книги из ГПНТБ / Ящерицын, П. И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга

ГЛАВА III

ВЛИЯНИЕ сож, п р о т е к а ю щ е й ч е р е з п о р ы

ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА,

НА ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ СТАНКА

1. Методы и средства очистки СОЖ от шлама

Решение проблемы очистки СОЖ от шлама позво­ ляет улучшить шероховатость и точность шлифованных поверхностей, а также способствует повышению произ­ водительности шлифования и увеличению срока служ­ бы абразивных инструментов и самой СОЖБез реше­ ния этой проблемы практически совершенно невозможно

кращение истечения СОЖ сквозь круг. При неправиль­ ной организации потоков СОЖ во внутренней полости круга неравномерно откладывается шлам, что вызы­ вает дополнительное повышение вибраций шлифоваль­ ного шпинделя.

В настоящее время существует ряд методов очистки СОЖ от шлама, в основе которых лежат различные физические законы.

Метод седиментации. Самым . простым методом очистки СОЖ от шлама является седиментация (осаж­ дение в гравитационном поле или отстаивание).

Скорость седиментации определяется законом Сток­ са и зависит от разности удельных весов твердых частиц и СОЖ, величины и формы частиц шлама, кинематиче­

уменьшается, и частицы шлама имеют достаточно вре­ мени для выпадения в осадок. Для интенсификации

100

седиментации в резервуарах делаются перегородки, посредством которых шлам несколько раз погружается на дно (рис. 36). Этими же перегородками увеличи­ вается путь движения СОЖ от места слива к насосу, что также способствует более интенсивному отстаива­ нию.

Седиментационные резервуары имеют тот недоста­ ток, что их эффективность уменьшается с увеличением

содержания шлама в СОЖ и по мере его накопления в резервуаре. Более того, СОЖ всегда находится в со­ прикосновении с отложившимся шламом, что способ­ ствует образованию бактерий и преждевременному ее старению. Стойкость СОЖ при этом методе очистки составляет только примерно 10—25% по сравнению с хорошо очищенной. Чтобы повысить срок службы СОЖ и механизировать выгрузку шлама из резервуара, при­ меняют скребковый транспортер. Этот транспортер про­ ворачивают вручную 1—2 раза в смену или приводят в действие электроприводом со скоростью 3—10 м/час.

Коэффициент полезного действия седименгационных резервуаров может колебаться в широких преде­ лах, поэтому нельзя указать его точную величину.

Метод магнитной сепарации. При шлифовании фер­ ромагнитных материалов для очистки СОЖ от шлама применяют магнитные сепараторы (рис. 37).

101

Магнитный сепаратор состоит из барабана /, в ко­ тором помещены постоянные магниты 2. Барабан смон­ тирован на валу в корпусе 3, выполненном из немагнит­ ного материала. Между корпусом и барабаном обра­ зуется кольцевая щель, через которую проходит поток СОЖ. Барабан получает вращательное движение от электродвигателя через редуктор со скоростью пример­ но 5 об/мин. СОЖ протекает в обратном вращению ба-

тельный ролик; 5 — скребок; 6 — бачок для сбора шлама

рабана направлении и омывает часть его поверхности. При этом металлические частицы, а также небольшая часть частиц абразива и связки, прилипших к металли­ ческим частицам, удерживаются постоянными магнита­ ми, выносятся из СОЖ, уплотняются роликом 4 и по скребку 5 выгружаются в бачок 6. Очищенная СОЖ

поступает в резервуар для подачи насосом в зону обра­ ботки.

Выпускаемые елецким заводом «Гидропривод» маг­ нитные сепараторы серии СМ способны улавливать частицы объемом до 3 мм и обеспечивают очистку СОЖ от шлама до 0,03—0,08 вес.%.

Достоинства магнитного сепаратора — невысокая стоимость, простота в обслуживании, непрерывность

102

действия. К недостаткам следует отнести невысокую сте­ пень очистки II ее зависимость от расхода СОЖ через сепаратор, а также непригодность для сепарации немаг­ нитных частиц. Кроме того, производительность магнит­ ного сепаратора существенно зависит от степени загряз­ нения поступающей в сепаратор СОЖ.

Метод фильтрования. Очищающее действие при этом методе основано на том, что подлежащая очистке СОЖ проходит через пористую бумагу или ткань. Большая часть частиц шлама осаждается вследствие фильтрующе­ го действия этих материалов. С образованием осадка на фильтрующей ткани последний сам играет роль фильтра. Это способствует все более тонкой фильтрации, так что по истечении определенного времени начинают удержи­ ваться частицы, величина которых значительно меньше, чем первоначальные величины пор фильтрующей ткани. При этом происходит адсорбция, благодаря которой вследствие большой удельной поверхности порового пространства фильтрующей ткани происходит адгезия (сцепление) частиц в порах с тканью н между собой.

На этом принципе основаны фильтры-транспортеры типа Х44-2 Николаевского завода гидроаппаратуры.

В фильтре-транспортере (рис. 38) фильтрующая бу­ мага 1 сматывается с ролика 2 и укладывается на беско-

103

печном пластинчатом транспортере 3, образуя корытооб­ разную емкость. СОЖ со станка сливается через сетча­ тый лоток 4 на фильтрующую бумагу 1 и далее в резер­ вуар 5. При этом шлам остается на фильтрующей бума­ ге. По мере закупоривания пор в бумаге уровень СОЖ на ее поверхности увеличивается, поплавок 6 поднимается, срабатывает контакт микровыключателя 7 и включается привод транспортера 8. Движение транспортера, т. е. подача чистого участка фильтрующей бумаги, продол­ жается до тех пор, пока уровень СОЖ под поплавком не понизится настолько, что поплавок под действием соб­ ственного веса опустится и разомкнет контакт микро­ выключателя. При этом отключается привод, и транспор­ тер останавливается. Загрязненная фильтрующая бума­ га вместе с отложившимся на ней шламом опускается в бачок 9. Этот цикл повторяется автоматически по мере закупоривания рабочего участка фильтрующей бумаги.

Данные фильтры-транспортеры удерживают частицы шлама размером 2 мкм и более, при этом обеспечивается степень очистки до 0,007%, Их преимущество — высокая степень очистки при шлифовании любых (магнитных и немагнитных) материалов. Недостатки этих фильтров— высокая стоимость самого фильтра и фильтровальной бумаги и ненадежность работы (часты случаи разрыва

фильтрующей бумаги н переливание СОЖ через ее края).

Метод центробежной очистки СОЖ в гидроциклонах.

В гидроциклон СОЖ поступает через патрубок 1 (рис. 39) под давлением. Патрубок 1 присоединен к ци­ линдрической части 2 гидроциклона и наклонен к ней под углом 3—5°. Цилиндрическая часть 2 переходит в конусную 3 с углом конуса при вершине 15°. Конусная часть заканчивается сливным отверстием 4.

Благодаря превращению энергии давления в кинети­ ческую при попадании в цилиндрическую часть 2 дости­ гаются большая входная скорость и ускорение, воздей­ ствующее на все твердые частицы. С повышением скоро­ сти вращения в конической части (первичный водоворот) увеличивается отделение твердой фазы. Более тяжелые, чем СОЖ, частицы попадают на стенку циклона и дви­ жутся вниз к устью сливного отверстия 4. Непосред­ ственно перед отверстием 4 поток СОЖ поворачивается и усиливается за счет так называемого вторичного водо­

104

ворота, при этом СОЖ поднимается к выходному патруб­ ку 5 в верхней части гидроциклона.

Так как по пути следования вверх большая центро­ бежная сила воздействует на оставшиеся твердые части­ цы, то происходит эффективная дополнительная очист­ ка, т. е. имеющиеся во вторичном потоке частицы вновь захватываются первичным водоворотом. Очищенная СОЖ выводится через выходной патрубок 5 из гидро­ циклона и подается в зону обработки на станке. Скон­ центрированная взвесь (шлам) вместе с определенной частью (3—5%) СОЖ выводится из сливного отверстия 4 в небольшой резервуар для отстоя.

U

Рис. 39. Схема гидроциклона [97]: 1—патрубок для подачи СОЖ в гидроциклон; 2 — цилинд­ рическая часть гидроциклона; 3 — конусная часть гидроциклона; 4 — сливное отверстие для слива шлама; 5 — патрубок для отвода очи­

щенной СОЖ из гидроциклона

105

Правильным подбором диаметра сливного отверстия 4 и выходного отверстия в патрубке 5 можно привести утечки СОЖ через отверстие 4 к минимуму. На эффек­ тивность гидроциклона влияют:

величина давления СОЖ в верхнем патрубке; величина давления СОЖ во входном патрубке (по

данным Ц. X. Пайкина и В. О. Ситова [97], оптимальным давлением является 2—2,5 кгс/см2)\

удельный вес, величина и форма частиц шлама; кинематическая вязкость СОЖ и ее фактический рас­

ход через гидроциклон; геометрические параметры гидроциклона и другие

факторы.

С увеличением содержания шлама в СОЖ эффек- - тивность гидроциклона возрастает и в отдельных слу­ чаях достигает 95%. При этом тонкость очистки при номинальном режиме работы гидроциклона составляет

цесса, простота конструкции и обслуживания, отсутствие механических подвижных элементов, малая стоимость, возможность очистки СОЖ как от металлических, так и неметаллических примесей.

К недостаткам гидроциклона следует отнести выделе­ ние шлама вместе с определенной частью СОЖ, что тре­ бует дополнительной сепарации седиментацией или дру­ гими методами, невысокую тонкость сепарации и необхо­ димость подавать загрязненную СОЖ в гидроциклон под давлением, для чего нужны специальные насосы.

Витебским СКВ ЗШ и ЗС [97] последний недостаток разрешен посредством модернизации серийно выпускае­ мых центробежных насосов типа ПА. Суть этой модер­ низации состоит в уменьшении осевых зазоров между рабочим колесом и диффузором до 0,1—0,2 мм на сторо­ ну и уменьшении радиального зазора между ними до 2 мм. При этом требуется улучшить уплотнение вала при­ вода рабочего колеса. В результате такой модернизации при номинальном расходе насос развивает давление до 2—2,5 кгс/см2 и повышается его к.п.д.

Применять для подачи СОЖ в гидроциклон другие

106

Метод центробежной очистки СОЖ в центрифугах.

Для проведения экспериментальных работ по шлифованшо с охлаждением через поры круга нами была разра­ ботана, изготовлена н испытана простейшая по конструк­ ции центрифуга для очистки СОЖ от шлама (рис. 40).

СОЖ со станка сливается самотеком в воронкообраз­ ную крышку 1 и через патрубок 2 в ротор 3, который вра-

1

щается с большой скоростью, и его полезный диаметр составляет 330 мм. Под действием центробежной силы шлам отбрасывается к стенкам ротора, а очищенная СОЖ переливается из ротора в кожух 4, а оттуда через отверстие 5 в резервуар 6. Центробежным насосом 7 СОЖ подается к станку в зону обработки.

Ротор 3 смонтирован на кронштейне 8 и получает вращение от электродвигателя 9 через плоскоременную

107

Т а б л и ц а 5

Техническая характеристика центрифуги

передачу. На роторе имеется круговой паз, в котором на­ ходятся грузики 10. Посредством этих грузиков и с по­ мощью вибродатчиков К-001 и осциллографа Н-700 производится балансировка заполненного СОЖ ротора на рабочей скорости.

В табл. 5 приведена техническая характеристика данной центрифуги. Полученные значения параметров были установлены в результате исследований с целью оптимизации конструкции центрифуги и режима ее ра­ боты с помощью статистических методов планирования экспериментов и промышленных испытаний в условиях цеха роликовых подшипников № 1 11 ГПЗ.

Приведенные в табл. 5 (п. 4 и 3) данные являются средними за время работы центрифуги от одной до вто­ рой выгрузки шлама из ротора.

Чтобы получить наиболее оптимальные значения по степени и тонкости очистки СОЖ от шлама, необходимо

108

было производить ручную выгрузку шлама из ротора 1— 3 раза в смену. Внешним признаком необходимости очистки ротора от шлама было повышение уровня вибраций центрифуги. Заметное увеличение уровня виб­ раций наступает тогда, когда толщина слоя шлама в ро­ торе достигает 20—35 мм на сторону (рис. 41). Время достижения этой толщины слоя шлама зависит от степе­ ни засоренности шламом исходной СОЖ. Выгрузка шла­ ма из ротора занимает 10—15 мин.

л , %

т

во

60

w

го

о

Рис. 41. Зависимость степени очистки СОЖ А от толщины h слоь шлама в роторе центрифуги и степени засоренности исходной СОЖ б

Основным преимуществом центрифуги является до­ стижение весьма высокой тонкости и степени очистки СОЖ от шлама; к недостаткам ее следует отнести необ­ ходимость периодической ручкой выгрузки шлама из ро­ тора и наличие быстро вращающегося узла, который тре­ бует постоянного ухода (периодическая смазка, перебор­ ка и регулировка подшипников).

Метод противотока. На отдельных операциях, когда шлифование производится мелкозернистыми плотной структуры и высокой твердости шлифовальными круга­ ми большого диаметра, даже при применении центри-

109