Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Захаров Алексей Евгеньевич. Очистка смазочно-охлаждающих технологических сред тонкослойным центрифугированием в условиях машиностроительного производства : дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 Ковров, 2006 159 с. РГБ ОД, 61:07-5/977


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

«ft

Обозначения и сокращения 5

Введение 6

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 13

1.1.Анализ современного состояния смазочно-охлаждающих технологических

сред в условиях металлообрабатывающего производства 13

1.1.1.Анализ расходасмазочно-охлаждающихтехнологических сред 13

1.1.2.3агрязиеиие смазочно-охлаждающих технологических сред 17

1.1.3. Влияние чистоты смазочно-охлаждающих технолог ических сред

на эффективность обработки деталей резанием 20

1.2. Срашштельньш анализ существующих технологий и методов очистки

смазочно-охлаждающих технологических сред 30

1.2.1. Анализ методов и технолоіического оборудования для

очистки СОТС от механических примесей 30

1.3 Выводы по главе 1, гипотеза, цель и задачи исследования 39

Глава 2. Теоретическое исследование тонкослойного центрифугирования

смазочно- охлаждающих технологических сред 42

2.1.Теоретическое обоснование параметров тонкослойного

центрифугирования 42

  1. Математическое планирование экспериментальной проверки расчетных параметров тонкослойною центрифуїирования 52

  2. Выводы по главе 67

Глава 3. Экспериментальное исследование тонкослойного

центрифуі нрования смазочно-охлаждающих технологических сред 68

  1. Центрифуга с автоматической разгрузкой осадка 68

  2. Методика проведения экспериментальною исследования 70

0 3.2.1. Методика определения загрязненности СОТС , 73

3.3. Результаты экспериментального исследования 79

3.3.1. Повышение качества очистки СОТС трибоэлсктризацией 87

3.4. Выводы по главе 3 94

Глава 4. Производственная проверка эффективности тонкослойного
центрифугирования СОТС 96

  1. Установка для очистки и заправки СОТС - масел И-20А 96

  2. Методика испытаний 98

4.3.Результаты производственных испытаний 100

  1. Технолог ический процесс центрифугирования при заправке станков и подводе СОТС в зону резания 105

  2. Технико-экономическое обоснование принятых решений

по активации смазочно-охлаждающих технологических сред
тонкослойным центрифугированием 111

4.6. Выводы по главе 4 115

Заключение 117

Список литературы 121

Приложения 130

Приложения 1.Результаты анализа проб СОТС, из станков полуавтомат..131

Приложение 2. Характеристики индустриальных масел 132

1 Іриложение 3. Характеристики концентратов для приготовления

масляных СОТС ...132

Приложение 4. Характеристики масляных СОТС 133

Приложение 5. Характеристики СОЖ серии ЛЗ 134

Приложение 6. Данные пооперационного машинною времени 135

Приложение?. Сравнительная характеристика установок типа СО Г 135

І Іриложение 8. Перечень операций с использованием в качестве СОТС

индустриального масла И-20А 136

Приложение 9.1 Іеречень операций с использованием в качестве СОТС

индустриального масла И-20А 137

Приложение Ю. Токарный участок, изделие «А», «В» 138

Приложение 11. Данные пооперационного машинного времени 139

Приложение 12. Данные пооперационного машинною времени 140

Приложение 13. Данные пооперационною машинного времени 141

Приложение 14. Базовый ассортиментСОТС 142

Приложение 15. Характеристика пластинчатых фильтров 143

Приложение 16. Тех. процесс изготовления детали «Крышка» 144

Продолжение приложения 16 145

Продолжение приложения 16 146

Приложение 17. Анализ на содержание механических примесей 147

Приложение 18. Анализ на содержание мех. примесей и вязкость 148

Приложение 19. Таблица соответствия математических обозначений и

имен, используемых в программе математической модели... 149

Продолжение приложсЕїия 19 150

Приложение 20. Блок - схема программы математической модели

движения частицы в центробежном поле 151

Продолжение приложения 20 152

Приложение 21. Определение среднею значения коэффициента

пропорциональности 153

Приложение 22. Методика испытаний тонкослойной центрифуги 154

Приложение 23. Акт. Реализации центробежного самоэлектризующего

очистителя масел г. Бузулук 155

Приложение 24. Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс... 156

Приложение 25. Акт проведенных испытаний центрифуги 157

Приложение 26. Акт внедрения результатов научно-исследовательской и

опытно-конструкторской работы 158

*

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

СОТС - смазочно - охлаждающие технологические среды;

МГТУ - Московский государственный технический университет;

УлГТУ - Ульяновский юсударственный технический уииверситег;

ИвГГУ - Ивановский государственный технический университет;

НнГТУ - І Іижне - Новгородский государственный технический университет;

ГОСТ- Государственный стандарт;

ОАО «КМЗ» - открытое акционерное общество Ковровский

механический завод; ОАО «ЗиД» - открытое акционерное общество завод имени В.А. Дегтярева;

ООО «БУТГ» - Бузулукское управление технологического транспорта;

КГТА - Ковровская Государственная технологическая академия;

41ІУ - числовое программное управление;

ЭВМ -электронно-вычислительные машины;

ВИТА - установка для регенераЕнш отработанных ТЖ.



Введение диссертации:

Применение смазочно-охлаждаюшнх технологических сред - СОТС, как элементов машиностроения, связано с дороіосіояіцмми процессами их хранения, ириготошіепия, подачи в зону резания и утилизации, что приносит множество проблем, как экономических, так и экологических.

Обзор отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что в современных условиях рыночиою производства некоторые страны стремятся отказаться от традиционных методов охлаждения. В частности разрабатываются технологии «сухого» охлаждения, т.е. без СОТС, например, с использованием ионизированного воздуха, подаваемою в зону резания и т.н.

Однако анализ исследований показывает, что современные режущие инструменты более эффективно работают при минимальном количестве СОТС, чем при обработке без них, т.е. при «сухом» охлаждении. В связи с этим новые технологии предусматривают применение универсальных высококачественных СОТС.

В последние годы в России и за рубежом разработаны законодательные документы, а также правила и нормы но обслуживанию СОТС. Это обусловлено не только экологическими проблемами, но еще и тем, что количество СОТС, потребляемых в развитых промышленных странах при обработке резанием, остается, по - прежнему, весьма большим и составляет более 5% от общего мирового рынка смазочных материалов; годовая же потребность СОТС, например, во Франции составляет около 70 млн. л., в США — порядка 230 млн. л.

Анализ научно-исследовательских работ, выполненных в ведущих оріанизациях страны (МГТУ «Станкин», МГТУ «МАМИ», УлГТУ, ИвГГУ, ПнГТУ и других), подтверждает тот факт, что отечественные СОТС

представляют практически все классы сред, как по физико-химическим признакам, так и по назначению и области применения.

Миоючисленные исследования Худобина Л.В., Коваленко В.П., Бердичевского ЕЛ"., Клушина М.И., Латышева ВЛІ., 'Іихонова В.М., Гусева В.Г., Верещака А.С., Кабалдина Ю.Г., Богданова В.В., Обніивалкина МЛО., Муслиеіой ГЛ\, Теплова В.В. , Трощий АЛ*., Туромша В.И., Ефимова В.В., Маркова В.В., Кареева Е.А., Бушсва А.Е., Минесва Л.И., Наумова А.Г., Ромашкина В.Г. и других, свидетельствуют о взаимодействии СОТС с отложениями на поверхностях промышленного оборудования, инструмента, с окружающей средой. Следствием этою является снижение качества как самих СОТС, так и технологическою процесса обработки деталей резанием: увеличивается шероховатость; наблюдается преждевременный выход из строя режущего инструмента из-за ускоренною износа. Кроме того, водосодержаїцие СОТС способствуют коррозии деталей, что вызывает повреждение узлов станков.

В этих случаях как никогда приобретает первостепенное значение (с точки зрения экономии дорогостоящих СОТС и повышения эффективности процессов резания) качественная очистка СОТС от механических примесей, в частности от стружки и абразива.

Анализ научно-технической информации свидетельствует о скудности данных, характеризующих изменение показателей эффективности обработки заготовок резанием в зависимости от чистоты СОТС. Поэтому важным является выявление загрязнителей, наиболее влияющих на срок службы СОТС и качество обработки резанием.

Общеизвестно, что твердость некоторых компонентов загрязнения значительно превосходит твердость материалов, применяемых для изготовления обрабатываемых деталей и режущею инструмента. Так, наиболее твердыми, а значит и опасными, загрязнителями являются кварцевые частицы (твердость кварцевых зерен около 1100—1200 кг/мм, а

количество кварца в СО'ГС при различной культуре производства составляет до 20% от общего количества загрязнителей), а также частицы окислов алюминия и железа.

Значительное влияние на процесс резания также оказывает процентное содержание частиц различного размера. Следует помнить, что чем больше в загрязнителе мелких частиц, тем труднее задержать их фильтрами, а значит, они в большем количестве проникают в СОТС и затем в зону резания.

Удаление твердых абразивных частиц и стружки из стыка между деталью и инструмеїпом предотвращает повреждение обрабатываемой детали и образование нароста на режущей кромке инструмента, тем самым, повышая чистоту поверхности и продлевая сроки эксплуатации режущего инструмента.

Для получения этого крайне актуальным является необходимое качественное обслуживание СОТС с сохранением их смазочных и охлаждающих свойств.

Это обстоятельство часто недооценивают, полагая, что тщательная очистка СОТС необходима только на операциях абразивной обработки, являющихся, как правило, заключительными в технологическом процессе механической обработки заготовок и формирующими выходные характеристики качества деталей.

Существующие методы очистки СОТС весьма энергоемки, требуют сложных установок, снабженных мощными электродвигателями, редукторами, нагрузочными устройствами, а также в них затруднена автоматизация процессов, в частности разгрузка осадка загрязнения.

Наиболее приемлемым является центрифугирование СОТС, недостатки которого - низкое качество очистки от малых (20мкм и менее) ферромагнитных и неметаллических частиц из-за недостаточной организации потока очищаемой жидкости внутри ротора - вполне устранимы дополнительными исследованиями.

В связи с вышеизложенным, сформулирована інноісза исследовании: если в рогоре центрифуги дополнительно раскрутить поток ЖИДКОСТИ до тонкого слоя с помощью, например, лопастного диска и провести трибоэлсктризацию твердых частиц загрязнения, то это позволит осадить и удержать на стенке ротора частицы (втом числе неметаллические) меньшего диаметра и, как следствие, повысить качество очистки и ресурс СО'ГС с возможностью их вторичного использования.

В настоящей работе приняты:

объект исследовании - центробежный очиститель смазочно-охлаждающих технологических сред.

предмет исследовании - процесс тонкослойного центрифугирования СОТС в условиях мапшностроительноіо производства деталей резанием;

іраинцм исследовании - изменение показателей СОТС на нефтяной основе (И-20А) в пределах отклонений, допускаемых соответствующими ГОСТами на операциях механической обработки деталей. Допущении и 01 раннчении, принятые в работе:

  1. Описание физической модели очистки СОТС от загрязнений относится к очистке от твердых механических примесей, в то время как незначительное количество воды и газообразных включений в СОТС принимается за их полное отсуїствие.

  2. Форма твердых частиц загрязнения принимается шарообразной.

3. Сила тяжести частицы заірязнения (из-за малости ее размеров) при
моделировании не учитывается.

Цель работы: повышение качества центробежной очистки СОТС за счет организации тонкослойного потока и трибоэлектризации очищаемой жидкости.

Научная задача: теоретически обосновать и экспериментально подтвердить эффективность тонкослойное о центрифуїирования СО'ГС.

Задачи исследовании, полученные в результате анализа научной и специальной литературы, рассматривающей вопросы очистки СОТС:

1. Исследовать фактическое состояние СОТС в условиях
машиностроительного производства.

2. Теоретически обосновать схему тонкослойної о центрифуг ировапия.

  1. Экспериментально подтвердить гипотезу исследования и теоретические предпосылки с использованием метода матсматическої о планирования опытов.

  2. Разработать опытный образец центрифуги и провести ее эксплутационную проверку на ОАО «КМЗ»

В работе использовались методы: математическое моделирование; теория планирования и проведения экспериментов; системный анализ и математическая статистика.

Наушаи новизна исследовании:

  1. Обоснована целесообразность тонкослойной очистки СОТС от івердьіх механических частиц загрязнения.

  2. Уточнена физико-математическая модель и получены уравнения основных параметров тонкослойного центрифугирования, позволяющие проводить расчеты центрифуг.

  3. Получено уравнение регрессии, позволяющее обеспечить рациональный выбор режимов центрифугирования при одновременном варьировании переменными факторами и минимизации общего числа опытов. Оптимальному сочетанию параметров процесса тонкослойного центрифугирования соответствовал коэффициент эффективности, равный 90 %.

4. Научно обоснована и решена задача по удержанию твердых частиц
загрязнения на стенке ротора за счет их предварительной трибоэлектризацин.

Практическая значимость работы:

1. Разработанная методика расчета тонкослойной центрифуги позволила обеспечить эффективность очистки СОТС от вредных твердых механических частиц размером до 20мкм и при расходах до 0,8 I0"3 м3/с.

2. На базе тонкослойной центрифуги разработана установка для заправки СОТС, позволяющая за счет повторного использования очищенной дорогостоящей СОТС сократить её расходы на 37%.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечивались достаточным объемом экспериментов, а также выполнением рекомендаций соответствующих стандартов на испытания и анализы, корректной статистической обработкой экспериментальных данных с использованием ЭВМ. Научные положения, выводы и практические рекомендации обоснованы результатами аналитических и экспериментальных исследований полученными в ходе выполнения данной работы.

Реализации рабоїьі:

  1. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также конструктивные решения реализованы в установке для очистки СОТС в производстве ОЛО «ІСМЗ».

  2. Результаты исследования (регрессионная модель) и конструкция центробежного очистителя использованы в ООО «БУТТ» - Іїузулукское управление технологического транспорта и позволяют улучшить состояние смазочно - охлаждающих систем.

З.Уточпенная математическая модель тонкослойного центрифугирования используется при чтении курса «Эксплуатационные материалы» на МТФ КГГА.

Апробации работы. Оснопныс положения диссертационного исследования доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях КГТА и ВАМ (г. Рязані»), в апреле и феврале 2006г. На 49-ой Международной научно-технической конференции «Приоритеты развития

12 отечественною автотракіоросгросішя и подготовки инженерных и научных кадров», прошедшей в МГТУ «МЛМИ» (г. Москва) 23 -24 марта 2005г, а также на расширенном заседании кафедры ТиКМ КГГА 15 сентября 2006г.

Публикации. Но результатам диссертационной работы автором лично и в соавторстве опубликовать 7 статей, в том числе 5 в издательствах, рекомендованных ВЛ1С, получен патент па полезную модель, положительное решение на изобретение. Общий объем материалов публикаций - 3,0 и. л., в том числе авторский вклад составляет 1,7 п. л.

На зашиту выносятся:

  1. Технология и установка для центробежной активации СОТС or твердых частиц механических примесей.

  2. Теоретическое обоснование целесообразности тонкой очистки СОТС.

  1. Уточненная математическая модель процесса тонкослойною центрифугирования и предварительной трибоэлсктризацми СОТС.

  2. Реірессионная модель центрифуїирования СОТС.

5. Результаїм экспериментальной и производственной проверок шпотезы
исследования и теоретических предпосылок.

Структура и объем работы: диссертация содержит 159 страниц машинописного текста, 14 таблиц, 29 рисунков и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 88 наименований и 26 приложений.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций