автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Рециркуляционная технология и средства оснащений системы применения водосмешиваемых СОЖ

Государственный комитет Российской федерации по вксяеыу образованию

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

• На правах рукописи

ОД

• ЛАПТЕВ ИГОРЬ ЛЕОНИДОВИЧ

РЕЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Я СРЕДСТВА ОСНАЩЕНИЯ СИСТЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОСМЕШИВАЕМЫХ СОХ

Специальность: 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9

Нижний Новгород 1996 •

У

Работа выполнена на кафедре "Металлорежущие станки и инструменты" Нижегородского государственного технического университета

кандидат технических наук, доцент Тихонов В.М.

доктор технических наук, профессор • Полянсков кз. В.

кандидат технических наук, доцент Москвичев A.A.

Ведущее предприятие - научно-исследовательский

институт ' измерительных систем

Защита состоится " 2.0 " rt&^foA 1996 г. в i i часов на заседании диссертационного совета К 063.85,07 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Нижегородском государственном техническом университете по. адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ул.Минина, 24( к.-*, ауд5-

С диссертацией можно ознакомиться в библитотеке Нижегородского государственного технического университета. Автореферат разослан февраля 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

_ 3. М. Сухорукое

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Одним из важнейших элементов процесса обработки резанием являются сыазочно-охлаядающие технологические средства (СОТС). По оценкам более 60S от общего объема СОТС составляют' водосмешиваемые смазочно-охлаадающие жидкости (СОЖ). Ввиду специфических особенностей СОЙ. находящихся в яидком агрегатном состоянии и подверженных биологическому разрушению, подсистема COS является наиболее слабым объектам технологической металларенущей системы (ТМС).

В отличии от разработки и совершенствования составов жидкостей, технологии и средствам технологического оснащения (СТО) систем применения' СОЖ не уделялось должного внимания. На данный момент больЕйнство предгюиятип не гаегт »обильны*, автоматизированных, рециркуляционных систем пршененкя COS, обеспечивакодх зколз-гическую и санитарно-гигиеническую безопасность. Серьезную опасность для природы представляют серийные и мелкосерийные производства ввиду их значительного количества и неконтролируемости.

Склонность водосмешиваемых COS к дестабилизации структуры под воздействием возмущающих факторов вызывает серьезный вопрос утилизации отработанных жидкостей. Экологически приемлемая утилизация COS в настоящее . время значительно превосходит стоимость исходной жидкости. Не менее важной проблемой является и экономия дорогостоящих материалов СОЖ, достижение которой возможно за счет увеличения периода стойкости СОК и ресурса ее работы.

Разработка соответствующих современным требованиям технологии и СТО применения СОЯ сдерживается недостаточной изученностью закономерностей поведения эмульсий как сложных водных систем и отсутствием доступной элементной базы замкнутых технологических систем • применения СОЖ.

Цели работы

1. Обеспечение экологической и санитарно-гигиенической безопасности технологического процесса применения СОЖ в серийных и мелкосерийных производствах. -

2. Повышение экономической эффективности процесса применения водосмешиваемых СОЖ,

Ъ

Метод достижения цели

Разработка и реализация рециркуляционного технологического процесса применения водосмешиваешх СОЖ на основании:

1. анализа научных разработок d области технологии применения водосмешиваешх COS, анализа отечественных и зарубежных СТО систем применения водосмешиваешх СОЙ; „ ' , •

2. исследования деструктивных процессов..в жидкостях при их эксплуатации•в ТМС и рабочих процессов СТО.

Автор защищает

1. Принципы построения малоотходной рециркуляционной системы ; применения водосмешиваешх СОЖ для серийных и мелкосерийных производств..

Z. Способ и СТО прямоточного (без промежуточных емкостей) приготовления COS, обеспечивающие подачу компонентов приготовления, дозирование, перемешивание, диспергирование и подачу СОЖ потребителю в момент запроса, увеличивающие период стойкости жидкости.

3. Способ и СТО регенерации водосмешиваешх СОЖ, основанные на комплексном регенерационном воздействии. Повторное использование регенерированной жидкости в производственном цикле в качестве присадки ко вновь приготавливаемой СОЖ. Увеличение ресурса работы технологической жидкости за счет многократных рсгенсрационных циклов без разрушения структуры COS.

i. Способ прогнозирования и управления технологическими циклами в рециркуляционной системе применения СОЖ на базе планово-предупредительной замены жидкости в системах "охлаждения станков. ■

Научная новизна

Обоснованы принципы и методы построения системы и организации технологического процесса применения СОЖ в серийных и мелкосерийных производствах, основанные на поддержании биосистемы СОЖ в пределах безопасного "коридора" значений содержания микроорганизмов за счет прямоточного процесса приготовления и подачи СОЖ, ' регенерации отработанной COS без разрушения структуры при многократном использовании регенерированной СОЯ в качестве присадки к свежепри-готавливаемой иидкости.

Научные результаты

1. Исследован и разработан' технологический процесс приготовления СОЖ с использованием оригинальных многофункциональных срсдс-

тв оснащения, отличающийся одновременным автоматическим выполнением операций подачи компонентов СОЖ, дозирования, перемешивания, диспергирования и подачи готовой СОЖ потребителю -в прямоточном режиме без промежуточных емкостей.

2. Исследован и разработан технологический процесс регенерат ции СОЖ без разрушения структуры, включающий обработку биоцидаыи, пастеризацию при 90°С, седиментационную сепарацию "инородных" фаз с последующим возвратом СОЖ' в производственный цикл в качестве присадки к вновь приготавливаемой жидкости.

3. Предложена организация технологического процесса применения COS по принципу удержания эксплуатационных параметров жидкости в "коридоре" граничных значений за счет планово-предупредительной замены CCS в системах охлаждса&л ггтсллореяуиих станков.

Практическая ценность

1. Обеспечен ресурс безсбросовой эксплуатации СОЖ (с возвратом регенерированной жидкости в производственый цикл) в точении двух лет при выполнении технологических-ограничений, экологических и санитарно-гигиенических норм.

2. Увеличен период стойкости COS в 4... 8 раз по сравнению с нормативными показателями. .

3. Снижена концентрация эмульсола на 25...40% от нормативных значений без ущерба для технологических свойств СОК.

4. Разработаны автоматизированные мобильные СТО, обеспечивагэ-щие эксплуатацию СОЖ из любых типов товарных эмульсолов, синтетических и полусинтетических СОЖ, имеющие блочно-модульную конструкцию, способные встраиваться в действующие системы применения СОЖ. "Открытая" структура средств оснащения позволяет достраивать ре- • циркуляционную систему применения дополнительными функциональными блоками.. ' ' * .....-1 .....— -- . -.. ........

5. Предложен алгоритм построения, графика планово-предупреди-"" тельной замены и пополнения COS в системах охлаждения металлорежущего оборудования. ■ проектного.расчета.производительности средств оснащения системы применения СОЙ. "• .""

Реализация работы

Внедрены в производство технология и автоматизированная система приготовления и раздачи эмульсин, к станкам для корпусов механической обработки на пяти предприятиях Н.Новгорода и Нижегородской области-. По данным производственных испытаний обеспечен период

' ' '........ ' .........$

стойкости СОЖ 4...6 месяцев и более.

Внедрены в производство рециркуляционная технология и автоматизированная. двухмодульная система применения'СОЖ на предприятиях: Научно-исследовательский институт измерительных систем; АО "Ни-тел". За два года эксплуатации не выявлена необходимость сброса СОЖ из системы применения.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на международной конференции ."Технология механообработки: физика процессов и оптимальное управление" г. Уфа, 1994; на научно-технической конференции АТН РФВВО "Прогрессивные технологии -основа качества и производительности обработки изделий"-г. Н.Новгород, 1995; на заседаниях кафедр "Металлорежущие станки и инструменты" и "Технология машиностроения" Нижегородского государственного технического университета.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликованы 4 работы, 2 патентные заявки.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 'ЗЙ страниц машинописного текста, U0 рисунков, it таблиц, 85" наименований использованной литературы.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, раскрыта научная новизна, - " ' ' ~

В первой главе проведен обзор состояния разработок по вопро-' сам эксплуатации COS, выделены основные проблемы современного технологического процесса применения СОЖ, сформулированы пути их решения.

Использование СОЯ в металлообработке характеризуется двумя научными и практическими направлениями: 1. Исследование влияния СОЖ на процесс резания, оптимизация функциональных и технологичес-. ких свойств СОЖ через модификацию их составов. 2." Исследование по-

нейших критериев совершенства технологических процессов, в мелкосерийных и серийных производствах встречает существенные проблемы: . отсутствие мобильных автоматизированных СТО и текущей оценки состояния СОЖ в индивидуальных системах охлаждения станков; отсутствие обратных связей и оперативного управления; высокие экономические затраты (особенно на процессы разделения и утилизации)..Для разрешения указанных проблем при снижении затрат и выполнении технологических, экологических и санитарно-гигиенических ограничений предлагаются следующие пути:" ■

1. Увеличение периода стойкости СОЖ за счет повышения ее . - структурной.-.стабильности путей совершенствования техники и технологии приготовления водосмешиваемых СОЖ.

2. Многократное увеличение ресурса работы.COS путем организации экономичного технологического процесса регенерации и возврата СОЖ в производственный цикл без выполнения дорогостоящей операции разделения ее структуры.

3. Достижение прогнозируемости и управляемости потоками СОЖ в системе применения путем перехода к планово-предупредительной замене жидкости в индивидуальных системах охлаждения металлорежущего оборудования.

' Пути совершенствования процесса применения предлагается реализовать в мобильной автоматизированной системе применения СОЖ, не требующей при внедрении затрат на капитальное строительство и привлечения высококвалифицированных кадров для обслуживания системы.

Для реализации указанных возможностей необходим комплекс производственных и лабораторных исследований СОЖ как сложной биосистемы.

Во второй главе на основании производственных исследований и экспериментов оцениваются количественные изменения эксплуатационных свойств COI во времени, концептуально решаются задачи повышения структурной стабильности, регенерации СОЖ, оценки периода стойкости ло изменению эксплуатационных свойств.

Картина кинетики эксплуатационных параметров (рис. 3) , полученная по результатам производственных исследований, свидетельствует об однотипности характера поведения эксплуатационных свойств и их взаимосвязи. - Изменения параметров СОЖ (кроме уменьшения объема) носят ярко выраженный характер интенсивного ухудшения при достижении определенной величины показателя, определяемого не

Of

(doxireimsjojicu) тал si-ffO зхэовойиюип - g. ' (siroeaodH-Logdwi) згак nooHodsnajœ - т ' вонои inHTC'donoE випвЯхнепноз - Н^ 1 «гомелло EnrwiinoirooH - я 'hiûû20OJU> rondäii - X

BHHSiiäüiojiidn mütoL'OHxax 10 нхооииоиввс а

sodisjtsdeii зннноипвхелхгпазй аашзния -f- ^nj

•ai л

9

4J л

вхэдозэ ппяеехши^вхо jccmdexx 'зоной якнсойогоа газгвЛлдапнон - щ! ' шаф еоныввл випвйанмгаоя - з

'ЯАЭОНЕНХЯЗ СОНКйПЕ-оЗ'ЗоЛ ПГЕ^ _ Д • a0jî«lm>jd0ûd:-lll?î ЭВДОЖЗЭЕОЭ - ftj гс-ЗхэявЛвы згннноппвхвлсЕйзс ámiaHirj -р -эгу

? ¿

3

ê ^

Л, i

H* '

JLi

¡II! i í

! '! Il í !■• i. i

1 i i i fy i 1

Ж í i ' i

' 1 i 1 1 j-*^ ' ! 1 [ ,

! \7 Í i i ! ! i !

. Jrbf 1

! X'ZZ

-Í—!s

JÍ

г у к 1 9i 31 at т. V ; a it ;

\— el * - i , !

i (> ! , 1 / ! / mi

• 1 ' ■ i ! ut J

i ¡i ! ' -i s S :

1 ✓r /

I / рт f

i ! ! i

i t ; 1 í

сжед 'П

vie / imfrï

-к si

всплеском активности возмущающего фактора, а эволоционныыи изменениями в жидкости.

Определяющим фактором дестабилизации СО! в процессе лезвийной обработки является биопоразение. При выходе содержания микроорганизмов за пределы, допустимого уровня рост их количества претерпевает качественный скачок и интенсифицируется.

Однотипность характера поведения параметров дает возможность ввести обобщенный показатель эксплуатационных свойств СОЯ - поведение рН (наименее сложный параметр для автоматизированного контроля и организации обратных связей), что согласуется с работами зарубежных и отечественных исследователей. Уменьшение рН на единицу от начального значения косвенно свидетельствует о предстоящем интенсивном размножении микроорганизмов и катастрофическом ухудшении эксплуатационных свойств. По результатам,проведенных.исследований безопасным является "коридор" параметра рН - С píV, рН0-1 }, в котором не наблюдается потери технологических свойств COIS и катастрофического ухудшения эксплуатационных показателей.

Целевое назначение операции регенерации - возвращение исходных значений содержания микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, свободно-взвешенного инородного масла и механических включений, сравнимых с размерами дисперсной фазы. Постоянное их накопление приводит к качественным изменениям СОЖ и невозможности ее дальнейшей эксплуатации. В результате анализа широкого спектра способов воздействия на СОЖ сформировано сочетание мероприятий, позволяющих ликвидировать названные накопления: бактерицидная обработка, пастеризация при температуре 90°С, седиментационная сепарация при температуре пастеризации. При этом комплексе воздействий отработанная COS разделяется на 4 фазы: свободное пасло (2...3%), хлопьеобразная фаза продуктов яизнедеятельности бактерий и грибов (1...2Х), механические примеси (0.1-0.2%) и СОЖ с сохраненной коллоидной структурой................... , ..........

При эксплуатации в ТМС регенерированной СОЖ после доведения показателей рН, концентрации, дисперсности до нормативных значений не выявлено отклонение ее технологических свойств от свойств свежей жидкости. В этом случае ресурс работы СОЛ

п

р -1т, .

i-i

где п - число проведенных операций.регенерации.

- По результатам исследований при использовании регенерирован-

н

ной жидкости в качестве присадки к свежей COS длительность Т( остается неизменной.

Анализ научных разработок и проведенные исследования показывают зависимость кинетики параметров СОЖ от их начальных значений:

---f ( Х°эк .).

dt .

в частности, от дисперсности масляной фазы. Дисперсность коллоидной системы существенным образом определяет структурную устойчивость, а, следовательно, и период стойкости СОЖ (рис.4).

При отсутствии внешних возмущающих воздействий в лабораторных условиях в течении четырех лет . не 'обнаружено следов деструкции эмульсионных СОЖ (Аквол-6, Синтал-2) при начальной дисперсности масляной фазы порядка 1 мкм. ■

Технология приготовления, позволяющая получать эмульсии дисперсностью 0.8...1.2,мкм, показала также возможность снижения начальной концентрации эмульсола на 25. ..40% (рис.4) без ущерба для показателей качества обработки резанием.

Результаты приведены для производственных испытаний эмульсии на базе "Аквол-6" при ее наработке на отказ. Металлорежущее оборудование - станок токарный 16К20, график работы двухсменный, обрабатываемые материалы - стали конструкционные и алюминиевые, сплавы.

В третьей главе сформированы и обоснованы принципы и процедура построения рециркуляционной технологии и системы применения СОЖ. Проведен функционально-структурный анализ системы применения, предложена модель ее функционирования и расчета параметров производительности СТО системы.

Исходя из намеченных [гл.11 и исследованных- [гл.2] путей адаптации и совершенствования технологии применения СОЖ для мелкосерийных и серийных производств разработан маршрутный технологический процесс, включающий функциональные операции:

1. Прямоточный технологический цикл приготовления, обеспечивающий дисперсность масляной фазы 1 мкм.

2. Подача свежей СОЖ или непосредственно в бак станка, или на позицию раздачи в непосредственной близости от обслуживаемых станков.

3. Периодическое пополнение индивидуальных систем охлаждения станков свеаей СОЖ с обеспечением обработки биоцидами. -

4. Возврат СОЖ. исчерпавшей период стойкости, в буферную емкость-накопитель отработанной СОЖ.

а

5. Автоматизированный цикл регенерации СОХ с накоплением и выводом отходов.

6. Автоматизированный возврат регенерированной СОЯ в качестве присадки к свежей жидкости с автоматической правкой дисперсности,

концентрации. рН.

7. В случае необходимости для СОЖ. исчерпавшей ресурс работы, выполнение подготовительных процедур перед операцией разложения и вывод СОЯ из системы.

Исходя из специфики серийных и мелкосерийных производств разработаны принципы построения рециркуляционной системы применения:

1. Модульно-агрегатный принцип построения, обеспечивающий - мобильность, гибкость, возможность изменения компоновки системы при адаптации к конкретным производственным условиям.

2. Малогабаритность, локальность как . следствие из необходимости резмещения системы на-территории цеха без дополнительных капитальных вложений.

3. Максимальная концентрация технологических операций и переходов в одном модуле.

4. Автоматизация технологического процесса для обеспечения гарантии качества' выполнения операций, удобства использования и обслуживания; защита технологии и элементов системы от несанкционированного вмешательства. .

- б/ Прогнозируемость и управляемость технологическими циклами.

Для реализации разработанного технологического процесса на базе выдвинутых принципов синтезирована локальная система (рис.5) с замкнутый циклом приготовления и эксплуатации COS нд баг-"; слуго • ыатизнрованных многофункциональных модулей приготовления и регенерации эмульсий. Система предназначай для обеспечения COS отдельного станка, группы станков, участка (в том числе ГПС), цеха или корпуса механической обработки в целом.

Реализуемые функциональные задачи системы:

- раздельное хранение' основных компонентов эмульсии, отсутствие промежуточных баков готовой СОХ:

- автоматизированный прямоточный цикл приготовления с одновременным" выполнением подачи компонентов СОЖ всасыванием. --дозированием,-- ■перемешиванием, диспергированием (до i мкм) и подачей готовой эмульсии потребителю непосредственно в момент запроса производительностью до 90 л/мин;

- гарантия качества приготавливаемой СОХ в соответствии с •¡еуни-

Ёак отработанной СОЖ

£

Рис. 5. Принципиальная схема системы применения СОЖ

ческими требованиями;

- пополнение объема СОЖ в-индивидуальных системах охлаждения металлорежущего оборудования свежеприготовленной СОЖ;

- безреагентная регенерация отработанной жидкости с автоматизированным возвратом её в производственный цикл через модуль приготовления в качестве присадки ко вновь приготовленной СОЖ производительностью до i м3 /мес.;

- удобство и простота обслуживания, дистанционное управление работой, минимальная загрузка оператора, защита технологии и элементов системы от неквалифицированного вмешательства;

- соответствие нормативным требованиям экологической и санитарно -гигиенической безопасности производств.

Модульно-агрегатный принцип построения обеспечивает возмоз-ность вариирования параметрами производительности системы в соответствии с конкретными производственными условиями. Система обеспечивает процессы приготовления и регенерации эмульсий из любых товарных эмульсолов, а также полусинтетических и синтетических СОЖ.

Организация технологического процесса, .основанная на оценке периода стойкости СОЖ по факту выхода из граничных значений показателей качества обработки заготовки, встречает серьезные трудности: необходимость оперативного контроля на каждой единице металлорежущего оборудования; непрогнозируеность потока COS. циркулирующей в системе применения. Поставленные проблемы решаются при оценке периода стойкости СОЯ, основанной на эксплуатации гсидкости в "коридоре" граничных значений эксплуатационных показателей СОЖ (рН, гл.2) и переходе от оценки выхода по факту к планово-предупредительной замене СОЖ, гарантирующей соответствие обобщенного показателя установленному "коридору" значений. • Разработан алгоритм построения графика планово-предупредительной замены и пополнения СОЖ по станочному парку, обслуживаемому системой применения. Исходными данными для расчета являются параметры пропускной способности средств оснащения системы, параметры кинетики свойств применяемой жидкости, параметры индивидуальных систем охлаждения по каждой единице станочного парка. Принцип расчета основан на епти- . мизации значения периода стойкости по критерию минимизации затрат на СОЖ. Ограничениями являются минимально допустимое значение обобщенного параметра качества COS (рН) и максимальная производительность модулей приготовления и регенерации. При задании дспус-

""....................Л>*

у

тимой величины периода стойкости алгоритм используется для расчета необходимых и достаточных значений производительности (пропускной способности) средств оснащения системы применения.

В четвертой главе исследуются и разрабатываются операционная технология и оригинальные средства оснащения рециркуляционной сис-теш применения СОХ для серийных и мелкосерийных производств.

Технология приготовления является важнейшей составляющей про- ' цесса применения COZ, задавая начальные значения технологических и эксплуатационных свойств жидкости.

Анализ действующих и предлагаемых устройств для приготовления и опыт эксплуатации эмульсий выявил ряд существующих недостатков:

1. Возможность дестабилизации эмульсии при выполнении диспергирования в баке приготовления, при хранении готовой COS в баке раздающем, при наличии застойных зон в проточных диспергаторах.

2. Дополнительные затраты энергии й операционного времени при многократном цикле прохождения эмульсии через диспергирующее устройство.

3. Необходимость предварительного дозирования и смешивания составных компонентов эмульсии перед подачей в диспергатор.

4. Использование дополнительных устройств ( насосов ) для подачи в диспергатор компонентов или предварительно смешанной эмульсии.

На основании анализа способов к средств приготовления коллоидных систем произведены разработка конструкции и исследования оригинального гомогенизатора (рис.6, пат. заявка N 95114660). Цели разработки:

1. Одновременное выполнение операций принудительной подачи компонентов приготовлений, дозирования, смешивания, диспергирования и подачи СО* потребителю в момент запроса при прямоточном движении эмульсии без использования дополнительных баков и устройств.

2. Сокращение технологического процесса приготовления за счет удаления операций предварительного дозирования и смешивания компонентов.

3. Гарантированное обеспечение параметров качества приготавливаемой СОХ.

4.Снижение энергозатрат.

Схема воздействия иа компоненты СОХ основывается на многократном пересечении элементарных ячеек (ыикрообъемов), образованных разнонаправленными многозаходными нарезками ротора и статора. Частицы СОХ подвергаются комплексу воздействий: перемешиванию за счет

Í6

Свезсая

Регвнврнровняяня®

сож

Рис. б. Cseua гомогенизатора

множества интенсивных турбулентных течений (рис.7) с высокой степенью кавитации (вплоть до кавитационных микровзрывов), и разбиванию за счет переменных по величине и направлению высокочастотных напряжений сдвига и ударных нагрузок при относительной скорости скольжения ротора до 20 м/с. В результате указанного воздействия образуется устойчивая коллоидная система с размером частиц эмульгирующей фазы порядка 0.8. ..1.2 мкм. Параметры конструкции и функ-цинирования получены на базе теоретико-экспериментальных исследований.

На базе гомогенизатора с использованием оригинальных узлов и' элементов разработан модуль приготовления эмульсий ( пат. заявка N 951146657). Модуль работает в автоматизированном режиме с дистанционным управлением, обеспечивает гарантию качества, предупредительный контроль рН и концентрации масляной фазы, защиту от не- . санкционированного вмешательства в технологический процесс приготовления. Технологические переходы доведения до нормы показателей воды и обработки биоцидом решены за счет использования дополнительной смешиваемой фазы - раствора корректирующих присадок.

Целями операции регенерации свойств ОТ являются: подавление микроорганизмов и ликвидация продуктов их жизнедеятельности; удаление механических примесей, сравнимых с размерами дисперсной фазы; восстановление концентрации дисперсной фазы; доведение до нормируемых величин показателей рН и дисперсности.

Для достижения поставленных целей исследован (глава 2) и реализован комплекс регенерационных мероприятий, полученный на основании анализа широкого спектра воздействий на СОК с учетом экономичности и возможности концентрации технологических переходов в одном модуле.

Для реализации технологии регенерации разработан малогабаритный автоматизированный модуль регенерации, который обеспечивает комплексное воздействие на СОЖ: обработка биоцидом, нагрев и вы- . держка при температуре пастеризации, седиментационная сепарация свободных масел, продуктов жизнедеятельности бактерий и грибов, механических примесей, их фазовое разделение и вывод из модуля. При этом пастеризационный цикл имеет двойное функциональное назначение: подавление микроорганизмов в случае их адаптации к применяемому биоциду и повышение скорости седиментационных процессов при температуре 90" С.

Функциональные операции выполняются в автоматизированном режиме. Автоматизированный возврат регенерированной СОЖ в производс-

IS

твенный цикл осуществляется через модуль приготовления с автоматической правкой рН, концентрации и дисперсности. В случае несоответствия требованиям прошедшая регенерационный цикл СОХ может быть выведена из модуля для последующего разложения COS на компонента. В этом случае функциональное назначение модуля регенерации - выполнение обязательных подготовительных мероприятий перед операцией разложения.

Параметры производительности (пропускной способности) средств оснащения рассчитываются исходя из данных по рабочим объемам индивидуальных систем охлаждения станков, обслуживаемых системой применения. • ......

8 пятой главе исследованы результаты функционирования и возможности СТО- и системы, . оценивается экономическая эффективность разработанного рециркуляционного, процесса.

За счет усовериенстмзазя'технологии приготовления, (уш&гс-ние дисперсности и разброса) получена возможность снижения концентрации эмульсола на 25... i0% от нормативной величины без ущерба для технологических свойств СОЯ. Данные получены для цехов и корпусов лезвийной обработки при эксплуатации эмульсий на базе "Ак-вол-6", "Синтал-2", ЗГТ, МХ0-64а, "Укринол-iH", "Эра" и синтетической СОЗЕ "ВЭЛС. ' ( ' 4

. За счет получения дисперсности масляной фазы порядка 1 мкы при прямоточном"приготовлении сравнительно с традиционнымиспосо-бами приготовления значительно увеличена стабильность коллоидной структуры СОй во времени. Без воздействия возмущающих факторов в течении 4-х лет не отмечены признаки нарушения структуры эмульсии.

Оригинальная технегзгия приготовления позволяет увеличить период стойкости СОЯ в 5... 6 раз по сравнению с нормативными значениями. , -

Организация рециркуляционной технологии с использованием регенерированной эмульсии в качестве присадки к свегей С02 без использования средств стабилизации на нелишггирующем по COS оборудовании позволяет обеспечить ресурс работу эмульсии в течении 2-х лет (на текущий момент). Оценка продолжительности и критерии исчерпания, ресурса работа СОа являвтся предметом дальнейших, исследований.

Выполнение санитарно-гигиенических и экологических нормативов достигнуто за счет сокращенного технологичеаезго процесса применения СОЯ без выполнения дорогостоящей и трудоемкой операции разложения COS на "кошокенты. - -

/Л

В качестве примера приведен расчет экономического эффекта от внедрения рециркуляционной системы применения СОЖ, обслуживающей 3 гибких производственных участка. Без учета снижения расхода режущего инструмента и брака изделий по вине СОЖ годовой экономический эффект составляет 11.7 илн руб.

3. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследованы, дестабилизационные процессы в СОЖ при функционировании TUC. Выдвинут определяющий фактор деструкции СОЖ во времени - биопоражение. На основании однотипности поведения эксплуатационных параметров СОХ предложен способ оценки качества эмульсии по обобщенному показателю -параметру рН. Предложен способ эксплуатации СОХ в "коридоре" значений параметра рН - { рН„; рН^-1 }. при которой гарантируются сохранение технологичеаских свойств СОЖ и отсутствие катастрофических деструктивных процессов.

2. Разработана рециркуляционная технология на базе автоматизированных иодулей приготовления и регенерации эмульсий, объединенных в технологическую систему с замкнутым циклом работы. Достигнуто обеспечение, экологической чистоты и выполнение санитарно-гигиенических норы, гарантии качества СОЖ. защита от неквалифицированного выеиателъства в технологический процесс приготовления й регенерации COS. Обеспечен малоотходный рециркуляционный процесс эксплуатации СОХ. утилизации в разработанной технологии подлежат механические примеси, неэмульгированная масляная фаза, продукты жизнедеятельности бактерий и грибов.

3. Исследованы технологический процесс и средства технологического оснащения приготовления водосмешиваемых СОЖ. Исследовано влияние начальных (при приготовлении) параметров качества СОЖ на ос поведение во времени в процессе функционирования ТМС. На основании исследований разработаны технология и автоматизированный модуль приготовления эмульсий, обеспечивающий прямоточный цикл приготовления без использования промежуточных баков приготовления и хранения готовой СОХ.'являющихся источниками биопоражения.

4. Исследованы технологический процесс и средства оснащения регенерации СОХ. направленные на восстановление начальных значений содержания микроорганизмов и удаления взвешенных "инородных" фаз, по размерам сравнимым с дисперсной фазой. На основании исследований, разработаны технология и автоматизированный модуль регенерации эмульсий, обеспечивающий регенерационный цикл для отработанных СОЖ без разрувения структуры жидкости: биоцидная обработка, седимента-циоинзя сепарац!« свободных масел, продуктов жизнедеятельности

микроорганизмов, механических примесей. За счет периодических ре-генерационных циклов ресурс работы СОЖ определяется как сумма периодов стойкости СОЙ Т, до 1-ой операции регенерации. При использовании регенерированной СОЖ в качестве 10%-ной присадки к вновь приготавливаемой жидкости длительность Ts не изменяется.

~"5. Повышена экономическая эффективность процесса применения COS за дчет увеличения в 5... 6 раз периода стойкости COS, снизения начальных значений концентрации- масляной фазы, возврата в производственный цикл регенерированной СОЯ, отсутствия дорогостоящей и трудоемкой операции разделения ее структуры.

6. Разработан алгоритм построения графгаса плгиюго-предупредн-тельной замены, пополнения СОЖ в индивидуальных системах охлаждения металлорежущего' оборудования,- проектировочного расчета пара-^"ч^яогртеяъности (пт^опискной способности) средств оснаще-;-яп спстсум примонення СОМ для конкретных производственных условий.

Публикации

1.. В.М.Тихонов, И.Л.Лаптев. Рециркуляционная технология пригбтов-ления и эксплуатации эмульсий при обработке металлов резанием // Тезисы докл. международной конф. Часть 2. - Уфа, 1994. С.47-d8 _

2. В.М.Тихонов, И.Л.Лаптев. Экономико-организационное моделирование рециркуляционной системы снабжения СОЯ // Прогрессивные техно-лепт - основа качества и производительности сбрабоЧкН изделий." Материалы научно-техн. конф. ATK PiBDO. - К.Новгород. 1995. C.S2-83

3. В.М.Тихонов, И.Л.Лаптев. Модулыга-агрегатное тсхнслсгкчоскгл обеспечение рециркуляционной системы эксплуатации эмульсий при об -рабочке металлов резанием // Прогрессивные технологии - сснсъа качества и про>1зводительностн обработки изделий. Материалы научно-техн. конф. ATI! РФВВО. - Н. Новгород, 1995. С. 79-82

-i. В.М.Тихонов, .И.Л. Лаптев.. Рециркуляционная технология приготовления и эксплуатации эмульсий при обработке металлов резанием // Технологические процессы и оборудование мзлино- и приборостроения. Межвузовский сборник научных трудов. - Н.Новгород, 19Э5. С. 101-105 5: Патентная заявка N 95114860 - Устройство для подачи эмульсий на водной основе. / В.Н.Тихонов, И.Л.Лаптев. Положительное рспснис от 19.11.1995

6. Патентная заявка Н 951146657 - Установка для приготовления эмульсий на полной основе при обработке металлов резанием. У

В. м.Тихонов, >!. Л. Лаптев. Положительное рсгепис от i9.iiM995 '

....... .