CC BY
23
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
течения РС и неравномерность обработки поверхности по длине канала. Изменение характера течения среды меняет условия контактирования абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью. Резкое изменение формы или размеров сечения вызывает появление значительных деформаций в среде и, следовательно, изменение условий обработки. Применение специальных составов РС, приспособлений и систем типа направляющих, выравнивающих устройств, формирующих требуемый профиль потока РС, отводных каналов, устройств, создающих регулируемое противодавление и накладывающих вибрации на поток РС в направлении его продавли-вания, позволяет регулировать динамические и технологические характеристики потока РС в зависимости от формы и размера сечения обрабатываемого канала [1].
Одним из основных направлений повышения качества и производительности АЭО деталей из труднообрабатываемых материалов является разработка новых высокопроизводительных составов РС, обеспечивающих максимальную производительность для конкретных условий обработки: геометрических характеристик обрабатываемых поверхностей, состояния и качества их поверхностного слоя, требуе-
мых показателей точности и шероховатости, путем определения оптимального состава компонентов и их процентного соотношения. В данном направлении необходимо рассмотреть использование полидисперсных РС [1], различных пластификаторов, модификаторов, ПАВ, СОЖ, химически активных веществ и т. д.
Библиографические ссылки
1. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007.
2. Снетков П. А. Совершенствование технологии абразивно-экструзионной обработки каналов в деталях летательных аппаратов : дисс. ... канд. техн. наук ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2003.
3. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005.
© Сысоева Л. П., Чеботарев Д. В., Сысоев А. С., Сысоев С. К., 2010
УДК 621.924.079
Д. М. Турилов, И. А. Ларкина Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛИ ТИПА ДИСК РОТОРА
При обработке деталей со сложнопрофильными элементами (типа диск ротора) перспективным является метод абразивно-экструзионной обработки, заключающийся в продавливании рабочей среды, наполненной абразивными зернами, через обрабатываемый канал. Моделирование данного процесса, с учетом известных рекомендаций по выбору режимов обработки, позволит получать данные необходимые для его расчета.
Детали аэрокосмической техники зачастую состоят из сложнопрофильных криволинейных поверхностей, к которым предъявляются повышенные требования по состоянию поверхностного слоя. Вследствие труднодоступности обрабатываемых поверхностей, для их обработки рекомендуется применение метода абразивно-экструзионной обработки (АЭО).
При внедрении в производство данного метода возникает необходимость проведения большого объем экспериментальных исследований, касающихся влияния факторов обработки. Трудности в исследовании связаны, прежде всего, с пространственным характером процесса перемешивания, неньютоновским характером поведения перемешиваемой среды и наличием свободной поверхности [1]. Данную проблему можно решить за счет моделирования этого процесса в каналах подобных форм.
При обработке детали типа диск ротора течение среды принимается как одномерное течение, линейная зависимость между касательными напряжениями и скоростью потока в канале отсутствует - РС является неньютоновской жидкостью [2]. Для круглой трубы радиуса Я распределение скоростей потока по осям составит уг = = 0, V = (г, 9), давления р = р( г) (используется цилиндрическая система координат г, 9 , г, причем ось г совпадает с осью трубы). Перемещение потока происходит по оси г, течение является осесимметричным, следовательно, у2 = у2 (г). На стенках неподвижной трубы должно
выполняться условие прилипания у2\г=я = 0.
При динамической вязкости п скорость у2 и расход среды Q определяются по формуле:
Секция «Технологияпроизводства ракетно-космической техники»
Л. 271
Q = JJ v2rdJdr ■■
= -ff J(R2 -r2)rdr = -f^R2; (2) 2n Az 0 8n Az
Из выражения (2) определяется средняя скорость потока:
Q = 1 ApD 2.
П Ap и2.
nR2 8n AzR
(3)
1
4 "+V • (n +1)\Az
AP I Rn+i
(4)
виде массива расчетных результатов (рис. 1). Данные могут иметь и конечные численные значения -вывод в табличной форме.
В данном случае компоненты скорости деформации обращаются в нуль, кроме компоненты
_ 1 dvz _ 1 Лp _ 2 ~ ~ 4п АГГ .
С учетом индекса течения формулу (3) можно записать как:
Уравнение (4) является основным для моделирования течения. Его решение осуществляется в программной среде COSMOS FloWorks являющийся дополнением пакета SolidWorks.
Создание расчетной программы начинается с трехмерного проектирование детали, сборки или канала, после построения соответствующих эскизов создается расчетный проект.
Основными данными для расчета проекта являются: начальные параметры рассматриваемого канала (шероховатость рассматриваемых поверхностей, начальное давление внутри канала, начальная скорость течения по рассматриваемой оси), параметры рабочей среды, заполняющей канал, условия прекращения расчета (время расчета). Параметры рабочей среды вносятся в инженерную базу данных приложения Flow Simulation (рабочая среда - неньютоновская жидкость, задается плотность, вязкость, начальные температурные параметры среды)
После задания начальных параметров расчета задаем входное рабочее давление в канале и давление на выходе канала. После ввода необходимых условий производится расчет с помощью встроенной расчетной системы. Результаты выводятся в виде графиков с необходимыми данными (скоростью, давлением в зависимости от заданных условий) и в
Вывод результата в виде графиков и картины распределения давления по каналу
С помощью разработанной модели возможно нахождение зависимости скорости движения рабочей среды и давления внутри канала от заданных входных величин. Результаты моделирования подтверждают технологическую возможность обработки детали типа диск ротора методом АЭО. Моделирование процесса перемещения рабочей среды в обрабатываемом канале, с учетом известных рекомендаций по выбору режимов обработки, позволит существенно сократить затраты на разработку технологического процесса по обеспечению заданной шероховатости и равномерности обработки детали типа диск ротора методом АЭО.
Библиографические ссылки
1. Якутенок В. А., Штоколова М. Н. Численное моделирование плоских течений неньютоновской жидкости со свободной поверхностью непрямым методом граничных элементов // Вычислительные технологии. 2006. Т. 11. № 5. С. 106-118.
2. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : моногр. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007.
© Турилов Д. М., Ларкина И. А., 2010
