Струйно-абразивная обработка рабочих модулей эмульгаторов и корреляционная оценка их коррозионной стойкости Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

34

Б.И.Коган, А.Л.Майтаков

УДК664.002.(075.8)

Б.И.Коган, А.Л.Майтаков

СТРУИНО-АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА РАБОЧИХ МОДУЛЕЙ ЭМУЛЬГАТОРОВ И КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ОЦЕНКА ИХ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ

Сложные формы функциональных поверхностей рабочих органов эмульгаторов предопределяют различный характер износов и затрудняют процессы восстановления традиционными способами. Рабочие поверхности эмульгатора в виде ребристых торцевых и конических винтовых элементов (рис.1) трудно поддаются равномерному нанесению компенсирующих износ слоёв и упрочнению.

УА '/////А

А

Рис.1. Технологическая схема струйно-абразивной обработки (САО) рабочих органов эмульгатора:

1 - вращающийся диск эмульгатора; 2 - наконечник; 3 - струйное устройство (3.1 - пульпопровод; 3.2 - распределитель; 3.3 - штуцеры; 3.4 -насадка; 3.5 - разгонные сопла Лаваля; 3.6 - штуцер)

В результате технологического анализа была выбрана, как один из методов, струйно-абразивная обработка сложнофасонных поверхностей. Экспериментально были определены технологические параметры процесса: давление воздуха - 0,5 МПа, абразивный материал - КЗ - 8, углы наклона струи - в пределах 25 - 50°. Элементами системы среды, в которой работает эмульгатор, являются: размеры частиц, усилие раздавливания, плотность укладки, влажность, температура, коэффициент внешнего трения. С учётом комплексного параметра СХ [1] определяется интенсивность износа и коррозионная стойкость. Для реализации пред-

ложенного способа и экспериментальной обработки полученных данных была использована технологическая схема, представленная на рис.1.

Суспензия по пульпопроводу 3.1, который служит одновременно корпусом устройства, поступает в распределитель 3.2. Из распределителя она через штуцеры 3.3 попадает в насадку 3.4. Сжатый воздух для двух боковых сопел поступает через штуцер 3.3, а для третьего центрального -через штуцер 3.6. Пройдя через специальные разгонные сопла Лаваля 3.5, которыми снабжены все насадки, воздух разгоняется до большой скорости, захватывает поступающую суспензию и смешивается с ней. Смесь воздуха с суспензией повторно разгоняется в разгонных каналах сопел. Такая схема позволяет разгонять суспензию до больших скоростей и получать значительную производительность обработки. За счёт того, что смешивание воздуха с суспензией происходит за пределами сопел Лаваля, достигается минимальный износ деталей устройства.

Принцип двойного индивидуального разгона воздуха и жидкости используется для достижения больших скоростей (100 - 130 м/с) истечения суспензии и снятия значительных припусков. Регулированием режимов истечения суспензии можно обеспечить очистку изношенных поверхностей элементов рабочих модулей эмульгаторов и их упрочнение наклёпом.

Практическое значение имеет установление в аналитической форме зависимостей коррозионной стойкости элементов рабочих модулей эмульгаторов (после замены стали 4Х13 на сталь 40Х с улучшением, струйно-абразивной обработки и азотирования) от характеристик элементов среды эксплуатации, исходной и достигаемой шероховатости, а также от некоторых режимов струйноабразивной обработки (давления воздуха, угла наклона струи в пределах 25 - 50°, зернистости абразивов в суспензии). Толщина азотированного слоя - 0,1 - 0,5 мм, температура азотирования -570 °С, насыщающая среда - с объёмным содержанием 75% N + 25% Аг, давление - 265 Па. Период испытаний принят равным 2000 час.

По результатам проведённых экспериментов и обработки статистических данных выполнена поэтапно корреляционная оценка влияния вышеуказанных факторов на потерю массы (К):

К = 15,33 - 24,4 РВ + 0,348 ф + 0,758 Ъ - 21,67 5

Коэффициент корреляции Я = 0,9525.

В стандартизованном масштабе:

К =- 0,307 РВ + 0,293 ф - 0,286 5+ 0,124 Ъ

(2)

0,1397 у + 0,0963 Т (6)

(Значение максимальной ошибки: 2,690; Среднестатистическое отклонение: 1,073)

К = - 0,87 + 14,05 С + 9,11 С (3)

хисх хкон

Коэффициент корреляции Я = 0,9916 В стандартизованном масштабе:

К = 0,746 С + 0,246 С (4)

(Значение максимальной ошибки: 3,515 Среднестатистическое отклонение: 1,131)

К = - 8,73 + 0,315 А + 11,43 у + 0,234 Ь + 0,0202 Т + 16,29 Т + 16,29 f (5) Коэффициент корреляции Я = 0,9997 В стандартизованном масштабе:

К = 0,3202 А + 0,2408 f + 0,2064 Ь +

(Значение максимальной ошибки: 0,5388 Среднестатистическое отклонение: 0,2027)

В этих уравнениях: К - потеря массы, г/мм2; РВ - давление воздуха, Па; ф - угол наклона струи; Ъ - зернистость абразива; 5 - толщина азотированного слоя; С - комплексный параметр ис-

х исх

ходной шероховатости (до САО); С

- ком-

плексный параметр конечной шероховатости (после САО); А - размеры частиц; у - усилие раздавливание; Ь - влажность; Т - температура среды; f

- коэффициент внешнего трения.

Ввиду высоких коэффициентов корреляции, характеризующих тесную связь функции и аргументов, квадратичные регрессии в данной статье не приводятся.

В уравнениях в стандартизованном масштабе аргументы расположены по их значимости (см. величины коэффициентов). Знаки при аргументах в стандартизованных уравнениях указывают на характер влияния аргументов на функцию: «+» -увеличение, «-» - уменьшение.

Из уравнений видно преобладающее влияние на К давления воздуха РВ при его уменьшении (уравнение 2), конечной шероховатости С

(уравнение 4), размеров частиц обрабатываемого Таблица 1. Матрица парных корреляций

исх

кон

кон

исх

Перемен- ные К Рв Ф Ъ 5 Сх исх Сх кон А у Ь Т

К 1 -0,973 0,977 0,984 -0,974 0,991 0,988 0,995 0,997 0,997 0,993 0,997

Рв -0,973 1 -0,944 -0,982 0,937 -0,968 -0,968 -0,975 -0,973 -0,964 -0,964 -0,964

Ф 0,977 -0,944 1 0,968 -0,959 0,984 0,982 0,969 0,972 0,975 0,969 0,976

Ъ 0,984 -0,982 0,968 1 -0,963 0,985 0,987 0,982 0,982 0,975 0,974 0,978

5 -0,974 0,937 -0,959 -0,963 1 -0,978 -0,969 -0,968 -0,963 -0,976 -0,968 -0,974

Сх исх 0,991 -0,968 0,984 0,985 -0,978 1 0,994 0,988 0,983 0,986 0,983 0,989

Сх кон 0,988 -0,968 0,982 0,987 -0,969 0,994 1 0,987 0,983 0,981 0,979 0,984

А 0,995 -0,975 0,969 0,982 -0,968 0,988 0,987 1 0,991 0,988 0,981 0,987

у 0,997 -0,973 0,972 0,982 -0,963 0,983 0,983 0,991 1 0,994 0,991 0,994

Ь 0,997 -0,964 0,975 0,975 -0,976 0,986 0,981 0,988 0,994 1 0,994 0,997

Т 0,993 -0,964 0,969 0,974 -0,968 0,983 0,979 0,981 0,991 0,994 1 0,994

0,997 -0,964 0,976 0,978 -0,974 0,989 0,984 0,987 0,994 0,997 0,994 1

продукта A, коэффициента внешнего трения f и влажности h (уравнение 6).

В табл.1 приведена матрица парных корреляций, а на рис.5 - графическое выражение парных зависимостей.

Выполненная работа позволяет сделать следующие выводы:

- струйно-абразивная обработка может служить эффективным методом подготовки под восстановление и упрочнение изношенных рабочих поверхностей пищевых машин, работающих в обычных и агрессивных средах;

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Майтаков А.Л., Коган Б.И. Основы формирования информационных моделей технологических блоков для обеспечения качества деталей пищевых машин. / Техника и технология пищевых производств. 2009, №1, С.96 - 98

□ Авторы статьи

Коган Майтаков

Борис Исаевич Анатолий Леонидович

- докт.техн.наук, проф. каф. техно- - канд. техн. наук, зав. каф. техноло-

логии машиностроения КузГТУ гии металлов КемТИПП

E-mail: t.ms@kiizst.iim E-mail: may@kemtipp.ru

- корреляционная оценка влияния на коррозионную стойкость большого числа технологических факторов позволяет определить приоритеты при назначении режимов обработки рабочих модулей для конкретных сред эксплуатации;

- установлены, как пример, соответствующие зависимости для повышения надёжности эмульгаторов.

Полученные выводы позволяют осуществить синтез информационных моделей технологических блоков [1].

Перемен- ные К Рв ф Ъ 5 Сх исх Сх кон А У ь Т f1

К к гтпггтп

Рв V, р П П П п п рЫ [ИгклЛ г тПппП И V, 'V V, >"*

Ф

Ъ

Сх

Сх

А

Т

,У^\ Р*>^1 \у^\ 1"'Ч'ы] ||Ъ.1пЛ нииии

ИГ^И^Г^ИПЫ^

И^НН^ННИ

пгпГТггП

ИИИ

ИИИ

ИИИ

гГУгПттЛ

ИИ

И^НН^

и^ии^

у*Л Ь*-**1 \^у'\ 1^

ииии

ГУтЛУтп

ИИ

пггНТулп

5

исх

кон

У

У

ь

т

Рис. 5. Графические выражения парных корреляций