автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающих технологий и электрогидравлических прессов с пространственно-временным управлением нагружением для штамповки крупногабаритных листовых деталей

Харк1вський ав!ац1йний 1нститут 1м М.е.Куковського

/

ТАРАНЕНКО Михайло бвгеиович

УДК 621.983.044 6-1.7.044

P03F0BKA РЕСУР003БЕП1ГАЮЧИХ ТЕХНОЛОГ ¡Я ГА ЕЛЕКТРОПДРАВЛГ-ШХ Г1РЕС1В 3 ПРООТОРОВО-ЧАСОВИМ УПРАШПННЯМ НАВАНТАШШЯМ ДЛЯ ШТАШУВАННЯ КРУПНОГАБАРИТНИХ ЛИСТОВИХ ДЕТАЛЕЙ

CneuiacbiilcTb 05.03.05 - Проц^си та мапш1г оброОки тиском

Автор е ф е р а т

дисертац1í на здобуття наукового с гупеня доктора техн1чких наук

Дисертац1ею с рукопис.

Робота виконана в Харк1всъкому ав1ац!йному 1нститут1 1"ен1 М.е.Куковського, М1н1стерство осв1ти Укра1ни.

0ф1ц1йн1 опоненти:

ЛОБАНОВ В1ктор Кос-янтинович, ДП "Завод 1мои1 МалишеЕа", зав. лабораторию РОГАНОВ Лев Лоон1дович,

Донбаська державна малшнобуд1вна академ1я, зав. кафедрой. . бВСТРАТОВ В1тал1й ОлексШович, Харк1вський державний пол1техн!чний ун!зерси-тет, аав. кафедрою.

Пров1дна установа:

Харк1вський наукою-досл1дний 1нститут технолог1й машинобу-дування, М1н1стерство промислово! пол1тики Украши, и.Харк!в.

Захист вШбудетьса '"■" мар»а 199 8 р> 0 14,00 годи-н1 на аас1данн1 спец1ал1эованоЛ вузно! ради Д 02.27.06 в Хар-.»1вському ав1ад1йному 1нститут1 1мен1 М.е.Куковського, 310070, Харк1в, вул. Чкалова, 17. •

3 дисертац1ею можно ознайомитись у бМШотец! Харк1вського ав!ац1йного 1нституту 1мен1 М.е.Куковського (Харк1в, вул. Чкалова, 17).

Автореферат роз1сланий "__" _______ 199,__р. .

Вчений секретар ,

спец!ал1вовано1 вчеио! ради р<-»■ IЛОВ Г.Л,

д.т,н., с.н.с, д.т.н., професор

д.т.н., професор

ЗЛГЛЛЬНЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть проблем». Осношшми напряйгсаш! гпдппщншш ейек-тизиост! пиробництпа та конкурентоспромохност1 продуьчЦ! с удос-коналення !снуючих 1 розробка нових технолог!чних лроцес1в я мен-шими енерго- та ресуроом:стк1стю, створення гнучкого та универсального устаткування, при м1к!мапьному вплив1 на нагадлишне се-редо'витце.що забезпечить прискорення науково-т'!хн1чноги прогресу.

Особливе значения це мтя для таких наукоемних галузей, як ав1а- 1 автомоб!лебудування, де листов! детап], в тому числ! з малопластичних 1 високом!цних матер!а.л!в, складаютв 18 ...707. номенклатура деталей.

Збыыиення гаЗаритких розм(р1в деталей, упслачнеь'ня 1х фор-ми, зростання витрат часу та комт!в на п!дготовку виробництва, нестаток потукних лис'кгатампувальних гтрес1в та 1нш1 фактори зумо-вили появлении I гаироке застосування технолог!й штампу ва?;ня- на •основ! !мпульсних джерел енерг11.

У рад! технолог1чних процес!в !мпульсно! металообробки одне. а оста г. них и!сць належить електрог!дравл!чному штампуванню (ЕГШ). Де зушэвлено тим, шо електрична енерг!я за доступн!стп, простотою нягеэшгтэиия 1 можлщЦстю регулгавання е нпйСИлыл перспективною. Е.1ектрог1дравл1чн1 преси експлуатуються практично на вс!х л1тако-Суд!вних заводах I Шдприемствах РосН, СНД 1 промислово розвину-т«х 1фа1н.

Подальша 1нтенсиф1кац1я ЕГШ, розширення технолог1"пих модли-востей, розробка нових технолог!чних процес1В, зниженпя матер!а-ло- I енерговитрат на одиницю продукцП, п1двищення якост! 1 точ-ност! деталей неможлнв! без вивчення процес1в, в!дбупа'0т1,ся у розрядному об'ем!, розробки 1х математичних моделей 1 на щй основ! - метод!в управл1ння навантаженкям при Формотворенн1 заготовки в простор1 I час!, а також в1дпов!дного устаткування.

Окрем! частини них питань включалися у загальносоюзн! комплексн! программ наукових проблем 0.16.03 1 0.72.06 Ь 1980-1990 роках, у програму М!н!стерства осв1ти Укра1ни а розробки технолог1чних процес!в та устаткування 1мпульсно1 металооброб-ки, "а також у плани роб!т за договором з МШЧстерстшм мадмнобу-дування, ВПК ! конверсИ N 9010/07 в!д 26.10.92 ржу на 1992-1996 роки.

Викладене вище обгрунтовуе актуальн!сть теми- дисертацП 1 проблем, цо в н1й розглядаються.

о

Мота ройоти - вир!иеиня ва>иишо1 народьогосподарсъко! проблем!! створення нових ресурсозбер1гаючих технолог 1й штампування крушгагабар.ггнлх листових деталей складно! форми 1 електрог1драв-л1чних прес1в а просторово-часовим управл1нням навантаженням, а також. систем 1х енергозабезпечення, контролю параыетр1в процесу штампування та д!агностики.

Для досягнення ще! мети в робот1 виршено т. та задач!:

1. На. осиов1 вивчення номенклатур» листо;лт£»».:11ованих. деталей, узагальнеш.я досвгду загст1ьельно-итампувалыюго виробництва визначено групи листових деталей, як! Е1др1зняються високои трудом ¿.сткютю виготовлення 1 потребують великих витрат 1 строк1в на технологхчну гидготовку виробництва (ТПЗ). Лн:ийз геометрИ цих деталей 1 механ1зм1В IX формозм!ни дозволив кизначити шляхи роз-тирення технолог1чних ■ можливостей 1 скорочення енерго та ресур-совитрат при штампуванн! крупногабаритних листових деталей. ■

2. Розробленз схеми технолог!чних процес1в, ааснованих на кумуляцП енергП для штампування вигначених клас!в деталей 1 запропоновано методику розрахунку технологгчних траметр1в для них.

.3. На основ 1 досл^жень електричних процес!в у схемах кому-тацИ генератор!в 1мпульс1в струму (Г 1С) розроблено метод управляя м!сцем г енерг1ею розряд1в, вианачено можлив!сть застосу-вання багатоконтурних ПС з паралельним до кондексатор1в розташу-ванням форыуючого розрядника 1 обгрунтовано виб!р параметр1в для контролю та д1агьостики процесу.

4. Дослужено процес п1 двойного високовольтного електричного розряду в камерах установок ЕГШ 1 розроблено метод управления часом початку розряду, а також математичну модель, що о'писуе цей процес.

, 6. Розроблело математичну модель процес1в, шр спостер!гають-ся у розрядному об'ем! багатокамерних роэрядних блок1в (БРБ) ЕТ-прес1в. Модель дозволяе розраховувати поля г!дродинам1чних величин над заготовкою та вибрати конструктивн1 1 технолог!чн1 параметру блок1в та процес1в.

6. Розроблено науков! основи типового проектування багатоконтурних ЕГ-прес1в, як1 дозволили спроектувати прес, що мае мож-лиЫсть управляти енергопотоками у час1 за 1нтенсивн1стю 1 м1с-цем IX прикладання. Досл1джено експлуатацшн! характеристики пре-са I ефективн1сть його аастосування.

' 7. Розроблено пауков 1 основи проектування технолог1чних про-

цес!в поел ровного локального штампування крупногабаритних деталей, що виготокляютьсп витягуванням 1 Формуванням. Означено екс-плуатацппа можлш;ост1 I рацюнальн1сть схем управлШш наванта-женням для одержання генеральних форм деталей та 1х локалышх елементйв. ,

8. Розроблено, дослужено 1 реализовано комплексну систему контролю процесу штампування ' та д^агностування джррел енергП ЕГ-прес1в.

Наукова новизна дисертацП полягае в розробц1 наукових основ ресурсозбери-аючкх технолог!й, формотворення крупногабаритних листових деталей на електрог1дравл1чних пресах э просторово-часо-вим управлении навантаженням.

У межах концептуального вир1шення проблеми одержано так1 но-в1 науков1 результати:

- розроблено методи просторово-часового управл1ння нананта-женням 1 синтезовано модель цих процес1в;

- аапропоновано нов1 методи штампування посл1довним локаль-ним напантаже1шям 1 на 1х основ 1 розроблено технолог1чн1 процеси, • що яаб'-зпочуют1| при м1н1мальних витратах енергП 1 материале ролширон! технолог1чн1 можливост!, м1н!мальну р!знотовщинн1сть та писоку точШсть деталей;

-. розроблено нов1 принципов! схеми створення в роббчому об'ем! ЕГ-преса розрздних 1мпульс1в потрЮно! 1нтенспвност1 1 посл!довност1;

- створено методи 1 комплексну систему оперативного та 1нте-рактивного контролю процесу штампування 1 д1агностування джерел енергозабезпечення.

Практична значущ!стъ результат!в досл1джень полягае V ство- • ренн! та впровадженн! у виробництво ефективних технолог!чних про-цес!в штампування листових деталей, багатоконтурного ЕГ-преса з енерг!ею, яка запасаеться, понад 500 кДж 1з системами просторо-во-часового управлишя навантаженням та контролю процесу 1 д!аг-ностики режиму вид1лення енергН. В межах цього:

- розроблено 1 впроваджено ряд технолог1чних продес1в штам-пувапня листових деталей з габаритними розмтрами ;.^над'1 м, пробивания отвор1в, вирубки за складним контуром' 1 формотворення ло-кальних елементхв за допомогою кумулятивних струмнШ;

- синтезовано 1 створено систему управл!ння просторово-часовою 1мпульсною д1ею на заготовку;

- розроблено, виготовлено, випробувано Г введено до експлуа-

о

таци приданий для счрпшого ьирооництва багатокштурний ЕГ-прес. Ilf'I'-XAI-ЪОО а eueprieiu, • що запасаться, понад 500'кДж i система його енергйзасезпечешш у вигляд1 багатоконтурного ПС, який дозволяя управлятп по задани! програм! ЕТ-розрядами;

. - запретом, шада та впроваджено способи i yni$iKOEaiu прист-poi оперативного ютптролю парам.етр1в технолог¡чного процесу штач-пуватш i дгагностувашш euerem ыщ1лечня енергП ET-npeciB;

- обгрунтовано практнчт рекомендацп та конструктивна-технологи! виргюшш а модерн1зацП ЮТуючйх г1дравл!чних npeclB простоi дi i з метою розширення ix технолог1уних можливостей шляхом оснащения БРБ.

JlocTOBipHicTb результате п^твердлуетьси застосуванням су-ччсного матеыатичного апарату Teopii гидродинамики, експеримен-тальними досл!дженнями i практичними результатами, досягнутими при впроиадленн1 у доел¡дно-промислоье виробництво, а також дани-ми, не суперечними результатам 1нших досл1дник!в. '

Аиробац1я роботи. OcHOBiii пауков 1 i прикладн! результат» були викладен! та обговорен! на науково-техн!чних конферешЦях професорсько-викладацького складу, наукових 'прац!вник1в i aonl-рант1в Харк1вського ав1ацшного Шституту ш.М.е.Жуковського у 19й0-1992 роках; III i IY всесоюзних, Y м1жреспубл1канськ1й нау-ково-техн!чних конференшях "Електричний розряд у р!дши та його еастосування в нромисло1.ост1" у м. Миколасв!, 1984-19Ö2 рр.; всесоюзних науково-техн1чних конФеренц1ях 'Чмпульсна обробка ме-тал!в" у м.Харков1, 1985-1990 рр.; всесоюзнш науково-техн1чн1й конфереицИ "Одержання i обробка матер1ал1в високим тиском" у м. Мпюьку, 1937 р.; И всосоизнiй науково-техьпчнш конференцП "Сучасн! проблеми двигуШн i енергетичних установок л дальних апарат1в" у м. Москв!, 1981 р.; науково-д1лов1й конференцп "Кон-верг!я-92" у м. :<арков1, 199L1 р.; науково-техн1чнях сем1нарах i:a-федрп "Технология металiB i ав1ацшне матер¡алознавство" Хар-KiBCLKoro abiaui.iHoro iHCTiiTyry ¡м.М.в.Жуковського, 1980-1997 рр.

'.' повному обсяз1 дисертацшну роботу було викладено, обговорено i схвалено на зас1данн1 11ТР кафедри "Обробка металгв тис-ком" Донбасько! державно! машинобуд1вно1 академП i на зас1данн! Вчено! ради Iпетиту; 7 ¡мпульсних nponecjB i технологий HAH Укра1-ни См. Миколааь).

Результат» досл1джень впровгджено на Харк1всъкому ав1ац1йно-му виробничому пшфпгметв! , в акцшнерних товариствах "Темп" (м.Харкни. "Автомат" (м.Лубни), викори^тано на Куйбишевському

ав1ац1йкому заьод 1, Савеловському маш;шобуд1зному ВО '-.г1рогрес" 1 ряд! завод1в Украши та 1нших держав ОНД.

Загалькнй еконокичнии оСокт в1д внкорнотанип результата ро-боти склав 2,7 млн.карбоЕачц1в у ц!нах 1901 р. 1 12СО млн.карбо-г>гшц1в у Ц1нах 1995 р.

Г;убл1кацг 1. Основний зм1ст робоги вккладено у 24 науковнх працдх, с тему числ! 9 одноосЮних. I' 1 ро.\ робки одержано 13 аЕ-"•орських св!поцтв 1 патентов.

Структура 1 сбппг ро^оти. Дисертац1я издрукована на 239 сто-ршках машинописного тексту. Складаеться з вступу,' 9 розд1д!р I биснорк1 в. включая ь себе 27 таблиць, 189 1.тастрац1й 1 список ви-користаних джерел з 174 пайменурань.

основной зм1ст гсеот;;

У вступ1 обгрунтовано актуальн1сть роботи' 1 сфор|/ульовшю мету 1 аавдачня досл1джег\, внкладено сутн1сть осноиних наукових • результата та 1х практичну значуписть для розробки 1 виробництва листових деталей рыних конструкц1й, а такох описано апртСац1ю та Геач1:1ац1ю результата дисертац!•».

Ыдпначс-но пеликил внесск у вирШення ц!с1 - проблем« Ю.М.Алексеева. 0.Д.Лнтоненксва, М.О.Аиучина, К.М Чогоявленськг'чз,

B.К.Борисовича, А. I.Гороховича. В.Г.Кононенко, Г.П.Куаиецгла *.Я.«.гзуропс1Г.ггз. З.С.Исг^гИга, Г.З.Пи^иънЬи.ш^

C.0.Попова, О.В.Попова, С.У.Поляка, Ю.Г.Ряб1н1на, Ю.I.Чебанова, В.М.Чачина, Ю.е.Шг*(ар1нл, Л.0.Ютк1на.

У пераому роадш проапил!зоваш номенклатуру штампованкх листових деталей, н<чй6!лье значних споливач1а таких деталей: л1-такобуд1ы;ого - (в л1таку ТУ-13-1 блкзько 15 ООО кайменувань) 1 автомоб!лького (листоитампувального Еиробництва НТЦ ВАЗ), Розгля-нут! д°тал1 класиф!ковано за геомотричними i технолог!чкими озна-ками. В результат! анаезу встчновлено, шр штампува'-'чя жолобчатих деталей складно! форыи. деталей клас1в "рифги" 1 "жорсткост1" найб!льш трудом1стке, потребус великих витрат I терм!ну ТГО При зб!льшенн! габаритпих розм1р!в деталей на О,2...0,3 м трудомгет-к!сть 1х виготовлення зростае на 50. . ЛООХ. Це зумовлено необх1д-н!стю застосування к1лькох комшаэкт1в оснащения, використання метало- х енергомчеткого сбладнання, а такол докладання в!дносно велико1 К1лькост1 ручних ро01т для доведения, що визначае об'ект досл!джекь, . яким е технолог!чн1 процеси штампування крупногайа-.

ритних деталей складно 1 форми 1 прееи для 1;: виготовлення.

Анализ геометра детал1 як оболонки невно! генерально! форми з накладенини локальними елементами показуе, що формотворення генерально! форми не потребуе !нтенсивних енергопоток!в. Головним чином вони- неойх1Дн1 для формотворення локальних елемент!в. Тому, при можливос?! управл!ння !нтенсивн1стю енергопоток!в у простор1 над заготовкою можна знизити потр!бн! енергетичн! витрати. Попе-редн! дослхди по зм1ченню м!сця 1 часу навантаження заготовки показали, ко в цЬсму-випадку можна управляти Напружено-деформованим станом (НДС) листово1 детал! 1 одержувати аапежно в!д поставлених завдань р1внотоввднн1 детал! п^вищено* точност! або детал! задано! геометр!! !з заготовок а невисокими иластичкими можливостями. Кр1м розширення технолог!чних можливостей штампування 1 пол1пшен-ня якост! деталей використання управл!ння навантаженн.ям заОезпе-чуе 1 1нш1 переваги процесу: скорочуються енерговитрати на деталь, зменшуютьса необх!дн! розм!ри заготовок, знижуються навантаження на оснащения 1 прес, скорочуеться час циклу штампування 1 полшиуються ексялуатац1йи1 характеристики устаткув&чня.

Детал 1 номенклатура, ир розглядастъся, залежно в!д характеру ! оснащения виробництва виготовляють р!аними методами. Анал1з технолог!чних можливостей ! експлуатац!йних характеристик•вико-ристовуваного устаткування показуе переваги електрог1дравл!чних прес1в для штампування деталей з габаритними розм!рами б1льш н!ж 1 м 1 тов'щиною заготовки до 2 мм 18 стал!, титанових 1 кольорових сплав!в.

Проведений анал!з способ штампування осесиметричних днищ, жолобчатих деталей складно! форми, деталей типу "жорсткост!" показав переваги посл1довного локального навантаження заготовки. -

Розгляд !снуючих технолог !чних схем _розпод'!лення силового вплигу на заготовку приводить до висновку, що найб!льш перспективном е застосування схем. в яких використовуеться ефект кумуля-цИ енерг!!, та ИГ-пристро1в для одержання затоплених струмен!в р1дини, за допомогою яких в!дбуваеться штампування. . ~ Проведено анад1з конструч-щш ЕГ-прес!в, як! виготовлено в ■ СРСР, США 1 ЯпонИ, та 1х основних вузл1в. пропоауються шляхи удосконалення !х конструкции

3 урахуванням викладеного вище сформульовано мету 1 завдання досл!джень.

У другому роздШ досл1джуютъся можливост1 використання ку-муляцп <^ергП для эб!льшення 1 перерезпод1лу нокхив енергИ на

загот!вку. Так! методи доц!лыю використовувати для штампування деталей так»ж вид1в:

- з лоспльними ельм<?нтами, осесиметркчними в план1 з габа-ритними розм1рами 5...60 мм; •

. - з локальними елементами тих же поперечник р'озм1р1в, апе довжиною, що 1к.ревищуе ширину б!л.ьше н1ж у 5 раз!в;

- з др!бними локальними елементами, розташоваьими блисько одне в!д одного.

Для виготовлення деталей первого виду рекомендовано використовувати попередньо в1дформован1 кумулятивн! порожнини, як1 вста-новлюють на заготовку.

Для створеннп кумулятивних порожнин, що застосовують при штампуванн1 деталей другого виду, доел1джувалась можлив!сть одер-жання них порожнкн методом наддування. Технолог1чн! експеримоити виконували на електрог!дравл!чному прес! ПЕГ-25. За результатами експеримент!з ьроблено висновок про те.що використання тысого методу одержання порожнин енергетично виправдане, але при цьому пере важля перет1кашш лов!тря вздовж порожнини, що подовжуе цикл' штампупання.

Особливу складн1сть вчкликае штампування .деталей третього виду - з дуже вузькими 1 часто розтадюваники локальними елементами. Так1 умови реал!зуються при вирубуванн1 вузьких деталей, про-биванн1 щ!лин, чеканенн1, форму ванн! поверхонь з дрЮними опук-лостями. '

Проблема рац1онального навантаження вир1иуеться шляхом концентрат I енергИ Пльки над поверхнею заготовок 1 зменшення II частки, що припадав на оснащения. Це реал!зуеться шляхем вккорис-тання кумулятивних порожнин, виконаних з матер1алу, який легко' деформуеться (рис.1).

Теч1я р1дини над поверхнею кумулятивно1' поролнини описуеться р1внянням Кош1-Лагранжа. При цьому хвкльова картина взаемодИ ударно! хвил! а границями не розглядаеться. Вважасться, що утво-рення 1 перем!щення кумулятивного струменя спостер1гаеться т!льки п!д д!еи г!дропотоку, що викликаеться розшир^кням.парогазово! бульби.

Для вир1шення цього р1вняння використовупть метод ск!кчешк Р1зниць. В!дшукання потенц!алу при г?ир!шенн! р^вняння Лапласа зд!йснюеться методом електрог1дродинам!чно11 аналог!!. Тиск ! швидк!сгь на границях парогазово! порожнини приймали такими, що дор!внюють аналог!чним параметрам у. 1! центр!. При вир1шень!

, а б

Рис. 1. Технолог1чна схема штачпування э використайним ¿фекту кумуляцИ онерп! (а) та картина чечП р1дини при цьому (б): 1 - розрлдна камера; . 2 - передавальне середовище (вода); 3 -елагтична д1эфрагма; 4 - середоЕище, що легко деформуетъся; Ь -ыатриця; б - заготовка; пукктирн! л1н11 - посл1довн1 положения границ! "вода - д!афрагма"

приймалось припуцення про миттйве ввд1лення енергП 1 нульов1 початков! уыоьи для меж кумулятивно! порожшни. Математично гранична уыова для поверхн! кумулятивно! порожнини залисують у вигляд!

1 „ — + - V*

сИ 2

и

Роб • 50

й2 Уоб

<5(У) ].

дв <?. V,

Роб» йоб

С1(у)

Р •• (л2

р - потенЩад пвидкостей, швидкЮть 1 щ1льн!сть переда-

вального середовква;

Щ1льн1сть матер!алу ! товщина оболонки;

(¡2Уоб/й12 - прискорення точш зведення, нею прийнато централь ну»

точку на верхней. поверхн1 оболонки;

«п Р°об тт)г? - оп!р (реакц!я) кумух :тивно! порсаши-

ки обтискаягш в довШ>ний момент часу;

«п - експериментадьний коеф1ц!ент, що дор!внюс 2... 14;

Р^об. V - початковий тиск в оболонц1 та 11 об'ем;

1. 3 - 1ндекси в1дстан1 за часом;

г - покаг.шк ад!абати.

Для пове. хн1 парогазово1 булъби. гранична уыова поиймаеться у

вигляд1: :

' &9 1 , ' Р(1)

- + - (ВГс'1. <?)* - - .

ы г р

де Р(и - тиск у парогазов1й булб!.

В результатt внр!шення задач1 одержано эалежнсст1 коефЩ1ен-та коицентрацП енергП, який дорДънюе в1дношенню енерг1й, ир припадають на задану площину при наявносп 1 в1дсутнсст1 куиуля-Ц11, в1д висоти порожнини 1 товоитой 11 обо ломки. |д1лы11сть потоку енергП на плопцшах д11 куму.пяттоиого струмоня у випадк;, 'то розглядаеться, змппоеться в 1730. ..ЖОО кИ*/(м2-ро?.р д).

Одержан 1 результати були використлЛ1 гри в1дпраюова2И(1 тех-нплог!чних процес!в вирубування плоииннкх стральних нагр1ьник1в розм!рами 380x105 мм 1з матер1алу Х20Н30Т лист О,Г; 1 п1дв1сок оп-тичних прилад1в 1з н!келевого сплаву, а також тонких пеяосток контакт1в. Висок! значення ш.1льност1 iicroity енергП, шо сдержу-ються при г.нкористанн1 кумулятквних струмеи!в, дозволили в 1дштам-пувати "*орсткост1" з матер!ал!в ЗСХ11ТЮЕМ лист 0,1 1 12Х18К10Т лист 0,3 я дуке др1бними рифтами 1 опуклостями.

В ц1лому розроблен1 технолсг1чн1 процеси в1др1зняються пов-н!шим використанням заласу пластичних властипостей заготовок,-зб1лг,иешгм ККД , змсншенчям навалтаження на оснащения 1 елгмекти преса.

^тротьо>.(у_ро2д_и11 досл1джуоться електричн1 пронеси 1 схеми коцутлцп в ЕГ-усталоысах. Традиц1йло пронес f-T-розряду розгляда-еться у диох стадЫх: иерелпроСиьн1й 1 канальи 1й. В1до«1 теоро-тичн1 описи nepural стад11 не дають реально1 оц1нкч И тривалос"1. Для 11 визначэння Сули лрозеден1 оксперим-энтн по ач^ол-?:".-.-bCuWHoi йалежноот! часу передпроб1йно1 стали в!д величинн ni-желектродно1 в1дстан1 для ганкр^тних конструкции електродних сис- " тем (Ef!).- Досл1дхен!ш зд1йснюьалися на npeci ПЕГ-25 1 лаборатор-Н1й установи! XAI у д1апазон1 робочо! напруги 15...30 кВ 1 h!ss-лектродних вЦстанях 14...25 мм. При цьому записувалися осцююг-рами розрядио1 напряги 1 струму. Одержан! дан1 (виСИрки з 159 i бб значень) Оули статистично обрсблен! на ПЕШ за допомогою "1н~ тегровано1 система статистично! обробки 1 граф1чно! в1зуал!зац11 далих ("СтатгргчфН:")". Залежн1сть часу tn р передпробиЕНо! стадП в!д зарядно! напруги L)0 i м1желектродно! в1дстан! 1ма була зна^-дена у вигляд1:

t пр = По lmoBVUon2

де в0, Bi, во - коефицекти регрес!!, як! при електропроЕодкост1 води 1... 10 Ом/м дор!внюють в1дпов1дно: для акс1альких ЕС 0.035; 2,3; 4,2; для коакс!альних ЕС 0,03; 2,0; 4,0. Тут прийняго:

Ctnp3 - с.-к; [1 ■ne] * мм; СU03 " кВ.

При ам1н1 конструкцП електродно; систеки, електропроводкэс-т1 води i умов розряду одержана залехШсть збер1гаеться, але зм1-нюються коефЩ1екти perpecii.

. У загальнсму випадку процес вид1лення енергИ при ЕГ-розряд1 складастьоя а к1лькох фаз. В початкозий момент на кому'.уючий роз-рядник подаеться сигнал на вид1лення енергИ. За переб1гом часу гатримки спрацьовуьгннн розрядника tp в1дбувагться подача напруги на ро0оч1 електроди, 1 оснсвна частка енергИ вид'ляеться Шсля аак!нченкя часу передпробивнс! стад11 tr.p. Таким чином, час початку внд1леннн онергП можна пизначити як суму: te » t.p + tnp

Отже, зм1нити te мокна, ом1нюочи час затримки спрацьовування розрядника i час передпробивко! стадП. Д1алазон розкидання зиа-чеш> tp великий i галежить в1д типу розрядника робочо! напрутк та 1наих фактор1в. Використати цей параметр для управл1ння часом початку видиеьня енергИ валко. Кайкраще управляти параметром t3 за дог.омогою tnp.

Канапьна стад1я процесу розряду вивчена рядом автор1в б1льш повно. Лроцеси, що в1дбуваються на ц1й стад)i, описуються системою нел1н1йних диференц1альних р1внянь, яка п1ддаеться аналНич-ному вир1шеншэ. Анал1з в1домого вир1иення, шо записуеться у виг-ляд!:

I - Im е" 8' sin («t + v). ftt 1щ - ампл1тудне значения розрядного струму;

б - коеС1Щент затухания; дозволив вибрати параметра для контролю за пер^.б1гои вид1лення енергИ. У випадку застосування багат^контурних Г 1С як цей параметр можна використати амол1туду i тризал1сть первого п1впер1оду ' розрядного струму або декремент загасання.

, Анал1з конструкцП розрядних камер FT-npeciB показав, щр з багатьох точок зору найефективк шши е розрядн1 камери малого об: сягу. Однак при 1х эастосуванн! спостер1гаються п!двищен1 витрати , електрично! енергИ.. Для 1х зниження аапропоновано електрично S 1золювати внутр1шн1 1.оверхн1 камер. Це скорсуе витрати енергИ • ' ка передпроб1йн!й стадП оа рахунок витокзв i дозволяе використа-■ кти електроди э 61лье довгою оголексхо часткною. Ек-щериыентальна '. перев1рка цього припущення покагла, до витрати енергИ скорочу-i ються ь. 22.'". .402 до 5...8% 1 х1дпов1дко приводить до зб!льшення * розрядного струму,за аналог1чкц>; уиоь г, 1,6...2,0 рази ! дозаоляе

р1зко Щдвидити ст!йк!сть високово^ьтно! 1золя1ц 1 электрод1в.

Для комутацП розрядних контур!в багатоконтурних устаиозок' ь1дом! дв1 схенк: з формуючими розрядкиками в кожному контур! та з одним Формуючим розрядником, установлении паралелыю джерелу жквлення. 1х анал1з приводить до вискоеку про перспектив» 1сгь ви-користання друго1 схеми. До II пере ваг сл1л в!лнеот.1: 1) б!льшу простоту 1 меншу варт^сть у эв'язку з й1дсутн!стю 1ндив!дуальких I )3"ядник1в 1 систем« 1х синхрон1зацП; 2) г!дви1деку точШсть часу початку вид1лення енерп!, що обумовлено одночасним подаьанням високо1 наппуги на робоч! електроди; 3) мохлиз1сть унравл1ння м1сцем вил1лення енерг11. Недол!ком ц!-: I схемк е недосл1длен1 можливост! застосування у багатоконтурних ПС.

3 «стою Ензначення синхронност1 спрацьопування контур1в при комутаци за другою схемою, зале*.ноет! цього параметра з1д в!д-м!ннос?! електричних параметра окремих контур1в, оц!нки величина пер'.-т!г-ань енерг!! м1ж контурами, можливос-1 улравл1ння часом розряду 1 досл1дження меид!в контролю за енерг!сю, цо вид1лясть-ся, були проведем 1 експеримс-нти на розроОленому 1. створоному 7-контурному лабораторному Г 1С 1 12-електродному те-хнс.юпчному Сюц1. Експерименти пропадилися за специально розробленом методикой. ОдмочасШсть (синхронность) гээряд!ь ощнювалася за осцилог-рамами сумарного струму часом м1ж крайнши шпилям., що з1дпо81*а-ють окремим розрядам. Крчгер1с;*. снжрокносЛ вибг ано значении Шдноа;ення цього часу до часу первого п!впер!оду розрядного струму' в одном-/ контур1, виражене в в хдсотках.

В результат! експеркментчв встансвлено:

- при однакових електричних параметрах контур!б синхроннють розряд!в досагае 70Х, тобто ця к!льк!сть розряд1в в1дбуваеться протягом першого 1.1зпер1оду розряднсго струму в одному контур!; м1ж1'лнтурн1 перетхкання енергП практично в!дсутн!;

- при в!дм1нност1 смност! контур1в у 3 рази 1 одиаков1й 1н-дуктивност! &6Х розряд1в в'дбуваються синхронно; пвключения до одн!с1 ЕС кзлькох контур!в дозволяв управляти екерг!ега розряду ;

- як параде три, щр контролвиться, у багатоконтурних ПС до-цШно використовувати ампл!туду 1 тривал1сть "сумарного" струму, но пер?б!гас у.кабел!, яти з'еднус розрядник 1з розрядним блоком.

В1дносно эисока синхронн!еть розряд!в у багатоконтурних ПС поясняться зм1ною потеншаяу масового електрода п'^д час розряду.

На зсув розряд1в у 'час! найсильнШе впливае м!яелектродна вадстань. Так, при зм!н! 1ма з 25 до 20 мм час 1пр аменшусться на

80 ыко I характер розряду при цьому не ?м1шоеться. Експеримен-тадьна оц!нка mcwumboctí управл1ння чслоы роир^ду у багатоконтур-uouy Г 1С показала д!апазон О..,200 икс. За цей час «окна одержати пакет э 10...20 1мпульс1в.

В ц1лому проведен1 досл1ди виявили можлив1сть застосування схеми а паралельниы розташуванняы розрядника для кому.ацП у ба-гатоконтурних ПС. Управл1ння часом м!ж розрядами дозволяв вико-ристовувати так! генератори, як джерела потужних акустичних сигнал^ з керованою шпаруват1ст» у широкому д1алазон1.

У четвертому розд!л! дисертацП дано опис методики eivcnepii-ыент1в, використаного устаткуваиня, датчик1в 1 прилад1в.

Для вим1ру 1мпульсних параметра було з1брано 4-каналь.-.ий комплекс, в якому викрристан1 залам'ятовувальн! осцилографи С8-13, датчики струму - пояси Риговського 1 емн1сно-ом1чн1 дольники напруги. Для реестрацИ 1мпу..ьсних thckíb застосовано роз-роблен1 на каф. 208 XAI хвилеводн! п'езокерам1чн1 датчики тиску. Швидк1сна к1ноз'йомка зд1йснюеться за допомого» апаратури DCP-2M i TlittOBOio приладу 1АБ-461. Виы1ри акустичних характеристик процесс провадилися за допомогою стандартного прециз1йного 1кнуль-СНОГО nr.MOMípa 00017 (PFT, НДР).

Основн! експерименти 1з досд1дження Оагатоконтурних установок зд!йснювалися, на технолог 1чному öjsoiU лабораторно1 ЕГ-уста-иовки ХА1. П1д час експеримент1в були виапачен1 апежност! пол1в тиску, що виникають на жорстк!й перешкод!, в1д ступеня синхрон1-аац11 групових розряд1в. Пор1вняльн1 експерименти провадилися аналог1чних умов при поодинокому розряд!. Поля тиск!в визначалися рядом вставовлених дагчик1в тиску з крокоы 40 мм. Л1н1я 1х розга-шування ор1еитувалася по осХрозрядюс порожнин або по л1н11, «о проходить uix ними. Паралельно а вкм1рами тиску осцилогрэфувглися значения розрядного струму.

Одержан1 дан1 статистично оСроблялися на ПЕОМ 1а застосуван- • ням програми"Статгра$1к". В результат! обробки були одержан1 граф!чн! та ечп1ричн1залежност1 тиску 1 його 1мпульсу в!д рад1у-' се при окремому 1 групових розрядах.

j 'За результатами .. виконаних експеримент'в сформульовано так1 висновки:

. . - при груповому розряд! в БРВ тиск п1двищуетьоя у середньому :'в 1.5 рази, а його !мпульс - в ,0 рази пор1Енанн! з в!дпов1дними . величинами за аналог!чних умов при окремому розряд1; *

- максимальне п!двищеннн тиску 1 його Дипульсу реал!8уоться

при висок1й синхронност] разряд1в; при тривалсст! групового роз-ряду б!льш н1х значения пхвиерюду розрядпого струму в одному контур! може зЦдбуватися ьнлження тиску, то розвивасться, 1 Гюго 1мпульсу.

оообливост! одержан их о'сци.пограм пов!исл пояснкяоться механлзмом виникгеннн 1 гоширення навантаження.

1011И?._Р<:2зд1л присвячено опису досл)джень картини шникнення енергоси.лоиих поток 1 в р!дини 1 1х взасмодп 1з заготовкою при локальному деформуванц!.

У перш!й частин 1 експерименти провтдшн.ся на типовому при* лад! з використанням поодиноких розрядьих клм^р р!зно1 геометр!I, як! розм1шувалися в оО'ем1, заповнекому р1диною. При розряд1 Ф1к-сувалися напрям ! швидк!сть поширення ударних хвиль ! г1дроиото-к1в р!дини, а також механ!зм 1х взасмод!! !з заготовкою.

У друПй частин! досл!джувалося деформування заготовки п1д д!сю затопленого струменя р!дини ! для пор1вня1 ня - цей же лроцрс при в1лыюму розрядь Експерименти зд1йснювалися при р!йних листаниях, енерг1нх розряду (пвидкостях деформування),' д1аметрах вин1дного перер1зу камери та р1зних матер1алах заготовки.

Досл1джгшш показали, що при ЕГ-розряд1. у порожн.ш1 невеликого обснгу виникае парогазова бульба, яга розганясться у межах камери 1 виштовхуе рздину поперед себе через них!дний отв1р. Дал1 цей струмн1ь р!дини розповсюджуеться в передавальному середоышц 1 д1с на заготовку. При локальному навантягенн! ':с;;ш.;шстово1 заготовки виникае локальна пластична деформация ви.значено; П зо.та. Розм!р ц1е1 зони, прогинання 1 розпод^л дефопмац!й залежать в!д 1нтенсивност1 навантаження, розм!р1в вихшюго отвору к'.мерг, П дистанц!! в1дносно заготовки, а такох товшши I габаритних рог-мЬ р1в останньо!. Одержано експерименталыи залежност!, то поп'язу- -ють Ш параметри.

Посл1довне локалъне наванталення заготовки дозволяс управля-ти 11 НДС 1 зм!нювати форму з рац;оналыгаю посд1дови1ст. Ней. фактор, як показано на прикладах штампування рифт 1 в (рис.2), дозволяв повн!се викорис^овувати запас п."ас:ичш»х влг,"тивостей заготовки. , ■

У зактниенн! рсзд!лу описуються використан1 в екеперимента. матер юли, що штампуються, .та !х характергстпки.

У шостсму роздШ розроблено математичну модель процес!п, як! рлдбуваються у Р1дин1 в БРБ. Для опису г!дродинам1чгшх пол!в у багатскамерн 1 л систем! розгллдлеться так?, схема (рис.3). .

Рис» 2. Пор1вняння двох вар1ант1в формотворення опуклого рифта при р!вном1рному (а) та локальному навантаженн1 (б): зниау - спюри розпод1ду в1дносних деформац!й стоншення в1дпо-ь1дно до вар1ант1в

В початковий момент часу в камер1 довжиною Ц< 1 д1аметром О* вЦбуваеться ЕГ-^озряд. Р1дина у частин! цил 1 ндричного об'ему переходить у парогазовий стан а певними середн!ми за об'емом щ1ль-

Рис. 3. Принципов^ схема багатокамерного розрядного блока (а) та розрахункова схема аони течП (б): а: 1 - спрямовуюча плита; 2 -заготовка; 3 -«електрод; 4 - розрядна плита; Р - формуючий разрядник; б: А,В,С - розрачунков! д!лянки; 61 - (Зб - ме*1 д!лянок; тонк1 лыи - структура розрахунково! оИки.

н1стю 1 тиском. Це приводить до руху границ! р1дини i бульби в утворенням ударного Фронту, що поширюеться у напрям1 в!дкритого торця камери ) пиходнть напал! в зазор м!к плитою розрядного блока 1 перешкодш. При вир1шенн! пергаого наближення перешкода вва-;+аетьгл абсолютно жорсткою. У сус1дн1й цил1нлричн!й камер! синхронно в!дбувасться такий же пронес. Границею течП умошю пважа-сться л!н1я, що проходить на р1вних в1дстанях м!ж цилпщрами. Ви-б!р тако! розрахунково! схеми мае п1д собою п!дстави для центрально! i перифер1йно! зон розрядних блок1в в рядним 1 шаховим розм!шенням порожнин.

Вир!шення задач! виконувалось поетапно, для чого вся зона течП розподьляеться на три д!лянки: А.В,С. Рух р1дини на во!х д!лянках описуеться класичною системою р)внянь стану та збережен-ня маси i енергП.

Розрахунок виконувався методом "розпаду розриву" С.К.Годунова. При побудов i с1тки належить виходити а риду м!ркувань, що приводять до зибору вертикально! структури двох с!мейств л1;<1й, • що роар1зають розрахункову зону на чотирикутн! ком!рки. При цьому врахояупалася неоох!дн1сть переходу при вир1иенн! в1д одно1Им1р-но! цил1ндрично1 д1лянки (В) до двовим1рно! (Ч).

Граничн1 умови на границях Gj, G3, G5, Ge вибирапться тради-ц1йними. На G2 межева умова реал1зуеться шляхом приеднания пара-метр1в ком!рки д1лянки В до вертикальних мвектор1в" д!лянки С. На границ! Gi при с::нхронних розрядах вибрано умоьу • непрот!кання. Другим наближенням було введения додаткоро1 ком1рки у ксхному горизонтальному шар!, в я кому зад-геться значения тиску, щ!льноет 1 ! швицкост!, внутр1шньо несуперечн1. Математично щ> умопу к<оя<нс уя-вити так, що тиск, густина 1 швидк!сть на границ1 G4 з боку д1-лянки, що розраховуеться, дор1внюють Рь pi та Ui, а *6oiy сус1д-ньо! д!лянки:

Р2 - Pi ±.

Pi - 10-Кр

Р2Р1 ±

Pi - Ю5 Кр

Ui

U2 - ж — Ки

Значения Кр, Кр та Ки встаноклюють експ рим"нталмю залежно в1д часу гсуву розряд1в. Трете наближення - пост;йний зсур Щс! границ! за незбуреною р1диною до виникнення ям1н у гв'язку з наяв-н!стю сус!дньо! камери. •

Початков! умови для швидкостей та тиоюп у р!дин1 пркймають-ся нульовими; Ввалалося, що початковий тиск у парогазов!й порожнин! дор1внюе: 0

H""xrn - од? /PoU'-c

,/Le

де ро - густина середовшда у парогазовой- порожнин!;

L6 - 1ндуг.гивн1сть батаре! конденсаторíb. На основ!' цих передумов розроблено блок-схему розрахунку 1 створено програму "Груповий розряд", яка моделюе картину теч11 р1дини у багатокамерких блоках (рис.4). Адекватнгсть модел1 дшсним умо-Ba¡.t процес!в ШдтпердженО' даними експеримент1в.

Р-Л

■ Г" л V [ w

\ \ v \л 1

\ \ г 1 л 4-ir

\ \ 1

1 Ni

1 / k . /

1 -jo

/ / Ш ✓ ; г

г 1 1 ч sx - - /

\ /

-г'

б

(а)

Рис. "1. Пор1вняння розр.-и ункЬвих та ысспериментальнихданих та картина течП р1дини в розрахунковш зон1 в момент t= 0,505 (б): а: Розрахунок за умо:< на меж1 G4: 1 - непрот1кання;" 2 - в1лыюг,о витхкання; 3 - вит!кання у середовище is заданими параметрами; 4 - за апроксимацЦ г!дрод!нам!чних характеристик у фжтпыному 1Н'гервал1; заштрихован i дышнки - дов1рчий 1нтервал .эксперименту за умов: U0 = 25 кВ; Нэаз = 45 мм; Дк = 80 мм; в1дс-тань - 1,1 Дк; б: Д1лянки: I-P = 30...40 Mlla; II-P - 40...100 МПа-, III-P = 40...50 Mlla; IY-P « 30...40 МПа; Y-P = 10...20 МПа; YI-h = г... 10 МПа; Yll-зона KaBiTauii; VI11-перех1дна зона; безпе-рервнд Л1нН - меж i д!лянок. Пунктирн! лШ! - траекторП руху частичок. Заштрихована мела - ст1нка розрядного блока) В и,п -констаити р!вняння стану води.

3 використанням i. ¡йсних BaplaiiTiB граничних умов було проведено розрахунок залёжностей тиску, щр розвиЕаеться на перелкодi. в)Д р!зних комблнац1й електричних 1 конструктивних параметр1в розрядного. блока, Bitóip кроку рс-зташування розрядних порожнин 1 д1апазону границь просторово-часового управл1ння навантакенням.

У сьс^сму роздШ описано досв1д проектування, лиготоьлешш 1 експлуатацП багатоконтурного ЕГ-преса ПЕГ-КА1-500,а просторо-во-часовим управл1нням навантаженням.

Управл1ння навантаженням у простор1 на прес1 ПЕГ-ХА1-500 зд1йсто-еться шляхом вил тления енергП у т!й чк 1нппн розрядн1й порожнин1 айо груп1 порожаин при пхдключгчш! 1х ЕС до багатоконтурного Г 1С. Управл1ння часом початку вид1лення енергП • зд1йснюеться шляхом зм!ни м1желектродно! в1дстан1 у т1й чи 1нш1й ЕС, яка знаходиться у розрядн1й порожнин1.

Для прискорення виготовлення преса ПЕГ-УА1-500 були викорис-тан1 мехаШчна частйна технолог 1чного блока, г!дростанц1я 1 висо-ковольтний трансформатор-випрямляч Е1'-преса ПЕГ-00.

Технолог1чна частйна с'бладнувалася РРВ ориг1нально1 роэроб-ки. Для енергозайезпечення преса було розроблено, спроектовано 1 виготовлено багатоконтурний Г 1С з енерг1ею. що заласаеться, понад 500 кДж.

Рис. 5. Технологгчний блок преса ПЕГ-ХЛ1-500 1,3 - верхня та нижня траверси; 2 - розрядний блок-; 4 - висувний ст!л; б - колони; 6 - рукома траверса;' 7 - нритискний г1дроцШндр

Технолог1чннй блок преса (рис.5) явлас собоы 4и-колонну кснструкц{ю а нижн!м' приводом рухомо!- траверси. До нилшьо1 по-верхн! верхньо! траверси приеднано "змИший розрядний блок. Поре-м1ш,ення I притисканнл рухомо! травереи разом 1э встановленим на стол1 оснащениям зд!йснюеться зусиллям 1200 кН за допомогою г!д-роиил!ндра, 8акр1пленого на нижн!й траверс! у приямку. Для зняття детал1 та встакоьлення наступно! заготовки ст!л вис/ваеться на допом1жну позиц1ю.

Дли повншого використання онергоэаиасу. преса його оснащено двома розрядними блоками 1з зовн1шн1ми розм1рами 1130 х 1130 мм 1 28 розрядними порожнинами, розтздюваними за концентричними колами, а також а розм!рами 1130 х 1680 мм 1 46 розрядними порожнинами. розтаигаваними паралельними рядами а кроком 180 мм.

Багатоелектродний розрядний блок (рис.6) складаеться з трьох плит (налрямно1, розрядно! 1 опорно!), електрод1в'у корпусах 1 колонок, шо а'еднують плити. Електроди у корпусах встановлюють у розрядн!й плит!'вертикально в порожнинах, як! з соосно розташова-ними отЕорами у напрямн!й плит! утворшть розрядну порожнину.

Енергетичний блок (Г 1С) вм1ауе в соб! високовольтний трансформатор - випрямляч, 28-контурну батарею конденсатор!в 1 меха-н!чний розрядшц*. Кожний контур складаеться а чотирьох конденсатор! в йарок 1К50-6, 1К50-3 1 1К40-5. Розрядник, трансформатор- випрямляч 1 вс1 контури з'еднан1 м!ж собою паралельно.

Прес оснащено комутац1йною плитою, на як!й задаеться прог-рама управл1ння м!сцем 1 енерг1ею розряд!в. Оперативке управл!ння часом розряду зд!йснюеться ам1ною внутр!шнього д1аметра розрядних кглець у розрядному блоц!.

. Коротка'техн!чна характеристика -преса ПЕГ-ХА1-500

Максимальна энерПя, шЬ запасаеться 500 кДж

К!льк!сть KOHTyplB ■ _ 28 шт.

Максимальна робоча напруга 40 кВ

В1дстань и ix колонами на проев 1т 1170 мм Висота шгампового простору

найб!льша_ 550 мм

наймешза 180 мм

Х!д прижимно1 траверси 650 мм

Потужн1сть приводу _ 15 кВт

Маса прс-са • 25 т

Площика, зайнята д!лянкою 30 м2

!ia npeel встановлено систему контролю режиму розряду, засно-

валу на ревстрацИ розрядного струму за допомогою поясу Роговсь-кого 1 електронного осцилографа, а також л!чильника роаряд!в.

Рис. б. Розрядний блек преса ПЕГ-ХА1-&Х) (2 вэр1анти) 1 - напрямна плита; 2 - роарядна плита; 3 - розряднэ к1льце; 4 - центрадьний електрод; б - дренахна порожнина; б - колонка а каналом для подач1 води; 7 - колонка э дрена^им каналом: 8 - опоряа плита .

га

В пронос! дослано! експлуатацП на прес! було проведено екопернменти э в!дроблення режим!в штампування, встановлекня штатних д1апазон!в часу вид!лення енергП I амплитудного значения струму, а також визначення екв1валентного статичного тилсу, шо доен гае 1<;0 МПа гасля п'яти розряд1в. Нер1йном1рн!оть цього параметра на поверхн1 робочого столу досягас 18%.

Кксплуатац1я преса протягом 3,5 роки виявила його ст1йку та над1йну роботу.

На п¡летавI досв1ду експлуатацП преса ПЕГ-ХА1-500 1 прове-дених НДР було спроектовано нозий прес аенерПсю, що .запасаеть-ся, до 2700 кДж для штампування деталей з гапаритними розм1рами до 1800x2500 мм I глибиною до 190 мм. Прес забезпечуе можлив!сть групопого штампування деталей. Ро.-фахунок його продуктивное 1 за них умов покаэуе, ш.о реал1зац!я проекту може забезпечувати у р!к до 50 000 деталей з габаритними розм1рами б1льш н1ж за 1 м.

Анал1з конструкцП ЕГ-прес1в 1 процесу п1дготовки 1х вироб-ництва приводить до висноек1в, ио значку частину трудом1сткост1 1х виготовлення, метаном1сткост1 становлять механ!чна частина технолог 1чного блока та г!дросис1'ема для притискання та перем!-щення оснащения. 3 1яшого боку, давно освоено 1 сер1йно вчпуска-ються г1дравл1ч()1 пре'си просто1 д11. Вони мають обмежен! технологии! йожливостг, до пов'язано з трудношами виготовлення на них деталей штампуваннлм-витягуванням/ Виходячи з иьо. о розроблено проект модерн!зац1! прес1в марок ДБ2234, ДБ2236, ДА2238 з вста-новленням на них БРБ ! оснащениям !х багатоконтурними Г 1С. Розроблено рекомендшЦ! з проектування таких блоклв. У закончена! розд!лу обгрунтовано ! описано вар1анти нових конструктивна схем технолог1чних блок!в ЕГ-прес!в.

У восьмому роздШ наведено результата досл1дження рац!о-нально! посл1довност! формотворення д!лянск деталей, то важко де-формуються, 1 в!дпрацювання ряду технолог!чних процес1в ЕГШ лис-тових деталей р!зких клас1в з просторово-часовим управл!нням на-вэнтажэнням.

Вихоцячи з конструкц!! типових листових деталей, техн!чних бимог до них 1 можливостек управл!ння, у загальному вигляд! розг-лянуто рац1ональн" посл1довн1сть формотворення !х харшегерних д1-лянок, ягл визначають можлшисть одержання впробу лбо потребуют!, великих енергетлчних та !нших витрат. До них налегать: дШнки мало! жорсткост1, що провисаютъ; фланець заготовки, по внтнгавть^ ся; ьгут з'эднаяня дна з 1 ст!нков; з'эдначня двох стшок у план!;

опукло-ув1гьут! борти; локальн1 елементи (рифти, п1дс1чки, в!дш-тампування). В1дпов1дне управл1ння навантаженняи дозволяе спрос-тити одержання цих елемент1в. На прикладах вШрацьованих т аполог 1чних процес!в типових деталей тдтверджен1 ц1 припущення.

Можливост1 просторово-часового управл(ння навантаженням показано на прикладах в!дпрацьованих технолог!чних процес1в штампу-гання парабол 1ч-'.их даеркал СТБ д1аметр-,ми 380 1 900 мм, нап1вто-р1п округлого та жолобчатого перер1э!в д1аметрсм 350...720 мм, низьких жолобчатих деталей - передн1х крил автомобШв ВАЗ 2101, 2106, деталей типу "панель" або "жоргтк1сть" роам1рами до 1370мм, групового штампування деталей незамкненого контуру з розмхрами 600 х 90О мм. Рац1 ональна посл!довн1сть локального навант.иення деталей 1 необх1дн1 охеми п1дключення розрядних поролиг-н для деи-ких деталей показано на рис.7.

Розглянуто вар1анти групового штампування однакових 1 р!зних деталей. РоароОлено вимоги та рекомендацП щодо умев розтаиування матричних порсигчин в1дносно розрядного блока.

На п1дстав1 узагал^нення приклад 1в в1дпрацьованих техноло-г1ч.:их процес1в аапропоновано основи 1 методику розроблення про-цоо1в штампуван"я в просторово-часовим управл!нням навантаженням на ЕГ-иресах.

У аак1нченн1 розд1лу проведено пор1внянкл техн1ко-економ1ч-но! ефективност! розроблених технолог!чних процес1в за методикою оц1нки р!вня якост1. Кк покадн"ГС! састссоаувалися: матер1алом1ст-;;1сть устаткування, витрати енергП, трудомЮткЮть п!дготовки виробництва, норма витрат основних матер1ал1в, як1сн1 вимоги до основного матер1алу, >т!йк!сть оснащения, трича/исть налагоджен-ня, продуктивнхеть процесу, характеристики точност1 одержаних деталей. ВагоыЮть цих показник1в одержала експертну оц1ш.у. Розра-хунок параметр ¿в важгивост! 1 р1вня якост1 св1дчил про те, що показник р1вня якост1 розробки досягае 2,38 1 перевищус значения для пор!вняльного вар1аята, норматив якого анаходиться у межах 1,5...2,0. Пор1внпння нового вар1анта э "г1потетичним" показуз великий ступ1нь 1х вб1кност1.

Ц1 розрахунки Шдтверджуються досв1дом експлуатацП преса ПЕГ-ХА1-500 в АТ "Темп". Строк окупност1 кап1тальних витрат. лов'язаних э вш'отовленням роарядних блок1в, оснащениям 1 оргзн!-заЩе"' вироОництьа, с клав 8 м!сяц1в.

У дев'я.ому роадШ оптано етали перетворекнл енергП при

'о0 О о

_0О

°о Я О ФОО

ч °0

0° /

€Го

йоо.

О €

оо<

©оо о

оо€

QJZ

-У

/

сп®

ОФО

о©о

OJ

ч °о

o0N

OßO

о

■Jß,

CPJ

притискиа

.г

1 - матрица; 2 - заготовка; 3 - д!афрагма; 4 • плита; ft - веча; б - отвори розрядного блока. I, П. III - поаИдовн! положения йаготоьки. Строками означено мхеця прик..аденна локального наванта..ення

•л

Рнс. 7. Схеми п1дкдючення розрядних порожнин до Г 1С при ш-ампуванн! дзеркал СТБ на першому переход! (а), на другому переход! (0), при ттаыпуванн! нап.втор!в (в), посл1Довн!сть фор(„озм!ни низько! колобчато! детали (г), розм!щення матрич-них порожнин п!д розрядним бхжом при штампуванн1 деталей типу "арка" (д)

Заштрихован! кружи - пороашини, в яких видШеться енерг1я при ЕГ-розряд1

ЕГО! 1 проан£_11эовано паршетри, як! можна використати для контролю за процессы 1 дгагкостики систем вид1лення енерг!!. Ви.чначено поставлен! до них вкмоги 1 занропоновано ряд в!дпов!дних 1м чето-д1в. до яких належать: ресстралия величини витягуьання фланцл, вим1р електропроь!днос'Л води безпооередньо теля розряду, ьико-риста!1ня струменевих датчике для визначення ступеня прилягання Летал! до матриц! та аастосування акустичних метод1в.

Проведено експериментальну перевгрку можливостей використан-ня параметр!в тиску 1 "сумарного" розрядного струм1/, а також акустичних параметре для контролю ппоцес!в 1 диагностики систем вид1лення енерг!г. За результатами експеримент!в пр1оритет в'дда-но двом сстаню'м, як таким, ц;о мають ьиеоку 1нфсрмативн!сть вхдносну простот, використання. .

Проанал!зовачо структуру сигналу "сумарного" струму I показано, що, впкорнстовуючи методи ана/пзу Фурье, манна автематизу-вати пошуки вир!иення задач! визначення величин перэдпроб!иного часу 1 ампл!тудного значения струму в окремому контур!. У бгльш простому вар!ант! цей уггод реал1зовано на прес1 ПЕГ-Ш-500 тля ьиз"ачення часу зам1ни робочнх електрод1в.

0сновн1 ре.чультатн та висновки

У дисертацП вир!шени важливу науково-техн!чну проблему роз-робки, створення 1 впровалження рссурсозбер!гаючих технолог!чних прсцссхь штампування круппогабаритних листових деталей на елект-роМдравл^чиих пресах з просторово-часовим управл1кням наванта-женням, а також систем 1х енергозабезпечення, д!агностувачня 1 контролю параметр!в процосу.

Основными науковими г практпними результатами пповедзного комплексу роб1т е г.зк!:

1. Теоретичне обгрунтування. розробка та промислова реал!за-ц1я метод1в 1 шлях!в скороченкя енерго- ! ресурсовитрат при штам-пувакн1 крупногайаритних листових деталей складно! фор..;и шляхом просторово-часового управл!ння навантаженням.

2. Розробка та шровздженкя ряду технолог иших процес!в штампуяання, формування, вирубування, пробивания, основапих на кумуляцИ енергИ. Вони в!др!зняються можлив!стю управл1ння ступеней конц'ентреци еперг! 1 на малих дичянкдх заготовки, Це дозво ляв повн!ше *ч:користати запас пластичних властивостей заготовок, знизити е..ерговитрати при штампу ванн!, .. х таксис аменшиги ианакта-

лення на розрядну камеру, оснащения 1 к.нотругацю преса.

3. Обгрунтуьання математично! модел! процесу управл.'.чня часом ..очатку вид1лення енергИ при розряд1 та переьаги застосувай^-н,. схеми комутацП робочих конгур!в з паралельним розмщейням ^/муючого роарядника. Використанна ц1е! схеми комутацП в бага-токонтурних генераторах !мпульс!ь струму дозволне уппавляти часом, м1сцем 1 енерг1ею розр:!.ду. .'шструктивн1 р1шення, одержан! при цьому, даль можлив!сть скоротити витрати енергП на передпро-биший стадП у середньому 8 40 до

4. За результатами експерим1;нт!в опи'.чно механ!зм передач1 снерг11 Шд зон групового розряду в камер! малого обсягу до зато-"онга;. Шдтверджено ароблен1 припущения про п1двищеннл тиску у середньому у 1,5 рази 1 його 1мпульсу - до 4 раз1в у пор!внянн!-3 скремим розрндом, а також залежщсть цих величин в1д ступеня сияхронност! ро^ряд!в.

5. Розроблено Шдходи до розрахунку рац1онально1 посл1дов-иост! деформування заготовки, ар враховуе мохливост1 уиравл1ння и НДС за рлхунок локального наьантажекня. Це дозволяе б1лыа поено використати запас пл£.:тичнкх властивостей заго'.оьки 1 зменшти витрати енерг11 на штампуванна.

6. Синтезоьано мате"атичну модель просторово-часових проце-г1в 1мпульсного нааантаження заготово.. у багатокамерних роьряднкх блоках, щ,о дозволяе розраховувати поля г1дродинаы1чпих параметр!в у [х^зрядному обсяз!, ьибирати рац1он:и1Ьн1 конструктивн! параметра цих блок1в ьалежно в1д часу розряду в сус!дн'х камерах та 1нших гранта их умов. Ця модель дозволяе теоретично обг; унтувати, кр1и штампування, 1 1иш1 технолоПчнЬпроцеси, наприклад, зм1шувлнна дек¡лькох середовищ, поверхнево! обробки 1 т.д.

7.Спроектовано, виготовлено 1 впроваджено багатоконтурний елгктрог1дравл1чнщ. прес ПЕГ-ХА1-500 з простороьо-часовим управлениям навантажэншш, з системами енерг^забезпечсння, д!агнооту-вання 1 контролю параметр!в процесу. Ексллуатац!н преса протагоы 3,5 роки п1дтвердила його працеэдатн1сть 1 надшасть запропоио-ваних ршень, а такаг. знихення питомих енерго- 1 ресурсовитрат. Ст(юк окупност! преса - 14 м1сяц!в.

Розроблено проект модерн1зац11 г1дропрес1в просто! д!! з оснащениям 1х багатоелектродними роарядними блоками 1 багатокпн-турними Г 1С, як! впросаджуитъся в автомоб1льнсму ьиробництв! Ук-рапш. Виконано проект багагохонтуркого ЕГ-преса з енерг1еа, п;о запаоаоться, до 2700 кДж для груноього штампування деталей.

0. розробка ряду сер!шшх технолог1чни\ г;роцес!в влампування з упрэыичпям навантаженням деталей типу днищ. нахивторхь, низь-ких ыэлобчагих деталей складно1 Форми у план!, панелей, жорсткос-тей з габаритними розм1рами С1лмш.!ми -н1ж 1 м.

У пср!внянн1 з традиц1йними нов! технолог!чн! процеси дозао-ляють:

- знизити енерговитрати на штампувлння а 0...8 ралхв;

- зменшити загальну трудом1стх1сть вигетовлоння в 2...5 ра-

31в;

- и!деищнти сг1йк!сть оснащения в середньому а 3 рази;

- скоротити строки ТПВ в ?... 4 ,С рази;

- змеилити витрати матср1алу, що шгампуеться, до 1С?.;

- одержувати р1Внотовсин1н1 детал!, в тиму числ! з матер!-л 1н з невисскими п"асл;чнимл можлиьостями.

0. Обгрунтування 1 розроока комплексно 1 системи п1агностпки 1 kohtpo.ho параметр!в процесу та реал1зац!я г! на прес! ПЕГ-ХА1 500. На л 1 летав! реестрацП "сумарного" розряднего струму ! акустичних па- аметр!в процесу штамг.ування система дозволяе виз-начити час ;'м1нпп.ання узбочих електрсд!в ! початку авар!йно! с.:-туацП, а також часу зак1нчення штампування.

1С. Економ'чннй ефект в!д " впровадження ряду технолог!чних пооцсс!е (этампування парабол!чних дзеркал СТБ, деталей ав1ашй-ного призначення, кузовних деталей автомашин 1мейстза ВАЗ), що реал!зують запрононовану концепШю, гк,п:5л 2.7 млн.крО. у ц!нах 1931 р. Ексг.луата^я преса ПЕГ-ХА1-50С при виробництв! на ньому кузог:них деталей с!мейстза автомашин на баз! м!кроавтобуса "Сула" дозволила одерхати економ!иний еф^кт у розм!р! 1200 млн.крб. у Щнах 1995 р. 0ч!куварчй економ1чний кг в!д впровадження модерн !зованого преса ДА-2238 з оснащениям його розрядним блоком ! Оагатокснтурним Г 1С складе суму, е.^ватентну 100 тис дол.США. Виконан! досл!джен.1я у вигляд! методик, математичних меделей х результат^ експеримент!в можуть "5ути використан! при розробц1 нових технолоПчних процесГв, навчаши ! переквал1ф1кацП спец!а-л1ст!в.

Осковн! науков! резульгати виклздено в таких статтях 1(тезах допов!дей: .

1. Тараненко М.Е. Параметры и методы контроля электрогидравлической штамповки крупногабаритных листовых деталей // Кузнеч-но-штамп, производство. 1907. N 6. С.20-23.

2. Тараненко М.Е. Картина течения жидкости в многокамерных злект

26 -рогидравлических разрядных блоках // Вопроси проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: - Харьков, • ХАИ. 199?. С.40-56

3.. Тараненко М.Е. Локальное последовательное деформирование при штамповке крупногабаритных деталей // Кузнечно-штамп, производи TBO. 1997. N 9. С.14-16.

4. Тараненко М.Е. Возможности пространственно-временного управления нагружением при электрогидравлической обработке // Кузнеч-но-штамп. производство. 1996. N 44. С.13-15.

5. Тараненко М.Е. Технико-экономическая эффективность многоконтурных электрогидравлических прессов для штамповки крупногабаритных листовых деталей // Импульсная обработка металлов давлением. Харьков. ХАИ. 1997. С.50-57.

6. Тараненко М.Е. Технологические возможности многокантуриых электрогидравлических установок // Импульсная обработка металлов давлением. Харьков, ХАИ. 1997. С.15-22.

7. Тараненко М.Е. Последовательное формообразование листовых деталей .// Импульсная обработка металлов: Тезисы докладов Все-союз. НТК. Харьков, 1990. С.117.

8. Тараненко "М.Е., .Тарасенко И.П. Контроль за параметрами тока при ЭГ-разряде в-многоконтурных ГИТ . // Импульсная обработка метдалов: Тезисы докладов Всесоюз. НТК. Харьков, 1990. С.120.

9. Тараненко М.Е., Чебанов Ю.И.,. Рева Л.С. Управление полем давления в ЭГ-установках сверхвысокой запасаемой энергии // Импульсная обработка металлов давлением. - Харьков, ХАИ. 1987. С.99-104.

10. Тараненко М.. Е., Чебанов Ю.И., Князев М.К. Управление напряженно-деформированным состоянием и процессом нагружения при тонколистовой штамповке // Электрический разряд в жидкости и его

. применение в. промышленности: Тезисы докладов 1У Всесоюз. НТК. - Николаев, 1988. С.164.

11. Тараненко М.Е., Чебанов Ю.И.. Мелащенко В.Д. Исследование кинематики движения заготовки при электрогидравлической штамповке // Импульсная обработка металлов давлением. - Харьков, ХАИ, 1986. С.142-149.

12. Тараненко М.Е., Перский Ё.Г., Князев М.К., Зимнева Т.М. Опыт эксплуатации и технические возможности высокоэнергетического ЗГ-пресса 11ЭГ-ХАЙ-500 // Гос.- науч'ю-технич.библиотека Украины. Деп. 21.05.93. N 1179 УК 93.

1с. Тараненко М.Е. Об автоматизации электрогидроимпульсной штамповки крупногабаритных деталей // Использование импульсных источников энергии в промышленности: Тезисы докладов Всесоюзной НТК. Харьков, 1985. С. 162-163.

.14. Тараненко М.Е. Методы управление знергосилоЕыми потоками при ЭГИ формоизменении // Электрический разряд в. жидкости и его применение в промышленности: Тезисы Ш Всесоюз. НТК. Ч.II Николаев, 1984. С.104-105.

15. Еорисевич В.К., Грешников В.А., Дружинин Ю.И., Перский Е.Г. и Тараненко М.Е. Электрогидравлическая штамповка деталей кузовов специальных микроавтобусов // Кузн.-штампов.пр-во. 1996. N12.. е.27-30.

16. Тараненко М.Е., Князев.М.К., Зимнева Т.М. Исследования работы многоконтурных генераторов импульсных токов в многсэлектродных

. ЭГ-установках // Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков, ХАИ. 1991. С.92-^7.

17. ТАРАНЕНКО М.Е., Чебаиов Ю.й. ,• Шипилов Ю.В. Управление энергосиловыми потоками и процессами пластического формоизменения заготовок при ЭГШ // Кузнечно-штамп, производство. 1984. N 8. С.2-5. . " •

18. Чебанов Ю.И., 'Тараненко М.Е. О формировании кумулятивной струи при схлопывании воздушных пйлостей электрогидравлическим разрядом // Импульсная обработка металлов давлением.

Харьков,. ХАИ. 1982. С. 108-117.'

. 19. Тараненко М.Е.,' Чебанов Ю.И. Интенсификация электрогидрссли-ческой штамповки с поморю кумуляции энергии на газовых полостях // Кузнечно-штамп.производство. 1982. N 4. С. 6-8, '

20. Чебанов Ю.И., Тараненко М.Е., Шипилов Ю.В. О повышении эффективности электрогидравлической штамповки-// Импульснач обработка металлов давлением. Харьков. ХАИ.-1981. С.49-54.

21. Тараненко М.Е., Князев М.К., Перский Е.Г. Технология изготов-;. ления кузовных деталей легкрвых автомобилей.// Кузнечно-штамп, производство." 1993. N 8. С.23-25.

22. Тараненко М.Е., Чебанов Ю.И., Князев М.К., Перский Е.Г. Новый. ' энергонасыщенный электрогидравлический пресс //Кузяечно-штамп. , производство. 1992. N 2. С.30-31. . / 1 1

23. Тараненко М.Е., Тарасенко И.II. Расчет полс-й давления в много - ' камерных электрогидравлических разрядных блоках // Зшектриче- ,; екай разряд в жадности и его применение в промышленности: Тезисы докладов у НТК. Николаев, 1992. С.46.

24. Тараненко М.р., Тарасенко И.П. Модель расчета ЗГ-мкогокмиульг ■,-

сного разрядного блока- // Гос. научно-технич.библиотека Украины. Деп. 21.00.03. (I 11Й0 УК 93.

Технические решения, . описанное г диссертации, аадиилш ав-тпрскими свидетельствами СССР NN 9830-1, 102333, 57198-1, 646502, 62М04, 674305. 693584, 6331968561 ОС. 963169, 963171, 961225. 1010760, 1231695, 1408615, 1772965, 1718436, и'патентами Украины NN 4700, 4701. -

а н о т а 11 i я

ТАРАНЕНКО М.6. Розробга ресурссз0ер1гак;чих технологи» та електрог1дравл!чних преЫс з простороЕо-часоьим управл'нням на-вантаженням для штампування крупногабаритних листових деталей.

ДисертацЫ на сдобуття паукового ступени доктора техн1чних наук аа фахом 05.03.05 - процеси 1 машини обробки тиском. Xя.р-к!вський ав1ац1й1.лй' 1нститут, 1996 р. Рукопис.

У робот 1 виршено важливу науково-тех1пчну проблему розроб-'ки, стьорення 1 впровадження техн!чних процес!в штампування вели-когабаритних листових деталей 1 електрог1дравл1чних преет з просторово-часовим управл!нням навантаченням, а також систем 1х енергозабезпечення, д1агностики 1 контрэ.шо параметр!!» процосу. Роароблено математичн1 м^дел! процес!в у розрядному об'см1 та 1х управл1ння. Розроблено, виготовлено 1 експлуатуеться бьгатоконту-ровий електрог!дравл1чний прес'ПЕГ-ХА1-500 з ен^рПею, цо запаса-еться, понэч 500 к£ж. Обгрунтовано 1 розроблено технолог1чн1 про-цес ; листового штампування деталей з габаритами понад 1,0 м.

Розроблен1 технолог 1чн1 процеси 1 устаткування дозвол.чють скоротити енерго- 1 ресурсоспоживання при зиробництв!, одержуьати детал! з ч1н Шаль ною р1знотовщинн1стю 1 високою ^очн^.тю.

Ключов! слова: електрог1дравл1чне листове штампування, ударна х.вил!, г1дропотоки у передавальному середоыиЩ, деформуьанья, матриц"', прес, загот1вка, контроль пзра)..^*тр1в пронесу, управления навантаженням.

АННОТАЦИЯ

ТАРАНЕНКО М.Е. Разработка ресурсосберегающих технологий и электрогидравлических прессов с пространственно-временным управлением нагружением для штамповки крупногабаритных листовых дета-

о

лей.. ч

Диссертация на соискание ученой степени лектора технических наук по специальности 05.03.05 - процессы и машины обработга давлением. Харьковский авиационный институт, 1590 г. Рукопись.

В работе решена важная научис-техническая проблема разработки, создания и внедрения технологических' процессов штамповки-крупногабаритных листовых дета^еЛ и электрогидравлических прессов с пространственно-временным управлением нагружением, а также систем их энергообеспечения, диагностики и контроля параметров процесса. Разработаны математические модели процессов' в разрядном' объеме и их управления. Разработан, изготовлен и эксплуатируется многоконтурнш электрогидравлический пресс ПЭР-ХАИ-500 с и.мотаемой анергией более 500 кДж. Обоснованы и разработаны технологические процессы листовой штамповки деталей с габаритными- размерами более 1,0 м. Разработанные технологические процессы и оборудование позволяют сократить, энерго- и ресурсопотребление при производстве, получать детали минимальной рланотолшинности и высотой точности.

Ключевые слова: электрогидравлмческая листовая итшпевкл, ударные волны, гидропотоки в передающей среде| деформирование, матрица, пресс, заготовка, контроль' параметров процесса, управление н;1гружением.

ABSTRACT

TARANENKO M.Y. Elaboration of the resource-saving technologies and the elc-ctrohydraulic presses with spatially - terrporal loading control for larffe-scale sheet-details.

Dissertation for the scientific degree of rector of Science (technical), speciality 05.03.05 - processes and ¡nachinoa for pressure treatment. Kharkov Aviation institute, 19'iC. 'Manuscript,

An important scientific and technical problem of elaboration, creation and introduction of technological process of large fheet details' punching and electrohydraullc presses with spatl-'ally temporal control of loading as well as their power .supply' system, diagnostics and process parameters' ocritrol has teen reived .

Mathematical models of processes which teie place in flash.' chapter as well as models of their control have t^en ' elabcr-.t£'1 also.

. Multicontour electrohydraulic press ПЭГ-ХАИ-БОО'with stored energy of more than 500 kJ has been devised, produced and operates now. Technological processes of sheet details with overall dimension of more than 1 m punching have been scientifically grounded and worked out. Elaborated technological process and equipment allow to reduce energy and resourse consumption In production and obtain details of high precision and even thickness.

Key words:, electrohydraulic sheet punching, impact waves, hydrostreans In liquid, déformâting, matrix, press, blank, process parameters' control, loading control.