2890

Основным в борьбе с кавитацией применительно к насосам является повышение фактического давления на всасывании, с тем, чтобы во всех точках гидросистемы было обеспечено давление, превышающее упругость насыщенных паров применяемой жидкости в необходимом интервале температур.

Для решения вышеприведенной проблемы применяют различные конструктивные усовершенствования. Радикальным способом борьбы с кавитацией в насосах является повышение давления на всасывании, достигаемое применением насосов подкачки или искусственного наддува воздухом (газом) жидкостных резервуаров (гидробаков), а также применением других средств, одним из которых является использование энергии потока сливной магистрали гидросистемы с помощью различных сопел и эжекторов.

Для уменьшения разрушительного действия кавитации на детали гидроагрегатов применяют стойкие против коррозии материалы (стали с добавкой хрома и никеля) при одновременной тщательной обработке их поверхностей, контактируемых с кавитируемой жидкостью.

Стойкость материалов против кавитационного разрушения, повышается, как правило, с увеличением их механической прочности и химической (окислительной) стойкости.

Разрушительное действие кавитации на поверхности стальных деталей можно уменьшить путем их нагартовки.

Удовлетворительной антикавитационной стойкостью обладают твердые бронзы, неудовлетворительной – чугун. Наиболее стойким из известных материалов является титан.

ОБЛИТЕРАЦИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ ЩЕЛЕЙ В ГИДРОСИСТЕМАХ.

Л.А. Иванов, Пачевская Г.Н., Эктов В.Н. (гр. АО-991)

Течение жидкости в узких щелях, которые могут быть как плоскими, так и кольцевыми, представляет практический интерес в

83

связи с герметизацией гидроагрегатов, плотность соединения подвижных пар которых обеспечивается выполнением гарантированного малого зазора. Течение жидкостей в кольцевых щелях подчиняется общим законам гидравлики. Критическое число Рейнольдса для этого случая составляет 600-1000. Практический интерес представляет течение жидкости между двумя пластинами под действием перепада давления жидкости на концах зазора (щели) между ними. Пластины находятся одна от другой на небольшом расстоянии и образуют капиллярную щель.

На течение жидкости по капиллярным каналам малого размера

взаимодействия, действующими на границе раздела жидкой и твердой фаз. Под действием этих сил происходит явление адсорбции, в результате чего у стенки образуется квазитвердый слой, имеющий аномальную вязкость, значительно отличающуюся по величине и свойствам от объемной.

Адсорбированная на поверхности стенок жидкость приобретает механические свойства, отличные от ее обычных свойств, в частности, прочность на сдвиг. В результате часть граничного слоя фиксируется на поверхности металла и приобретает свойства квази-твердого тела. При этом происходит облитерация (заращивание) щели.

Абсолютные значения аномальной вязкости и прочих механических свойств жидкости зависят от строения адсорбированных молекул жидкости и физико-химических свойств материала стенки.

Толщина граничного слоя, обусловливающего облитерацию щели, равна для распространенных минеральных масел 4-5 мк. Указанный граничный слой в случае течения жидкости в капиллярных каналах с малым гидравлическим радиусом может составить существенную часть от номинальной площади поперечного сечения канала.

Ввиду того, что наличие граничного слоя аналогично уменьшению эффективного сечения зазора (щели), гидравлическое сопротивление его в результате указанных процессов будет зависеть от физико-молекулярных свойств жидкости. Эта зависимость внешне проявляется в том, что коэффициент сопротивления щели (а, следовательно, и утечка жидкости) зависит, при прочих одинаковых

84

условиях, от длительности пребывания в покое плунжера, находящегося под давлением жидкости. Причем зависимость коэффициента сопротивления щели от времени пребывания плунжера в покое неодинакова для различных жидкостей, и находится практически вне связи с их вязкостью.

Наиболее сильно облитерация щели проявляется у жидкостей сложных по молекулярному составу. К таким жидкостям относятся применяемые в гидросистемах масла на нефтяной основе. Интенсивность заращивания щели зависит также от величины перепада давления жидкости, увеличиваясь с его повышением.

При смещении с места плунжера облитерация щели во всех случаях устраняется, и утечка жидкости восстанавливается практически в первоначальном объеме.

Причиной уменьшения расхода является также и то, что вязкость жидкости в щели вследствие молекулярно-физических (структурных) процессов в ее капиллярном слое, сопутствующих основному процессу облитерации, отличается от вязкости жидкости вне щели.

Полная облитерация наблюдается лишь в узких щелях (порядка 0,005 мм). При более широких щелях наблюдается уменьшение их эффективного сечения, сопровождающееся уменьшением утечки через нее жидкости. Полной облитерации щели в этом случае не проходит ввиду того, что при известной толщине адсорбционного покрытия рост его прекращается, так как чем дальше от твердой поверхности, тем рыхлее становится поверхность этого покрытия. Поэтому средние слои граничной прослойки с ослабленной связью молекул не могут противодействовать усилию сдвига от действия давления жидкости, в результате чего они выдавливаются из щели.

Облитерация щели возникает не только вследствие адсорбции полярных молекул рабочей жидкости на поверхностях щели, но и вследствие концентрации в последней смолистых образований, которые, отфильтровываясь на базе наслаивающихся рядов полярных молекул, засоряют проходное сечение. Последнее особенно сильно проявляется при низких давлениях жидкости. Для уменьшения этого эффекта применяют специальную очистку масла от асфальто-смолистых веществ, в частности, очистку силикагелем (гидрат кремниевой кислоты), который является активным адсорбентом-поглотителем.

85

Определенную роль в указанном изменении эффективного сечения щели играют также инородные тела (загрязнения масла), закупоривающие щель.

УДК 681.2

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

С.В. Синегубова, М.Г. Поташников

Рассмотрены вопросы автоматизации процесса выбора технологической оснастки на крупном промышленном предприятии.

На современном этапе развития производства к предприятиям предъявляются следующие требования: многономенклатурность выпускаемых изделий, мелкосерийность, частая смена видов изделий, возрастание их сложности с одновременным уменьшением времени на подготовку и освоение производства. Это требует повышения уровня мобильности и автоматизации всех видов производства на предприятиях. Ускорению оборота вложенных средств и опережению конкурирующих компаний на рынке производителей способствует сокращение времени на технологическую подготовку производства. Поэтому проблема автоматизации выбора технологической оснастки (ТО) является особенно актуальной.

Для реализации разработки автоматизированной системы выбора ТО необходимо обосновать целесообразность автоматизации задачи выбора ТО; разработать техническое задание (ТЗ) на автоматизированное решение задачи выбора ТО; провести информационное моделирование процесса решения задачи; создать программное обеспечение (ПО); провести испытание и отладку созданного ПО; подготовить информационные массивы; осуществить подготовку кадров для работы с реализованным ПО; ввести задачу сначала в опытную эксплуатацию, а затем в промышленную.

Для обоснования целесообразности создания автоматизированной системы выбора ТО в производстве требуется

86

провести обследование предприятия, определить существующие на данный момент варианты решения задачи выбора ТО, рассмотреть альтернативные концептуальные решения по автоматизации процесса решения задачи. Результатом этого будет принятие общего решения, которое удовлетворяет требованиям каждого конкретного предприятия в данном вопросе.

Решение будет зависеть от сроков, которые отведет руководство для реализации решения задачи; финансовых возможностей предприятия, включая средства, которые необходимо затратить на приобретение новой вычислительной техники; вычислительной техники, которой предприятие располагает в данный момент времени для решения задачи; внешних факторов, включающих анализ опыта отечественных и зарубежных предприятий в данном вопросе; внутренних факторов, куда входят социальные факторы и т.д.

На этапе разработки технического задания на автоматизированное решение задачи выбора ТО необходимо уточнить цели автоматизации, выделить информационные, программные, технические, экономические и другие ограничения, которые могут оказать влияние на решение проектируемой задачи. Общую задачу необходимо разбить на блоки, каждый из которых должен будет выполнять определенную функцию для решения общей задачи, но, в то же время, сам будет являться отдельным, функционирующим программными комплексом, в результате работы которого будет получен определенный результат.

При разработке технического задания необходимо учитывать технические возможности на рабочих местах, где будет использоваться программный комплекс.

Необходимо изучить входные и выходные данные, диалоговые процедуры, процедуры ввода и контроля вводимых данных, процедуры обработки данных, проблемы защиты данных, способы организации сбора исходных данных и передачи их в обработку с указанием используемых при этом периферийных технических устройств и носителей информации для определения состава и последовательности решения подзадач и информационных связей между ними.

Эффективность управления производством во многом зависит от наличия ресурсов и правильности их распределения. Нами

87

рассматриваются технологическая оснастка и модели, позволяющие направить ее для эквивалентной замены дефицитного элемента технологической системы. При наличии четко ограниченных признаков элементов их замена не представляется сложной. Однако во многих случаях объект рассмотрения не имеет определенных границ, которые можно математически описать. Тогда эквивалентная замена возможна с некоторым заданным уровнем достоверности.

При этом, чем большее количество признаков принимается во внимание, тем надежнее работает система.

На рисунке представлен обобщенный алгоритм выбора технологической оснастки, учитывающий возможность ее адекватной замены.

Корректное решение всех этих вопросов позволит в дальнейшем автоматизировать процесс выбора ТО на крупном гибкоструктурном машиностроительном предприятии.

Литература:

1.Синегубова С.В. Выбор средств технологического оснащения в многопрофильном производстве в условиях ограниченных ресурсов / Динамика технологических систем: Труды VI Междунар. научн.-техн. конф. Ростов н/Д: Изд-во ДГТУ, 2001. С.

248-251.

2.Синегубова С.В. Проектирование и управление средствами технологического оснащения в общей системе управления предприятием / Нетрадиционные методы обработки: Сб. науч. тр. междунар. конф. Ч. 2. Воронеж: ВГУ, 2002. С. 141-148.

3.Часовских А.И., Синегубова С.В. Системное управление промышленным предприятием // Нетрадиционные технологии в технике, экономике и социальной сфере: Межвуз. сб. научн. тр. Воронеж: ВГТУ, 2000. Вып. 2. С. 3-19.

4.Синегубова С.В. Особенности выбора средств технологического оснащения в многопрофильном производстве / Новое в науке и технике глазами молодежи: Матер. гор. науч.-практ. конф. Научно-практ. вестник "Энергия", № 3(45). Воронеж, 2001. С.

22-27.

89

УДК 621.9.06.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Э.М. Янцов, Т.Э. Янцова

Модернизация токарно-винторезных станков с ЧПУ обычно проводится с целью повышения производительности обработки или расширения технологических возможностей станка. Как правило, при этом улучшаются или расширяются и технические характеристики модернизированного станка по сравнению с базовой моделью.

В первую очередь модернизируется коробка скоростей вращения шпинделя. Если в приводе главного движения используется маломощный шаговый двигатель с гидроусилителем крутящих моментов, то желательна его замена современным мощным шаговым двигателем без гидроусилителя. Ступенчатое регулирование чисел оборотов шпинделя желательно заменить на бесступенчатое с одновременным расширением диапазона регулирования в сторону высоких частот вращения шпинделя. В приводах скоростей подач желателен также переход на бесступенчатое изменение скоростей подач. Такая модернизация привода главного движения и приводов подач позволят: с большей точностью устанавливать найденные режимы резания, исходя из выбранных критериев оптимизации математической модели обработки данной детали на данном станке; применять такие группы инструментальных материалов, которые значительно повысят скорости обработки, что, в свою очередь, приведет не только к количественным изменениям качества обрабатываемых деталей, но и расширит технологические возможности станка, заменив, например, операцию шлифования тонким точением. За счет интенсификации режимов резания и сокращения числа замен инструмента можно увеличить производительность обработки путем сокращения числа замен инструмента; расширить номенклатуру марок обрабатываемых материалов.

Оптимальные значения мощностей электродвигателей привода главного движения и приводов подач для данного типоразмера станка легко установить по современной справочной

90

литературе. Диапазон частот вращения шпинделя и скоростей подач производится по традиционной методике.

Следующим этапом модернизации токарно-винторезных станков с ЧПУ является замена конструктивно устаревших многопозиционных револьверных головок на современные, которые наибольшим образом соответствовали бы конкретным задачам модернизации. Исходя из этого, выбирается одна или две револьверных головки, ось их вращения, количество позиций, определяется количество позиций с неподвижно закрепленным инструментом и число позиций с вращающимися инструментами, например, сверлами или концевыми фрезами; определяются габаритные размеры револьверных головок, места их расположения на станке, размеры рабочей зоны и ряд других факторов.

Важной технической характеристикой станка является время смены позиций револьверной головки. Необходимо выбрать такие их конструкции, у которых время смены позиций минимальное.

Если станок не оборудован устройством автоматической смены инструментов, является важным при модернизации оснастить его таким устройством. При этом надо определить целесообразную емкость инструментального магазина, его тип исходя из общей компоновочной схемы станка, удобство расположения инструментов в магазине для передачи, тип манипулятора, количество степеней подвижности и ряд других факторов, влияющих на простоту конструкции устройства, надежность его работы и т.д. Место расположения инструментального магазина влияет на его конструкцию. Так, если магазин расположен в месте, куда может попасть стружка, то необходимо защитное ограждение, что усложняет конструкцию магазина. Удобней всего располагать сам магазин вне рабочей зоны станка. Лучшей конструкцией устройства автоматической смены инструментов является такая, которая позволяет не прерывать технологический процесс для смены инструментов, а осуществлять его во время работы станка, на той позиции револьверной головки, которая не находится в рабочей позиции, и наиболее удобна, исходя из общей компоновки станка для смены инструмента. В этом случае время на замену инструмента будет состоять только из времени смены позиций револьверной головки.

Многопозиционные револьверные головки с имеющимся в них инструментом позволяют выполнять от 60 до 80 %

91

необходимых технологических операций. Их недостатком является возможность столкновения с обрабатываемой заготовкой при смене позиций револьверной головки, что необходимо учитывать при составлении управляющей программы, а также то, что инструменты, находящиеся в нерабочих позициях, могут мешать в выполнении некоторых технологических операций, располагаясь близко к зоне обработки. Лучшими по конструкции являются двухпозиционные револьверные головки, но они требуют или ручной замены инструмента, что снижает производительность обработки, или оснащения устройствами автоматической смены инструмента.

В настоящее время имеются достаточно простые конструкции устройств автоматической смены инструмента, позволяющие производить ее во время обработки заготовки. Обычно инструментальный магазин не перемещается вместе с револьверной головкой, а закрепляется стационарно. Связь с револьверной головкой осуществляет промежуточное устройство, представляющее собой или перемещающийся манипулятор, или промежуточный инструментальный магазин малой емкости на две или три позиции с манипулятором. Эти устройства совершают необходимые челночные перемещения независимо от расстояния, на котором находятся револьверная головка и основной магазин, осуществляя замену инструментов в процессе обработки заготовки, исключая подвод револьверной головки в зону смены инструмента, что экономит время его замены.

Очередным этапом модернизации является расширение технологических возможностей станка, если предыдущими этапами модернизации не удалось решить задачу полностью. На этом этапе, как правило, станок получает возможность выполнять технологические операции, совершаемые или специальными станками данного типа, или станками других типов. Это могут быть операции шлифования, доводки, обработки не осевых отверстий, сверления под углом и дальнейшая обработка этих отверстий. Выбор и конструкция дополнительных устройств зависит от условий конкретно поставленной задачи.

Заключительным этапом модернизации с целью повышения производительности обработки является механизация или автоматизация загрузки деталей. Выбор способов и средств решения этой задачи зависит от многих факторов, и они учитываются в каждой конкретной ситуации. Но в любом случае необходим расчет

92