин, В. Г. Кононенко, Г. П. Кузнецов, Р. В. Пихтовников, Е. А. Попов, О. В. Попов, С. М. Поляк и др.

Одним из направлений практического воплощения метода импульсной обработки являются ИМ, энергоисточником которых является горючий газ (метан, пропан, природный газ). Эти машины высокопроизводительны и экономичны, отличаются высокой энергоемкостью, компактностью, малой металлоемкостью. Они просты в эксплуатации и надежны в работе. Благодаря этим качествам импульсные машины (ИМ) в относительно короткий срок нашли применение в машиностроительной и металлургической отраслях промышленности для выполнения операций резки, брикетирования, ковки, штамповки. В отличие от установок взрывной и электрогидравлической обработки в этих машинах, чаще всего, воздействие на предмет обработки осуществляется ударом твердого тела (бойка, ножа или штампа). Особенно эффективным оказалось использование ИМ в линиях машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) для резки заготовок на мерные длины и для брикетирования стальной и цветной стружки. ИМ являются отечественным изобретением.и запатентованы во многих странах.

Несмотря на ряд выполненных исследований и опытно-конструкторских разработок, ИМ недостаточно исследованы и, особенно их привод. Это касается, в частности, совершенствования методов расчета энергоприводов ИМ, а также оптимизации их параметров. Настоящая работа посвящена решению этих задач, она выполнена в связи с решением задания 06.Н1 программы ГКНТ СССР от 12.12.80 г. "Исследовать термодинамический цикл, энергетический и тепловой баланс приводов высокоскоростных машин импульсной резки металла, брикетирования стружки и выдать методические материалы на разработку и освоение оборудования с энергией до 3000 кДж", задания 09.03Т программы 0.72.06.03 ГКНТ СССР от 16.11.85 г. "Создать и освоить процесс и оборудование импульсного пакетирования стальной стружки с массой пакета 200 кг", а также программы 5.42.02/05492 ГКНТ Украины "Создание научных основ, технологий и автоматизированных комплексов машин импульсной резки в линиях машин непрерывного литья заготовок и прокатных станов" и Министерства образования Украины по разработке технологических процессов и оборудования импульсной металлообработки. Вышеизложенное подтверждает актуальность темы диссертации и рассматриваемых в ней проблем, а также указывает на прямую связь с общегосударственными программами.

Цель работы - решение важной народнохозяйственной проблемы создания новых ресурсосберегающих машин с газоимпульсным приводом для осуществления технологических процессов резки холодного и горячего проката, брикетирования стружки, штамповки и других процессов обработки металлов давлением.

Для достижения этой цели решены следующие задачи.

1. На основе изучения условий работы опытных образцов ИМ для резки горячих слитков в МНЛЗ и холодного проката на мерные заготовки, брикетирования стружки и горячей штамповки, установлены требования к энергоприводам таких машин. Сравнение рабочих процессов в поршневых двигателях внутреннего сгорания и ИМ для обработки металлов давлением показало существенные особенности процессов в энергоприводах ИМ. Исходя из этого, обоснованы направления и методы исследований.

2. Исследован рабочий ход энергопривода ИМ. Установлены зависимости скорости движения рабочих частей (штока, корпуса, клапана) и КПД процесса от управляемых и конструктивных параметров (давления газа в камере, расхода, зазоров, скорости открытия клапанов). Разработана дескриптивная математическая модель этого процесса.

3. Определены критерии подобия энергоприводов ИМ, установлены их приоритеты и рациональные диапазоны выбора, синтезирована оптимизационная модель энергопривода.

4. Экспериментально исследован процесс сгорания топливной смеси в камерах сгорания ИМ. Установлены зависимости термодинамических величин от формы, объема камеры сгорания и давления топливной смеси. Разработаны пути интенсификации процесса за счет разных методов поджига и совершенствования конструкции привода для разных технологических процессов.

5. Исследован процесс наполнения топливной смесью камер сгорания ИМ и разработана математическая модель этого процесса, учитывающая теплообмен смеси со стенками камеры. Получено экспериментальное подтверждение этой модели.

6. Разработаны научные основы типового проектирования энергоприводов ИМ, позволившие спроектировать ряд машин для резки стальных слитков в горячем и холодном состоянии, брикетирования стружки и осуществления ряда других технологических процессов обработки металлов давлением. Исследованы их эксплуатационные характеристики. Полученные результаты подтверждают проектные показатели.

7. На основании полученных данных разработаны новые схемные решения энергоприводов ИМ, позволяющие модернизировать существующие паровоздушные кузнечные молоты с целью расширения их технологических возможностей и существенного увеличения КПД, реализовать процессы горячей листовой штамповки, уплотнения песчаных смесей и другие процессы.

8. Разработаны и используются в промышленных и опытно - промышленных условиях ряд ИМ. Определены их эксплуатационные характеристики, которые в большой степени совпадают с расчетными. На основе их оценки определены их перспективы расширения сферы применения разработанных энергоприводов ИМ. Выполнена технико-экономическая оценка эффективности использования разработки, которая позволяет сделать вывод о возможности существенного снижения ресурсопотребления в технологических процессах, реализующихся с помощью ИМ.

Научная новизна диссертации состоит в разработке научных основ проектирования энергоприводов ИМ, обеспечивающих существенное ресурсосбережение в технологических процессах резки металла в горячем и холодном состояниях, а также других процессах обработки давлением.

В рамках концептуального решения проблемы получены новые научные результаты:

- разработаны основы теории энергоприводов ИМ для обработки металлов давлением, соответствующей их реальному рабочему процессу;

- синтезированы математические модели основных процессов в энергоприводах ИМ;

- установлены критерии подобия и условия моделирования энергоприводов, позволяющие определить оптимальные геометрические, силовые и другие параметры энергоприводов:

- разработана методика проектирования энергоприводов требуемой выделяемой энергии и последовательности рабочих импульсов.

Практическая значимость результатов исследований заключается в создании и внедрении в производство ИМ для безотходной резки металла и реализации других энергосберегающих технологий. В рамках этого:

- разработаны и внедрены в производство новые конструкции энергоприводов ИМ для безотходной резки металла в холодном и горячем состояниях, брикетирования стружки из черных и цветных сплавов;

- найдены новые конструктивные решения создания новых высокоэффективных машин и модернизации существующих для резки, ковки, штамповки и утилизации отходов производства, а также машин особо больших энергий для резки слябов (блюмов) в линиях MHJI3;

- разработаны методики экспериментальных исследований процессов наполнения топливной смесью и ее сгорания в камерах сгорания ИМ и рабочего хода в них. Методики основаны на использовании современного оборудования для регистрации быстроизменяющихся параметров, оригинальных датчиков и обработки результатов на ЭВМ.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке дескриптивной модели энергопривода ИМ;

- синтезе оптимальных моделей, основанных на критериях подобия, рабочего процесса и наполнения топливной смесью камеры сгорания, а также разработке способов и устройств для интенсификации процессов поджига и сгорания;

- разработке методик проведения экспериментальных исследований, проектирования энергоприводов и опытно - промышленной отработке различных технологических устройств;

- в разработке новых технологических решений схем энергоприводов ИМ, их узлов и ряда технологических процессов.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением современного математического аппарата научных исследований, экспериментальными исследованиями и практическими результатами, полученными при внедрении в опытно - промышленном производстве, а также путем сравнения с известными теоретическими решениями.

Апробация работы. Основные научные и прикладные результаты были доложены и обсуждены на: всесоюзных научно-технических конференциях "Использование импульсных источников энергии в промышленности", г. Харьков, 1985-1990 г. г.; всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование кузнечно-штампового оборудования ударного действия и создание комплексов горячей штамповки", г. Ижевск, 1982 г.; научно-технической конференции "Высокоскоростная объемная штамповка", г. Новосибирск, 1983г.; всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование кузнечно-штампового оборудования ударного действия", г. Запорожье, 1985 г.; всесоюзной научно-технической конференции "Пневматические системы", г. Тула, 1986 г.; научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологические процессы, оборудование и средства автоматизации листовой и горячей объемной штамповки", г. Москва, 1991 г.; научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Харьковского авиационного института им. Н. Е. Жуковского в 1980 - 1992 гг.; научно-технических семинарах кафедры "Технология самолетостроения" Харьковского авиационного института им. Н. Е. Жуковского в 1980 - 1996 гг., научно-технической конференции Карачаево-Черкесского технологического института, 1997 г.

Реализация работы. Результаты данной работы использованы при разработке и модернизации машин импульсного брикетирования, резке стальных заготовок, внедренных на Лиепайском металлургическом заводе "Сарканайс Мета-лургс", Волгоградском тракторном заводе, Бежицком сталелитейном заводе, Новокраматорском машиностроительном заводе, Руставском металлургическом заводе, Молдавском металлургическом заводе.

1 Публикации. Основное содержание работы изложено в 19 статьях, в т. ч. 5 (единоличных. На разработки, выполненные в работе, получены 32 авторских свидетельства.

Ш Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, Включения, списка литературы. Содержание изложено на страницах маши

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертации решена важная народнохозяйственная проблема создания новых ресурсосберегающих машин с импульсным энергоприводом для осуществления технологических процессов резки холодного и горячего проката, брикетирования и пакетирования металлических отходов производства, штамповки и других процессов обработки металлов давлением.

Основными научными и практическими результатами проведенного комплекса работ являются:

1. На основании рассмотренного опыта применения ИМ для резки холодного и горячего металла, прессования стружки из различных металлов установлена возможность существенного энерго- и ресурсосбережения за счет потерь металла при разделительных операциях и его переделе. Анализ конструкции таких машин показывает, что основным элементом определяющим их эксплуатационные характеристики является энергопривод и отсутствуют надежные методики его расчетов при проектировании.

2. Разработана и обоснована дескриптивная модель рабочего хода энергопривода ИМ. Определены критерии подобия и условия моделирования этих приводов. Использование оптимизационной модели, основанной на критериях подобия, позволяет установить в обобщенном виде зависимости энергосиловых характеристик приводов от их геометрических и других параметров, включая также параметры запирающего устройства и топливной смеси. При этом установлено, что энергосиловые характеристики приводов ИМ определяются в основном величиной степени расширения газа и значениями нескольких критериев подобия. Определена оптимальная область изменения этих величин, что позволило с целью повышения КПД оптимизировать геометрические параметры приводов.

3. Экспериментальные исследования рабочего хода привода позволили подтвердить критериальные зависимости, уточнить с помощью поправочных коэффициентов расчетные зависимости изменения энергосиловых параметров. Отработан ряд конструктивных решений позволивших увеличить эффективную энергию привода на 25.30%.

4. Исследован процесс сгорания топливной смеси и определены зависимости основных термодинамических величин от геометрических и конструктивных параметров камер сгорания. Разработаны оригинальные устройства для зажигания смеси в камерах ИМ. Они позволяют управлять процессом сгорания и тем самым изменять характер прилагаемой нагрузки соответственно потребностям технологического процесса.

5. Синтезирована математическая модель процесса наполнения топливной смесью камеры сгорания энергопривода импульсной машины, учитывающая теплообмен с окружающей средой. Для повышения степени адекватности модели коэффициенты расхода и теплообмена определены экспериментально. Установлен характер влияния конструктивных, термодинамических и других факторов на процесс наполнения. Полученные результаты обобщены в виде критериальных зависимостей, которые проверены экспериментально. Модель позволяет рассчитывать процесс наполнения камеры сгорания различными горючими газами и дает возможность оптимального проектирования системы топливоподачи.

6. На основании разработанной методики проектирования разработаны энергоприводы для ИМ МИР 150Е, МИР-16, МИР-100Х, МИП-500, Т4136С предназначенных для резки заготовок и проката в холодном и горячем состояниях, а также брикетирование стружки из стали и цветных металлов. Машины успешно работают в промышленных условиях.

Выявлены особенности их эксплуатации, обеспечены требования по управляемости энергией и цикличностью работы. Разработаны и использованы при проектировании машин пути и методы повышения их служебных характеристик.

Разработан проект энергопривода импульсной машины с эффективной энергией до 5 МДж, которая предназначена для резки крупных слябов в линиях МНЛЗ и выполнения других операций ОМД.

7. Обоснование и разработка проектов модернизации существующего кузнечного оборудования, в частности паровоздушных молотов, позволяет увеличить его экономичность расширить технологические возможности, а также создать ряд новых технологических процессов с непосредственным воздействием горючего газа на предмет обработки, например для штамповки листового материала.

1. Алексеев Ю. Н. Вопросы пластического течения металлов. - Харьков: Изд-во ХГУ. 1958.- 188 с.

2. Анализ конструктивных схем машин для высокоскоростной резки металла / В. Г. Кононенко, В. А. Стельмах, С. А. Мазниченко и др. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов. - Харьков. 1974, вып.З, с. 42 - 47.

3. Бетгелор Д. Теория однородной турбулентности. Ь.: Изд-во иностранной лит., 1955,- 197 с.

4. Божко В.П. Исследование и внедрение машин для импульсного брикетирования металлической стружки. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -Харьков, 1967, 245 с.

5. Борисевич В. К. Разработка научных основ оптимального проектирования технологических процессов листовой штамповки взрывом деталей летательных аппаратов и двигателей. Дис. на соиск. учен. степ, д-ра техн наук. Харьков, 1980.

6. Борисов В. М., Чечета И. А. Импульсный молот с энергоприводм на основе горючих газовых смесей и его технологическое применение. В кн.: Обработка металлов взрывом, 4.1. - М.: НИАТ, 1971.

7. Боташев А. Ю., Комнатный И. П., Семенихин Ю.И. Исследование кинематических и динамических характеристик запирающих устройств импульсных машин. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков. 1982, вып. 8, с. 84-89.

8. Боташев А. Ю. К расчету гидравлических амортизаторов импульсных машин. -В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. Харьков. 1982, вып. 8, с. 101 - 106.3t>2

9. Боташев А. Ю., Комнатный И. П. Термодинамические характеристики рабочего процесса теплового привода импульсных машин. В кн.: Высокоскоростная штамповка. Харьков. 1983. с. 105 - 108.

10. Боташев А. Ю., Семенихин Ю. И. Экспериментальное исследование процесса наполнения камеры сгорания импульсных машин. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков: - Вища школа. 1985, вып. 21, с. 71 - 74.

11. Боташев А. Ю., Обрываева Т. Е., Паршин Ю. В. Экспериментальное исследование процесса сгорания газообразного топлива в замкнутом объеме. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков: - Вища школа. 1986, вып. 22, с. 81-86.

12. Боташев А. Ю. Методика теплового расчета привода импульсных машин для обработки металлов давлением. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков: - Вища школа. 1987, вып. 23. - с.5 5 - 63.

13. Боташев А. Ю., Паршин Ю. В. Газоимпульсная штамповка тонколистовых полых деталей. В кн.: Листовая и горячая объемная штамповка (Материалы семинара). М. 1991, с. 44 46.

14. Боташев А. Ю. Исследование процесса сгорания газообразного топлива в камерах импульсных машин. В кн.: Импульсная обработка металлов давлением. Харьков. 1997. с. 153 - 157.

15. Боташев А. Ю. Исследовнаие процесса газоимпульсной штамповки. М., Кузн. штам. производство, 1999, № 11, с. 23 - 25.

16. Боташев А.Ю., Семенихин Ю.И. исследование динамики обратного хода вертикальных импульсных машин. В кн. обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков: - Вища школа, 1983, вып.19, с. 69 - 74.

17. Боташев А.Ю. Исследование динамики процесса и машин импульсной резки горячего металла. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Краматорск, 1980, - 188 с.

18. Боташев А. Ю. Исследование динамических и кинематических характеристик паровоздушных молотов в режиме их работы на газовом энергоносителе// Авиационно-космическая техника и технология. Харьков. 1999. Вып. 14. С. 154-157.

19. Боташев А. Ю. Определение максимального давления в камерах сгорания импульсных машин для обработки металлов давлением// Удосконалення процешв та обладнання обробки тиском в метал yprii i машинобудуванш. Краматорськ. 2000. С. 436-439.

20. Валеня И. Ю. Исследование, разработка и внедрение в промышленность технологии и оборудования для высокоскоростного безотходного раскроя сортового проката. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Минск, 1983, - 201 с.

21. Вибе И. И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.: Наука. 1962.

22. Генкин К. И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

23. Герц Е. В., Крейнин Г. В. Расчет пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1975.-270 с.

24. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1978. -380 с.

25. Двигатели внутреннего сгорания. / Д. Н. Вырубов, П. А. Иващенко, В. И. Ивин и др. Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова и др. М.: Машиностроение, 1983.-372 с.

26. Демидович В. П., Марон И. А., Шувалова Э. 3. Численные методы анализа. -М.: Гос. из-во физико-математической литературы, 1962. 367 с.

27. Живов JI. И., Овчинников А. Г. Кузнечно-штамповочное оборудование. К.: Вища школа, 1972. -280 с.

28. Зимин А. И. Машины и технология обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1960.

29. Зимин А. И. "Периодическая система" энерготипов кузнечно-пресовых машин. В кн.: Машины и технология обработки металлов давлением. - М.: Машиностроение, 1967.

30. Ильюшин А. А. Пластичность. М.: ОГИЗ, 1948. - 376 с.

31. Импульсная машина для резки металла ВК-11 М / В. Г. Кононенко, С. В. Ще-кочихин, В. А. Стельмах и др. В кн.: Использование энергии взрыва в машиностроении. - К.: Укр. НИИНТИ, 1967, с. 36 - 38.

32. Импульсные машины для резки металла / В. Г. Кононенко, С. А. Мазниченко, С. В. Щекочихин и др. В кн.: Использование энергии взрыва в машиностроении. - К.: УкрНИИНТИ, 1967, с. 38 - 42.

33. Импульсные машины порохового действия для резки металла и их промышленное применение/ С. В. Щекочихин, С. А. Мазниченко, В. А. Стельмах и др. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков, 1968, вып. 2, с. 86-69.

34. Иост В. Взрывы и горение в газах. М.: Изд-во иностранной лит., 1982, - 287 с.

35. Исследование идеального термодинамического цикла машин импульсного действия. / В. Г. Кононенко, В. А. Стельмах, А. Ю. Боташев и др. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1974, вып. 2. с. 134- 147.

36. Исследование термодинамического процесса машин импульсного брикетирования. // Отчет по теме. Инв. № 02850034609. - 1985.

37. Исследование процесса наполнения камеры сгорания приводов импульсных машин для обработки металлов давлением. // Отчет по теме. Инв. №02860082702. - 1986.

38. Карта технического уровня и качество продукции //Единая система конструкторской документации. ГОСТ 2.116.84. М. 1985 - 84 с.

39. Кассандрова О. Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. - 104 с.

40. Кирпичев М. Л., Михеев М. А. Моделирование тепловых устройств. М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1936. - 315 с.

41. Кирпичев М. А., Конаков П. К. Математические теории подобия. -М.-Л.: Изд-во АН СССР 1949.- 102 с.

42. Киселев П. Г. Справочник по гидравлическим расчетам. М. -Л.: Госэнерго-издат, 1961. - 352 с.

43. Кононенко В. Г. Исследование и внедрение импульсного деформирования металлов в металлургии и машиностроении: Дис. на соиск. учен. степ, д-ра техн. наук. Харьков, 1963.

44. Кононенко В. Г. Оборудование и техника импульсной обработки материалов. -Л.: ЛДНТП, 1968.

45. Кононенко В. Г., Астафьев Л. Я., Стельмах В.А. Анализ параметров энергоузлов импульсных машин для обработки металла давлением. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков. 1968, вып. 2, с. 75 - 81.

46. Кононенко В. Г., Яценко С. В. Импульсная резка горячего металла на УНРС. -Сталь, 1972, № 3, с. 22-- 22.

47. Кононенко В. Г., Стриженко В. Импульсная резка слитков в системе многоручьевых УНРС. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. -Харьков, 1972, с. 94- 102.

48. Кононенко В. Г., Стельмах В. А., Хмелик Б. Л. Энергетический баланс машин импульсного деформирования с приводом внутреннего сгорания апериодического действия. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. -Харьков, 1972, с. 14-25.

49. Кононенко В. Г., Райзман Д. А., Богуславский 3. А. Датчик давления для исследования камер сгорания больших объемов. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1974, с. 27 - 31.

50. Кононенко В. Г., Шалбаян А. С. Исследование и внедрение импульсного процесса брикетирования стружки алюминиевых сплавов. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1974, вып. 3, с. 3 - 16.

51. Кононенко В. Г., Боташев А. Ю. К вопросу моделирования импульсных машин с внешним запиранием. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1975, вып. 4, с. 24 - 33.

52. Кононенко В. Г., Боташев А. Ю., Райзман Д. А. Экспериментальное исследование динамики импульсных машин с внешним запиранием. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1978, вып. 7, с. 103 -113.

53. Кононенко В. Г. Высокоскоростное формоизменение и разрушение металлов. Харьков: Вища школа, 1980, 231 с.

54. Кононенко В. Г., Боташев А. Ю. Исследование процесса разгона подвижных масс импульсных машин с внутренним запиранием. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков, 1980, вып. 16, с. 70 - 80.

55. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. / А. Н. Лева-нов, В. Л. Колмогоров, С. П. Буркин и др. М.: Металлургия, 1976. - 416 с.

56. Королев А. А. Механическое оборудование прокатных цехов черной и цветной металлургии. М.: Металлургия, 1976. - 544 с.

57. Крагельский К. В., Добычин М. Н., Комбалов В. С. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

58. Кузнецов В. Р., Сабельников В. А. Турбулентность и горение. М.: Наука, 1986.-287 с.

59. Кузнечно-штамповочное оборудование / А. Н. Банкетов, Ю. А. Бочаров, Н. С. Добринский и др.; под ред. А. Н. Банкетова,, Е. Б. Ланского. М.: Машиностроение, 1982. - 576 с.

60. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Изд-во иностранной лит., 1948.

61. Мамонтов М. А. Некоторые случаи течения газа. М.: Оборонгиз, 1951. -490 с.

62. Мамонтов М. А. Вопросы термодинамики тела переменной массы. -М.: Оборонгиз, 1961. 55с.

63. Машина импульсной резки МИР-6. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. - Харьков, 1969, вып. 4, с. 60 - 62.

64. Мельник В. К. Исследование и внедрение импульсной резки металла пласт-ной ножом. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - Харьков. 1966.

65. Михеев М. А. Основы теплопередачи. M.-JL: Госэнергоиздат, 1956. -392с.

66. Некоторые оптимальные условия ускорения пламени газовых смесей на несплошных препятсвиях в больших объемах / И. М. Абдурагимов, В. В. Агафонов, Л. Н. Баратов и др. В кн.: Физика горения и взрыва. - Новосибирск, Наука, 1983, вып. 4, с. 39 - 42.

67. Определение максимального давления взрыва в камере сгорания постоянного объема / В. Г. Кононенко, В. А. Стельмах, В.М. Даниленко и др. В кн.: Высокоскоростная обраобтка матиериалов. - Харьков, 1974, вып. 3, с. 48 - 54.

68. Определение экономической эффективности новых технологических процессов, оборудования, оснастки //Методические материалы.- М.; НИАТ, 1963. -128 с.

69. Поспелов Д. Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением. -М.: Машиностроение, 1971. 535 с.

70. Прагер В., Ходж Ф. Г. Теория идеально пластичных тел. М.: Иностранная литература, 1956. - 398 с.

71. Расчет конечных параметров сгорания углеводородных топлив в камерах импульсных машин. В. И. Даниленко, В. Е. Стриженко, И. П. Комнатный, В. В. Божко. В кн.: Импульсная обработка металлов. - Харьков, 1972, вып. 4, с. 133 - 138.

72. Рей Р. И., Кара'сов В. С., Золотухин Н. М. Энергетический расчет паровоздушных штамповочных молотов. Кузнечно-штамповочное пр-во, 1985, № 2, с. 17-18.

73. Седов JI. И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1972. -440 с.

74. Скорость и стабильность выгорания при форкамерно-факельном зажигании в двигателях внутреннего сгорания / Л. А. Гуссак, В. П. Карлов, В. Г. Слуцкий и др. В кн.: Физика горения и взрыва. - Новосибирск: Наука, 1983, вып. 5, с. 104- 108.

75. Соколовский В. В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969.

76. Стельмах В. А. Исследование и внедрение машин и процессов импульсной резки металла и брикетирования стружки с использованием энергии горючих газов: Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Харьков, 1970.

77. Степанов В. Г.,' Шавров И. А., Импульсная металлообработка в судовом машиностроении. Л.: Судостроение, 1968.

78. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971. - 424 с.

79. Стриженко В. Е. Исследование энергосиловых параметров импульсной обработки металлов давлением и процессов при регулировании энергии импульсных машин: Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Харьков, 1973.

80. Тареев В. М. Справочник по тепловому расчету рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. М.: Речной транспорт, 1959. - 399 с.

81. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование литейного производства. Экспресс-информация. Отечественный опыт. Вып. 1. М., 1986.

82. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 3. Технология и оборудование литейного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 3. М., 1986.

83. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование кузнечно-штампоыочного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 4. М., 1986.

84. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование кузнечно-штампоыочного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 5. М., 1986.

85. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование кузнечно-штампоыочного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 6. М., 1986.

86. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование кузнечно-штампоыочного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 7. М., 1986.

87. Технология, оборудование и экономика машиностроительного производства. Серия 4. Технология и оборудование кузнечно-штампоыочного производства. Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Вып. 9. М., 1986.

88. Технологические возможности и пластичность металлов в условиях высокоскоростной штамповки / Ю. П. Согришин, Н. Ф. Кобяковский, А. В. Попов и др. В кн.: Высокоскоростная объемная штамповка. Труды ЭНИКМАШ. -М., 1969, вып. 21, с. 9-26.

89. Теория турбулентных струй / Г. Н. АбрамовичЮ Т. А. Гиршович, С. Ю. Крошенинников и др. М.: Наука, 1984. -702 с.

90. Томленов А. Д. Теория пластического деформирования металлов. М.: Металлургия, 1972. -408 с.

91. Халл Р. Математическая теория пластичности. ГОТТЛ, 356. 408 с.

92. Штамповка жидкого металла / А. И. Батышев, Е. М. Базилевский, В. И. Бобров и др.; Под ред. А. И. Батышева. М.: Машиностроение, 1979. - 200 с.

93. Щеглов В. Ф. Совершенствование кузнечного оборудования ударного действия. М.: Машиностроение, 1968.

94. Экспериментальные исследования энергетических характеристик импульсной машины для брикетирования стружки / В. Г. Кононенко, В. Д. Русев, В. П. Божко и др. В кн.: Высокоскоростная обработка материалов давлением. - Харьков, 1975, вып. 4, с. 65 - 70.

95. Экспериментальное исследование термодинамического процесса машин импульсного брикетирования / А. Ю. Боташев, С. В. Яценко, И. П. Комнатный и др. В кн.: Обработка металлов давлением в машиностроении. -Харьков: Вища школа, 1984, вып. 20, с. 75 - 82.

96. Яценко С. В. Исследование и внедрение процесса импульсной резки горячего металла в условиях многоручьевых УНРС: Дис. на соиск. учен. степ, канд. техн. наук. Харьков, 1974.

97. Авт. свид. СССР № 139407 от 17.08.1961 г. Устройство для резки слитков /

98. В. Г. Кононенко, Ю. А. Боборыкин, Р. В. Пихтовников, В. В. Фульмахт.

99. Авт. свид. СССР № 142498 от 1.10.1959 г. Способ резки металла, например,при непрерывной разливке / В. Г. Кононенко, Г. Т. Литвиненко, Ю. А. Боборыкин и др.

100. Авт. свид. СССР № 143211 от 02.02.1961 г. Копер для резки слитков на установке непрерывной разливки стали / В. Г. Кононенко, Я. А. Беличко, Р. В. Пихтовников и др.

101. Авт. свид. СССР № 267308 от 16.04.1968 г. пресс молот импульсного действия / И. А. Чечета, В. М. Борисов, В. А. Щербаков и др.

102. Авт. свид. СССР № 268873 от 11.10.1968 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением / И. А. Чечета, В. М. Борисов

103. Авт. свид. СССР № 268872 от 20.01.1969 г. Энергоузел импульсной машиныударного действия / И. А. Чечета, В. М. Борисов.

104. Авт. свид. СССР № 314436 от 23.06.1970 г. Запирающее устройство / И. П.

105. Комнатный, В. Г, Кононенко, С. В. Яценко и др.

106. Авт. свид. СССР № 532193 от 15.01.1975 г. Импульсная машина / А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, С. В. Яценко и др.

107. Авт. свид. СССР № 544494 от 17.03.1975 г. Запирающее устройство камерысгорания импульсных машин/ А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, А. М. Хуа-ко.

108. Авт. свид. СССР № 550785 от 23.04.1975 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, А. М. Хуако.

109. Авт. свид. СССР № 576705 от 23.04.1975 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, А. М. Хуако.

110. Авт. свид. СССР № 611360 от 21.06.1976 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, А. М. Хуако.

111. Авт. свид. СССР № 632138 от 10.03.1975 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, В. Г, Кононенко, А. М. Хуако и др.

112. Авт. свид. СССР № 1027914 от 27.11.1981 г. Импульсная машина для обработки давлением/ А. Ю. Боташев, С. Г, Кушнаренко, С. В. Яценко и др.

113. Авт. свид. СССР № 1056516 от 08.07.1977 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, В. Г. Кононенко, А. М. Хуако идр.

114. Авт. свид. СССР № 1075520 от 18.01.1982 г. Запирающее устройство камерысгорания импульсных машин для обработки давлением/ А. Ю. Боташев, И. Ю. Семенихин, С. Г, Кушнаренко и др.

115. Авт. свид. СССР № 1076303 от 18.01.1982 г. Гидравлическая кузнечно-прессовая машина с насосно-аккумуляторным приводом / С. В. Яценко, А. Ю. Боташев, И. Ю. Семенихин и др.

116. Авт. свид. СССР № 1085111 от 05.12.1982 г. Импульсная машина для резкиметалла / А. Ю. Боташев, В. Г. Кононенко.

117. Авт. свид. СССР № 1089851 от 19.12.1982 г. Импульсная машина для резкиметалла / А. Ю. Боташев, В. Г. Кононенко.

118. Авт. свид. СССР № 1111321 от 21.04.1983 г. Энергоузел импульсной машины / А. Ю. Боташев, Ю. И. Семенихин, С. В. Яценко и др.

119. Авт. свид. СССР № 1123159 от 22.09.1983 г. Вертикальная импульсная машина для обработки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, Ю. И. Семенихин, В. И. Плешков и др.

120. Авт. свид. СССР № 1139019 от 30.09.1983 г. Импульсная машина для обработки металлов давлением/С. В. Яценко, А. Ю. Боташев, Ю. И. Семенихин и др.

121. Авт. свид. СССР № 1167817 от 23.11.1983 г. Паровоздушный молот / А. Ю.

122. Боташев, С. В. Яценко, И. Ю. Валеня и др.

123. Авт. свид. СССР № 1205396 от 07.10.1984 г.Устройство для гидропрессования изделий / А. Ю. Боташев, В. Н. Мирошниченко, Ю. В. Паршин и др.

124. Авт. свид. СССР № 1207609 от 09.01.1984 Камера сгорания импульсной машины для обработки металлов давлением / А. Ю. Боташев, С. В. Яценко, Ю. И. Семенихин и др.

125. Авт. свид. СССР № 1210323 от 27.07.1983 Импульсная машина для резкипроката / А. Ю. Боташев, Ю. И. Семенихин, С. В. Яценко и др.

126. Авт. свид. СССР № 1211947 от 22.09.1983. Разделенная камера сгорания / А.

127. Ю. Боташев, Ю. И. Семенихин, В. И. Плешков и др.

128. Авт. свид. СССР № 1218548 от 13.07.1983. Устройство для импульсной штамповки / В. Г. Кононенко, А. Ю. Боташев.

129. Авт. свид. СССР № 1243220 от 18.07.1984. Запирающее устройство камерысгорания импульсной машины для обработки металлов давлением / С. В. Яценко, А. Ю. Боташев, В.В. Павлов и др.

130. Авт. свид. СССР № 1327362 от 13.12.1985. Энергоузел импульсной машиныдля обраобтки металлов давлением/ А. Ю. Боташев, С. Г. Кушнаренко, Ю. И. Семенихин и др.

131. Авт. свид. СССР № 1352766 от 23.09.1985. Иммпульсная машина для резкипроката/ А. Ю. Боташев, О. В. Сумская, С. В. Яценко и др.

132. Авт. свид. СССР № 1408623 от 03.12.1986. Импульсная машина для обработки давлением листового материала / А. Ю. Боташев, С. Г. Кушнаренко, Т. Е. Обрываева и др.

133. Авт. свид. СССР № 1408625 от 03.12.1986. Импульсная машина для обработки давлением листового материала/ В. К. Борисевич, А. Ю. Боташев, С. Г. Кушнаренко и др.

134. Авт. свид. СССР № 1559525 от 19.05.1988. Устройство для штамповки нагретых деталей типа днищ/ С. В. Яценко, А. А. Лелета, А. И. Долматов, А.Ю. Боташев .

135. Авт. свид. СССР № 1621263 от 10.10.1988. Вертикальный молот/ С. А. Ващенко, В. А. Литвиненко, А. Ю. Боташев.

136. Авт. свид. СССР № 1347270 от 13.12.1985. Импульсная машина для обработки металлов давлением / А. Ю. Боташев, С. Г. Кушнаренко, Ю.И. Семе-нихин и др.

137. Авт. свид. СССР № 1413798 от 01.12.1986. Импульсная машина / А. Ю. Боташев, С. Г. Кушнаренко, Т.Е.Обрываева и др.

138. Авт. свид. СССР № 156434 от 19.04.1988. Устройство для листовой штамповки куполообразных деталей из нагретых заготовок / С.В. Яценко, А.А. Лелета, А.И. Долматов, А.Ю. Боташев.

139. Altan Т. Wann ist Hochgeschwindigkeitsschneiden wirt schaftlich? Entwick-lungsstand und Grenzen der Anwensdung von Hochgeschwindigkeits hammer/ MM- Industrie, 1972, 78, № 98,2239 2242.

140. El-Schennaw Atiai. Burucksichtigung der Verformungswarme ftei bildsamer Formgebung. "Arch.Fisenhiittenw.", 1978, 49, № 10, 473 476.

141. Chan L.T., Bakhtar F. D., Tobias S. A. Design and development of Petro-Forge

142. High Energy-Rate Forming Machines. Insth. Mech. Engs., Proc. 180 (1965/66) Part I, № 29, s. 689/708, 20 Abb.

143. Skeen S. A. High velocity Forming. — "Mashinery", 1966, 108, № 2785, p. 694701.

144. Wolf H. Dinamic der Hochgeschwindigkeitchammer. Fertigungstechn. und Betr.,1972, 22, № 7, 418 423. 11.

145. Wolf H. Schlagwirkungsgrad von Hoghgeschwindigkeits hammern und der Vergleich mit herkommlichen Hammern. Maschinenbautechnik, 1973, 22, №3, 115-119,11,111.

146. Patent 1112182 (Greit Britain), Impulse Forming and like Machines, Application1. Date: 5 Nov., 1963.

147. Patent 1115304 (Greit Britain), Improvements in Impulse Forming and like Machines, Application Date: 6 April, 1965.

148. Gazbar I., Skorinin J. Metal Surface layer structure formation under sliding friction.- Wear, 1978, SI, № 2, p. 327 336.

149. Osakada K., Nakalo J., Mori K. Finite element method for rigid-plastic analysis jfmetal forming Formulation for finite deformation // Int. J. Mech. Sci., 1982. V24. P. 459-468.

150. Markochev V. The energy accumulated during plastic deformation and its role instructure processes. International Conference Crack initiation and Growth of Role of Structure and Environment. Varna, Bulgaria, 1991.