CC BY
19
parameters on the value of the deforming forces of extrusion of metal in the tapering conical clearance and size stamped flanges, depending on the progress of the punch. The design of the stamp to the process of extrusion. Ill. 5. Bibl .9.
Александров Александр Александрович - кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедра КМиСТ ФГБОУ ВПО <<Си-6АДИ». Основные направления научной деятельности: теоретические методы, имитационное и натурное моделирование процессов обработки металлов давлением. Общее количество опубликованных работ: 90. e-mail: omsk-aaa@rambIer.ru
Евстифеев Владислав Викторович - доктор технических наук, профессор кафедра КМиСТ, СибАДИ. Основные направления научной деятельности: теоретические методы анализа процессов обработки металлов давлением и порошковой металлургии, имитационное и натурное моде-
лирование технологий. Общее количество опубликованных работ: более 230. e-mail:
vladevst@mail. ru
Ковальчук Алексей Иванович - инженер-конструктор. Конструкторское бюро транспортного машиностроения (КБТМ). Основные направления научной деятельности: имитационное и натурное моделирование процессов обработки металлов давлением. Общее количество опубликованных работ: 10. e-mail: kovasg@mail.ru
Евстифеев Александр Владиславович - инженер - руководитель подразделения Омский НИИ приборостроения (ОНИИП). Основные направления научной деятельности: компьютерное и натурное моделирование процессов обработки металлов давлением. Общее количество опубликованных работ: 10. e-mail: a_evstifeev@mail.ru
УДК 625. 89: 519. 87
ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОИМПУЛЬСНОГО ПРЕССА ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ
Ж. Е. Ахметов
Аннотация. Составлены реологическое уравнение состояния смеси и математическая модель рабочего при импульсных методах прессования. Теоретическими исследованиями подтверждена возможность конструирования газоимпульсного прессового оборудования с основными параметрами в пределах выведенных моделированием.
Ключевые слова: свойства смеси, реология, математическая модель, импульс, ход штока, энергия удара.
Анализ взаимосвязей, присущих изучаемым процессам и явлениям, является важнейшей задачей исследований. В тех случаях, когда речь идет о явлениях и процессах, обладающих сложной структурой и многообразием свойственных им связей, такой анализ представляет собой сложную задачу. Прежде всего, необходимо установить наличие взаимосвязей и их характер. Вслед за этим возникает вопрос о тесноте взаимосвязей и степени воздействия различных факторов (причин) на интересующий исследователя результат. Если черты и свойства изучаемых объектов могут быть измерены и выражены количественно, то анализ взаимосвязей может вестись на основе применения математических методов. Использование этих методов позволяет проверить гипотезу о наличии или отсутствии
взаимосвязей между теми или иными признаками, выдвигаемую на основе содержательного анализа. Можно установить тесноту и характер взаимосвязей или выявить силу (степень) воздействия различных факторов на результат.
Но прежде чем переходить к их характеристике, остановимся на вопросе о характере и форме факторов. Зависимости факторов (параметров) бывают: графическими и функциональными.
Функциональная зависимость двух и более количественных признаков или переменных состоит в том, что каждому значению одной переменной всегда соответствует одно определенное значение другой переменной.
Графическим изображением анализируемой зависимости (полученным путем соеди-
нения непрерывной линиеи точек, соответствующих данным таблицы) служит прямая линия. Такая зависимость называется прямопропорционально- зависимостью. Ее аналитическим выражением является уравнение у=кх, (где к - коэффициент пропорциональности).Прямая пропорциональная зависимость представляет собоИ частныИ случаи линеИноИ зависимости, которая характеризуется уравнением
у=кх+Ь.
(1)
Графическим изображением линейной зависимости также служит прямая линия (рисунок 1).
эффициент трения 1ур, модуль упругости пружины Суп, длина хода поршня Ц насыпная высота смеси Ин, площадь прессуемо- формы в как: свету Б и такие характеристики прессуемо-смеси как, влажность W, фракционны- состав у и вязкость Л (рисунок 2).
А их размеры и пределы отклонения, т.е. максимальные и минимальные значения составляют: Уп, =100-500 м/с; ^ =0-1,0; Суп=1,0-6,0 н/мм; а =35-70 см; Ин =12-25 см; Б =250-1700 см2; W =4-12%; у =1,0-3,0 мм; Л=5,0-30 МПа*с
Уп
Рис. 1 .Пример графическо- зависимости
Лине-ная зависимость является наиболее просто- и в определенном смысле универсально- формо- связи многих явлений Ее универсальность состоит в том, что более сложные зависимости часто можно рассматривать «в первом приближении» как лине--ные. Здесь мы подходим к выяснению роли функциональных зависимосте- в анализе статистических связе-. Просте-ше- формофункционально- связи является лине-ная зависимость, которая широко используется в регрессионном и особенно в корреляционном анализе. Гипотеза о лине-но- связи между исследуемыми признаками получила широкое распространение в анализе взаимосвязей
На основе вышеизложенных, нам предстоит определение взаимосвязе- факторов влияющих в нашем случае на качество прессуемого изделия [1,6]. То есть, при работе газоимпульсного пресса на процесс в целом оказывают влияния такие параметры: скорость прессования Уп, ко-
Рис. 2 .Факторы, влияющие на качество изделия при прессовании
Большое влияние на вязкостную характеристику смеси оказывает влажность. Установлено [5], что увеличение влажности повлечет уменьшение градиента вязкости смеси, которое способствует формированию структуры с высоко- ползучестью. Это позволяет предположить, что при введении в смесь компонентов, увеличивающих влажность, отрицательно отражается на его вязкости. Одним словом, «смывает» ПАВ, вводимых в состав связующих компонентов. Но, такое влияние как видно из рисунка Знаблюдается только при влажности 6,5 и более процентов. Здесь можно сказать о лине-но- зависимости вязкости от влажности смеси, когда влажность для полусухо- смеси 6,5-12 %.
Рис. 3 .Влияние влажности смеси на вязкостную характеристику
Как было указано выше во второй главе, при движении ударного механизма, если пренебречь потерями в направляющих, скорость в момент соприкосновения со смесью будет определяться высотой свободного падения. Т.е. скорость с максимального значения за очень малый промежуток времени изменяется до некоторой конечной величины.
Поэтому удар прессующего узла о смесь можно охарактеризовать как импульс, который определяется выражением:
Т
и = [ pd
0 . (3)
Соответственно, зная величину высоты хода подвижных частей газоимпульсного прессового оборудования можно определить скорость в каждой точке (в каждом отрезке времени) его движения и импульс удара. Что дает делать вывод о том, что эти два параметра также как и предыдущие являются зависимыми друг от друга.
Значительное влияние на процесс прессования оказывает насыпная высота материала [6], которая во многом зависит от его физикомеханического характера частиц смеси. Поэтому перед проведением экспериментов определяют их характеристику. Определив насыпную высоту и объемный вес, согласно справочных таблиц устанавливаем необходимую насыпную высоту для определенного состава смеси (гранулометрический состав, вязкость, влажность), т.е. приближенный коэффициент усадки. И звестно [2], что чем меньше коэффициент усадки, тем выше прочность
прессуемого материала, и наоборот - высокая степень усадки приводит к нарушению контактных способностей компонентов смеси, возникновению избыточных напряжений. Коэффициент усадки сыпучих и порошковых материалов применяемых в производстве строительных материалов составляет не более 34% [4]. Также необходимо учитывать способы подачи смеси в зону прессования, которые также влияют на «предварительное» уплотнение.
Как нам известно [2] определены расчетные значения уменьшения импульса взрыва 6Р/0Л взрывно-импульсных машин в зависимости от времени опускания его движущихся частей из верхнего в нижнее положение при определенной жесткости к. В источниках [3] имеются графики изменения указанных величин во времени в зависимости от сочетания жесткости и предварительного сжатия пружины. Анализ исследования показывает, что при повышении жесткости пружины импульс удара уплотняющего устройства понижается, а при понижении наоборот. Из вышесказанного можно делать заключения о линейной зависимости импульса взрыва газоимпульсных прессовых машин от жесткости пружины (рисунок 4). А значит, данный фактор согласно условию построения математической модели не принимается.
Рис. 4 . Зависимость скорости прессования от жесткости пружины
И з литературы известно [2], что вязкость сыпучих и порошковых материалов обусловлена силами межмолекуклярного притяжения, которые проявляются в виде возникающих при перемещении слоев массы силами внутреннего трения. За счет межмолекулярных сил этот слой вовлекает в движение следующий. Тот побуждает к движению другой, нижележащий к нему слой, и так далее. И з-за малости сил внутреннего трения вовлекаемый в движение очередной
слой массы тоже мал и скорость движения слоев по мере удаления от источника падает.
Величина показывающая, как меняется скорость при переходе от слоя к слою в направлении движения, называется градиентом скорости и определяется
Ди=ДУ/Д2. (4)
На рисунке 5 показана зависимость скорости уплотнения или прессования от вязкости материала. Как видно из рисунка, с увеличением вязкости пропорционально росту сокращается величина скорости движения частиц уплотняемой массы. Это в свою очередь означает о линейной зависимости скорости прессования от вязкости смеси.
V ,__________________________
\
ч ч
ч к
ч ч
ч ч
о л
Рис. 5. Зависимость скорости прессования от вязкости смеси
На основании вышеизложенных анализов, в процессе проведения экспериментальных исследований, согласно плана проведения эксперимента основными параметрами газо-импульной прессовой машины выбираем:
- объем камеры сгорания;
-длина хода штока;
- скорость прессования;
- модель упругости пружины.
Факторами, влияющими на процесс прессования в целом и исходя из вышеуказанных установлены:
- вязкость смеси;
- гранулометрический состав смеси;
- площадь прессуемой формы;
- насыпная высота смеси.
Пределы изменения и интервалы варьирования в процессе проведения экспериментов зависит от конструктивных размеров установки.
Выводы
1. Определены и установлены ли-
нейные связи между параметрами газоимпульсной машины и прессуемой смеси
2. Определены параметры, влияю-
щие на процесс прессования при газоимпульсном способе уплотнения смеси
3. Обоснованы и систематизированы
факторы, влияющие на качество прессуемой
изделий
Библиографический список
1. Бекенов Т. Н., Ахметов Ж. Е. И сследова-ние изменений давления прессования по высоте прессуемого изделия Научный журнал МОН РК «Поиск» - «1зденю». Серия естественных и технических наук. - 2010. - №3
2. Исагулов А. З.Динамические и импульсные процессы и машины для уплотнения литейных форм. Автореф. дисс. док. техн. наук. М. 1999. 68 с.
3. Мартынов В. К., Шестопал Ю. Т. Выбор уравнения прессования силикатного кирпича // Строит. материалы, 1989. №6.
4. Перельман В. Е. Формование порошковых материалов. М.: Металлургия, 1979. -232 с.
5. Процесс Seiatsu. Проспект фирмы Wagner-Sinto, Maschinentabrir Gmb, Germany, 1995
6. Хвостенков С. И, Золотухин А А. Влияние удельной работы прессования на физикомеханические свойства силикатного кирпича и пустотелых камней. Сборник трудов ВН И Истрома, вып. 42 (70). М., 1978.
THEORETICAL RESEARCHES OF MOTION OF MIXTURE AND MATHEMATICAL DESIGN OF
WORKING PROCESS AT GAS-IMPULSIVE PRESSING
Zhanbolat Achmetov
Worked out a reologicheskoe equation of the state of mixture and mathematical model of the working at impulsive methods pressing. Theoretical researches are confirm possibility of constructing of gas-impulsive press equipment with basic parameters within the limits of shown out a design.
Ахметов Жанболат Елемесович - старший преподаватель (соискатель) ГКП «Павлодарский государственный университет имени
С.Торайгырова»; Казахстан, г.Павлодар. Основные направления научной деятельности: Оборудования для производства тротуарных плит. Общее количество опубликованных работ: 16. Е-
mail.erchat@mail.ru
