Энергосберегающий способ электроконтактной резки металла Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ному отражению скачка уплотнения от оси симметрии, предложенного в 40-х гг. прошлого века Дж. фон Нейманом [3] и подробно рассмотренного в работе [4].

Определение причины возникновения асимметричных устойчивых конфигураций при взаимодействии двух одинаковых струй в симметричных условиях было продолжено при проведении численного трехмерного моделирования течения с использованием программного обеспечения [5]. Результаты численных исследований показали, что существенное влияние на возникновение асимметричных картин течения вносит способность внешних границ струй изменять конфигурацию висячих скачков уплотнения в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через оси сверхзвуковых сопл. Иными словами, при невозможности установления симметричной картины течения одна из струй вынуждена не только сместить ближе к соплу часть центрального скачка уплотнения, но и сместить боковую границу слоя смешения от плоскости взаимодействия.

Механизм деформации и бокового смещения слоя смешения до конца непонятен. Также остается невыясненной природа потери устойчивости

и, как следствие, невозможность установления симметричной картины течения.

Библиографический список

1. Favorskiy V. S. Influence of The angle between nozzle axes on interaction of two identical supersonic jets / V. S. Favorskiy, E. I. Sokolov, I. V. Shatalov // Thermophysics and aeromechanics. 2000. Vol. 7, № 1. P. 47-53.

2. Favorskiy V. S. Non stationary flow an under-expanded jet around an unbounded obstacle / V. S. Favorskiy, G. F. Gorshkov, V. N. Uskov // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1993. Vol. 34, № 1. P. 41-48.

3. Von Neumann J. Oblique reflection of shock waves : Explosive Research report 12, Navy Dept / J. Von Neumann. Bureau of Ordonance, Washington DC. US Dept. Comm off. Tech Serv. PB37079, 1943.

4. Transition between regular and Mach reflection of shock waves: new numerical and experimental results / M. S. Ivanov, D. Vandromme, V. M. Fomin et al. // Shock Waves. 2001. Vol. 11, № 3. P. 199-207.

5. Астра-Ореол [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gtn.ru/~ignatiev/. Загл. с экрана.

V. S. Favorskiy

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

APPLICATION OF NEUMANNS CRITERION TO INVESTIGATE HYSTERESIS OF SUPERSONIC JET INTERACTION

The investigation of nonunique configurations of fluid and gas flows is a difficult and complex problem of hy-drogasdynamics. Detecting the reasons of these regimes appearance in engineering of new technical equipment permits to achieve higher operating characteristics.

© Фаворский В. С., 2009

УДК 621.9.048

И. Я. Шестаков, Т. А. Веретнова, И. А. Ремизов, Н. А. Зиборова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА

Предложен способ усовершенствования электроконтактной резки металла с целью снижения удельных затрат энергии, позволяющий влиять на технологические показатели процесса резки за счет регулирования температуры в зоне реза при соблюдении рекомендуемых режимов обработки.

В производстве деталей летательных аппаратов и в авиадвигателестроении используются стали и сплавы, труднообрабатываемые обычными способами, такими как абразивная резка, резка

дисковыми и ленточными пилами [1]. При этом наблюдается значительный износ абразивного круга, малая производительность, большой расход дорогостоящего инструмента. Возникает во-

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

прос о внедрении более экономичных и высокопроизводительных способов обработки (резки), в частности электроконтактного способа.

В предлагаемом способе электроконтактной резки металл в зоне контакта режущего инструмента и заготовки нагревается до температуры рекристаллизации. Это достигается тем, что вращающийся диск подают со скоростью, зависящей от температуры рекристаллизации, теплофизиче-ских свойств металла и толщины обрабатываемой заготовки.

Температура рекристаллизации для сплавов определяется по следующему соотношению [2]:

Тр = (0,5...0,6)Тпл, (1)

где Тр - температура рекристаллизации; Тпл - температура плавления.

Подачу вращающегося инструмента определяют как

I - и-л

V =

П трз^п-к-с-р —

(2)

где I - сила тока, А; и - напряжение, В; п - КПД установки; Тр - температура рекристаллизации металла или сплава, К; 5 - толщина заготовки, м; X - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/(м-К); с - теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/(кг-К); р - плотность обрабатываемого материала, кг/м3; г - время от начала действия источника тепла до нагрева выбранной точки обрабатываемой заготовки до температуры рекристаллизации, с.

Применение данного способа электроконтактной резки позволяет снизить удельные энергозатраты за счет совпадения скорости движения теп-

лового фронта и подачи вращающегося электрод-инструмента.

В качестве объекта обработки были использованы стальные, алюминиевые и медные цилиндрические трубы (табл. 1). Трубы подвергали резке. Температуру рекристаллизации определяли по выражению (1), подачу вращающегося диска рассчитывали по зависимости (2).

После резки был выполнен металлографический анализ образцов в продольном разрезе (см. рисунок). По сечению образцов (труб) отсутствует дендритная структура, значит оплавление не происходит.

Таким образом, при резке стальных, алюминиевых и медных труб при соблюдении рекомендуемых режимов металл в зоне контакта с режущим инструментом нагревается до температуры рекристаллизации. Это позволяет снизить удельные энергозатраты в 2-3 раза по сравнению с существующими способами [3]. Рекомендуемые режимы обработки представленных образцов и результаты расчетов удельных энергозатрат приведены в табл. 2.

Библиографический список

1. Современные технологии авиастроения / под ред. А. Г. Братухина, Ю. Л. Иванова. М. : Машиностроение, 1999.

2. Евстратов, В. А. Теория обработки металлов и сплавов / В. А. Евстратов. Харьков : Вища школа : Изд-во Харьк. ун-та, 1981.

3. Витлин, В. Б. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве / В. Б. Витлин, А. С. Давыдов М. : Металлургия, 1979.

Таблица 1

Характеристики исследуемых образцов

Образцы Геометрические размеры образцов Теплофизические параметры об разцов

Наружный диаметр 0, мм Толщина стенки 5, мм Коэффициент теплопроводности X, Вт/(м-К) Плотность р, кг/м3 Теплоемкость с, кДж/(кг-К)

Сталь (Ст3) 24,0 1,7 37,1 7 800 0,591

Алюминиевый сплав (Д16) 55,0 2,5 238 2 698 0,896

Медь (М1) 8,45 1,9 398 8 690 0,386

I. Ya. Shestakov, T. A. Veretnova, I. A. Remizov, N. A. Ziborova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE ENERGY-EFFICIENT METHOD OF THE ELECTROCONTACT METAL CUTTING

The method of electrocontact cutting improvement to lower specific outlay has been offered. It has been shown that we can influence the technological indexes of the cutting process at the expense of temperature regulation in the cutting zone. Speeding coordination of the disc electrod-istrument giving at heating front movement allows to bring down the specific outlay.

© Шестаков И. Я., Веретнова Т. А., Ремизов И. А., Зиборова Н. А., 2009

УДК 621.643.07

М. С. Яхненко А. А. Пыхалов Иркутский государственный технический университет, Россия, Иркутск

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАБОТЫ ТРУБОПРОВОДА НАПОРНОЙ ТРАССЫ ГИДРОСИСТЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ИСТРЕБИТЕЛЯ

Рассматриваются геометрические параметры авиационной гидравлической системы как динамический фактор ее надежности. Предлагается методика анализа надежности системы с учетом переменных силовых факторов, действующих на конструкцию.

Таблица 2

Удельные энергозатраты при рекомендуемых режимах обработки

Материал исследуемых образцов Удельные энергозатраты, (кВт-час)/кг Рекомендуемые режимы обработки

Сила тока Напряжение Подача

I, А U, В V, см/с

Стальные образцы (Ст3) 0,2-0,4 40 32 3,39

65 35 5,09

Алюминиевый сплав (Д16) 0,3-0,4 19 17 1,01

32 18 1,46

Медь (М1) 0,3-0,37 19 18 0,53

32 21 0,79

Ранее процесс разработки трубопроводных систем сводился к статическому расчету по критическим значениям разрушающих факторов без учета взаимовлияния деталей. Трубопровод условно рассматривался в виде монолитной системы [1-3]. Анализ деформаций всей гидросистемы и ее проектирование проводилось при помощи рекомендаций ГОСТов и ОСТов, при этом влияние конкретной конструкции самолета на установленный в нее трубопровод не учитывалось.

С повсеместным внедрением расчетных программ, основанных на методе конечных элементов анализа, появилась возможность увеличить количество затрагиваемых при исследовании системы факторов, а также значительно ускорить расчет. В частности, таким фактором является

фактор геометрических параметров конструкции (см. рисунок).

Целью исследования является определение оптимальных характеристик геометрии и размещения конструкции трубопровода в летательном аппарате (ЛА) с учетом динамических нагрузок.

Задачи исследования заключаются в определении полосы частот работы конструкции ЛА в предполагаемом районе установки трубопровода, проектировании и определении оптимального расположения деталей рассматриваемой конструкции.

Твердотельная модель разрабатывалась в программном комплексе иш§гаЫс8, конечно-элементная модель в системе БЕМАР 10.0.1. Варианты конструкции выбирались исходя из параметров размещения агрегатов в исследуемом ЛА,