Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

ВЕДЕНИЕ 9

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДРОБЬЮ 10

1.1 Области применение дробеструйных и дробемётных установок в промышленности 10

1.2 Классификация и принцип действия дробеструйных и дробемётных установок 18

2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ 22

2.1 Многоступенчатый ускоритель с бегущим переключением соленоидов 23

2.2 Многоступенчатый ускоритель с датчиком ускорения 25

2.3 Электромагнитный ускоритель метаемого тела 27

2.4 Электромагнитное дробемётное устройство 30

2.5 Анализ работ проведённых на кафедре ЭТЭЭМ по тематике ферромагнитного перемещения тел 35

3 РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ 37

3.1 Разработка конструкции установки 37

3.2 Разработка конструкции катушки 41

3.3 Разработка датчика скорости 48

3.4 Разработка блока питания 66

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 70

4.1 Влияние конструктивных решений на исследуемый процесс ферромагнитного перемещения тел 70

4.2 Перспективные методы повышения эффективности ферромагнитного перемещения тел в дробеструйных и дробемётных установках 71

5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ДРОБЕСТРУЙНОЙ УСТАНОВКОЙ 73

5.1 Запыленность и загазованность воздуха 73

5.2 Шум и вибрация 75

5.3 Электрическое воздействие 76

5.4 Физическое воздействие 81

5.5 Выводы по разработке мероприятий безопасности жизнедеятельности 82

6 РАСЧЕТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА УСТАНОВКИ ДЛЯ ФЕРРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТЕЛ 83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 93

ПРИЛОЖЕНИЕ А 95

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 96

ВЕДЕНИЕ

Дробеструйные и дробемётные машины используются в промышленности при обработке поверхности изделий абразивом с целью удаления окалины, ржавчины, краски, получения наклёпа и формообразования деталей сложной кривизны. Различие между этими двумя типами машин заключается в принципе сообщения кинетической энергии дроби. Дробеструйные машины используют сжатый воздух для создания мощного потока воздуха, в который внедряется дробь размером 0,8 - 1,2 мм, вследствие чего она ускоряется до 100 м/с. Дробемёты же используют энергию ротора электродвигателя, вращающегося со скоростями от 1500 до 7500 об/мин, на котором в качестве рабочего органа закреплено колесо с лопатками. Дробь подаётся на лопатки, вследствие вращения которых она разгоняется до скоростей от 40 до 100 м/с. В каждом виде рассмотренных дробемётных агрегатов существует цепочка преобразования энергии от электрической энергии электросети через компрессор или двигатель с лопатками в механическую энергию движения дроби.

Однако при каждом преобразовании существуют потери энергии, которые можно сократить, уменьшив число превращений энергии до минимума. Так в данной работе рассматривается концепция построения дробемётной машины на основе прямого преобразования электрической энергии в механическую энергию движения дроби при помощи ферромагнитного перемещения тел. Оно осуществляется путём разгона ферромагнитной дроби катушками индуктивности последовательно расположенными вокруг диэлектрического ствола, по которому она движется.

Целью работы является исследование ферромагнитного перемещение тел в качестве альтернативы существующим методам разгона дроби для широкого промышленного применения. В рамках выполнения работы разработана и собрана экспериментальная установка позволяющая отработать принцип действия электромагнитных дробемётных установок.

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ДРОБЬЮ

1.1 Области применение дробеструйных и дробемётных установок в промышленности

1.1.1 Отчистка деталей

В качестве абразива для отчистки деталей дробь применяется в следующих областях:

• в черной металлургии для удаления окалины с листового проката, болванок, сортового проката;

• на литейном производстве, для отчистки литья;

• в строительстве металлических конструкций для подготовки поверхностей перед нанесением краски или металлизацией.

Удаление окалины

В качестве абразива для отчистки деталей дробь применяется в машиностроении. Длительные процессы нагрева металла при термической обработке в атмосфере продуктов горения различных топлив или атмосфере воздуха имеют нежелательное последствие: образование на поверхности деталей окислов – окалины. Хотя в меньшей степени, но образование окалины наблюдается и при охлаждении нагретых деталей на воздухе после их термической обработки; например, после нагрева для нормализации и отжига. Метод дробеструйной отчистки имеет значительные преимущества по сравнению часто применяемым серно-кислотным травлением: при этом методе улучшаются условия труда и, кроме того, очистное оборудование требует значительно меньшей производительной площади, от 75 до 50% площади, необходимой для травильного оборудования; эксплуатация оборудования дробеструйной отчистки является более экономичной [1, с. 237].

Процесс отчистки поверхности металла от окалины по средствам дроби заключается в следующем. Дробь, выбрасываемая на поверхность металла, ударным воздействием разрушает покрывающую ей окалину, а при наличии острых кромок и направленном под углом движении снимает окалину. При этих условия кинетическая энергия выбрасываемой дроби расходуется частично на удар, частично на снятие слоя окалины. Для получения оптимальных условий удаления окалины с поверхности металла необходима специальная форма дроби с режущими кромками и направленное действие под углом к поверхности. Обрабатываемые поверхности металла будут находиться в одинаковых условиях, если выбрасываемая на них дробь имеет направление под углом 45^о. Угол 90^о и близкие к нему являются нежелательными, так как при ударном воздействии дроби при этих углах мажет получиться нежелательный наклёп на поверхности металла, повышающий её твёрдость.

Для отчистки деталей от окалины посредством дроби используются высокие скорости её потока. Скорость дроби при выходе из дробемёта, предназначенной для заряда выбрасываемой дроби кинетической энергией, достигает 60 – 70 м/сек.

Отчистка литья

В качестве одного из этапов отчистки отливок широко применяется дробемётная обработка, которой подвергаются более 80% производимых изделий стального среднего, тяжелого и особо тяжелого литья для дизелестроения, гидравлических турбин, воздуходувок, турбогенераторов, прокатных станков, блюмингов, блоков цилиндров автомобильных и тракторных двигателей. Под воздействием дроби производится очистка отливок от формовочной массы, пригара, облоя и заусенцев. Данный вид обработки отливок рационален при условии применения дроби размером не более 0,3 мм, так как отчистка крупной дробью ухудшает поверхность отливок.

Отливки очищают в камерах, имеющих одну или несколько дробеметных установок, для увеличения производительности дробеметные камеры так же изготовляют проходного типа. В таких камерах отливки транспортируются подвесным конвейером. Очистка производится с помощью большого числа лопаточных колес, выбрасывающих дробь на подлежащие очистке участки поверхности отливки. Дробеструйной очисткой в отличие от дробеметной можно очищать труднодоступные, закрытые внутренние полости отливок. Применение дробемётного барабана позволяет с высокой производительностью производить отчистку отливок мелкого и среднего литья, не подверженного биению.

Подготовка к покраске

Применение дробемётного способа обеспечивает высокое качество очистки изделий практически от всех загрязнений, одновременно придаёт поверхности равномерную шероховатость, способствующую повышению адгезии наносимых покрытий. Наличие у абразивного материала острых граней и способность его сохранять свою форму при работе значительно увеличивают эффективность очистки, поэтому использование сферической дроби всегда менее эффективно, чем колотой дроби. Особенно эффективен этот способ при очистке толстых листов, у которых слой окалины достигает 1 мм и более.

Дробемётный способ, используемый для очистки листов и профильного металла в стационарных условиях, в отличие от пескоструйного способа беспылен и безопасен для окружающей среды. Использование дробеструйной отчистки позволяет отчищать металлические изделия не только в специально оборудованных помещениях, но и вне их, например, производить отчистку поверхности кораблей.

1.1.2 Поверхностное упрочнение

Для повышения конструкционной прочности деталей машин широко применяют поверхностное пластическое деформирование реализуемое при использовании дробеструйной и дробемётной обработки с целью создания наклёпа в поверхностном слое изделия. Главным преимуществом этого метода является его высокая технологичность и универсальность, обеспечивающие возможность обработки любых сложнопрофильных поверхностей режущего и штампового инструментов, изготовленных из твёрдых металлов, а так же при наличии концентраторов напряжений. Дробеструйной обработке подвергаются сварные соединения (швы, околошовные зоны), зубчатые колёса из закалённых цементованных сталей и другие детали машин. Усталостное сопротивление изделий в результате обработки может повышаться в 2 раза [2, c. 596].

Эти способы упрочнения основаны на получении поверхностных сжимающих напряжений за счёт неоднородной упругопластической деформации (растяжения поверхностных слоёв детали) в зоне контакта детали и дроби. Эффективным оказывается использование материалов с высоким модулем упругости, дробь изготавливают из менее прочного материала (чугун, стекло, неметаллы и др.), так как в момент соударения она работает в условиях сжатия.

Упрочнение деталей машин дробью широко распространено во многих отраслях машиностроения. Этому в значительной мере способствовали высокая производительность, небольшие затраты на специальное оборудование и возможность эффективного упрочнения разнопрофильных деталей сложной конфигурации, когда применение других видов обработки затруднено.

Остаточные напряжения в поверхностных слоях деталей возникают в результате неоднородной упругопластичсекой деформации поверхностных слоёв от удара дроби.

Изменяя размер, форма и твердость дроби, можно оптимизировать технологический процесс обработки. Гранулы дроби должны иметь такой размер и массу, чтобы обладать достаточной энергией для удаления всех загрязнений очищаемой поверхности и ее упрочнения, но с другой стороны они не должны разрушать ее. Для обработки применяют литую стальную дробь диаметром 0,5 – 1,4 мм.

Материал, используемый для упрочнения, может подаваться на поверхность изделия соплом с помощью воздуха или воздействием центробежных сил. Во всех случаях эффект одинаковый – создание в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия, уравновешивающих напряжения растяжения, и повышение микротвердости.

В зависимости от вида используемой дроби и рабочей среды может быть достигнута различная шероховатость рабочих поверхностей инструмента. В частности, подача дроби в зону обработки с использованием масла при гидродробеструйной обработке позволяет улучшить микрогеометрию поверхности по сравнению с поверхностью, сформированной дробеструйной обработкой.

Следует отметить, что при дробеструйной обработки и ее разновидностях может происходить затупление режущих кромок инструмента. Это обстоятельство необходимо обязательно учитывать при проектировании и применении процессов дробеструйного упрочнения.

Основными технологическими режимами дробеструйной обработки, определяющими характеристики формируемого слоя, является целый ряд факторов – твердость инструментального материала, скорость полета дроби и ее диаметр, угол атаки, расстояние от места вылета дроби до обрабатываемого инструмента, продолжительность обработки и расход дроби.

Увеличение размера дроби приводит к повышению шероховатости поверхности и росту остаточных напряжений сжатия, глубины наклепа и твердости поверхностного слоя. Шероховатость поверхности увеличивается с ростом скорости и диаметра дроби и с увеличением твердости обрабатываемой детали. Исходная шероховатость поверхности практически не влияет на эффективность дробеструйной обработки. Эффективность обработки во многом зависит от угла падения (атаки) дроби на упрочняемую поверхность. Этот режим, как правило, сложно контролировать, так как он определяется конфигурацией упрочняемого инструмента, который может представлять собой всевозможные сочетания плоских, выгнутых и вогнутых поверхностей. Кроме того, в процессе обработки инструмент может совершать как поступательное, так и вращательное движение по отношению к потоку дроби. Считается, что наибольшая эффективность обработки достигается при угле атаки, близком к 90^о.

Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что глубина и степень наклепа прямо пропорциональна скорости дроби, ее диаметру, синусу угла атаки и обратно пропорциональна квадратному корню из твердости обрабатываемого материала [3, с. 56]. Указанные закономерности имеют место при использовании в качестве рабочего инструмента не только дроби, но и абразивных частиц.

Изменение режимов обработки, ведущее к увеличению силы нормального давления уплотненного абразивного потока на обрабатываемую поверхность при центробежной обработке, приводит к возрастанию деформационного упрочнения поверхностного слоя. Основное влияние на величину силы нормального давления при обработке в поле центробежных сил оказывают относительная скорость перемещения уплотненного потока рабочей среды, зернистость абразивного материала и угол атаки.

Степень наклепа поверхностного слоя в зависимости от значений технологических режимов повышается на 2 – 14 %, а глубина наклепанного слоя распространяется на 20 – 40 мкм.

Увеличение относительной скорости перемещения уплотненного абразивного потока от 5,5 до 10,5 м/с вызывает рост степени наклепа поверхностного слоя от 2 до 15 % соответственно, при этом глубина наклепа возрастает от 30 до 40 мкм. Наблюдаемое повышение степени и глубины наклепа связано с тем, что увеличение относительной скорости абразивной частицы приводит к росту ее кинетической энергии, а также силы контактного давления на обрабатываемую поверхность, что при прочих равных условиях увеличивает степень пластической деформации обрабатываемого материала.

Увеличение зернистости абразива также повышает степень упрочнения поверхностного слоя и глубину наклепа. Рост размеров абразивного зерна от 400 до 1250 мкм приводит к повышению степени наклепа поверхностного слоя от 2 до 10 %, а глубина наклепа распространяется на 30 – 40 мкм. Это происходит по двум причинам. Во-первых, с ростом размеров абразивного зерна растет кинетическая энергия абразивной частицы, воздействующей на обрабатываемую поверхность, что увеличивает степень пластической деформации обрабатываемого материала. Во-вторых, с ростом размеров абразивного зерна уменьшается острота режущих граней, что, при прочих равных условиях, приводит к снижению глубины внедрения частицы в поверхностный слой обрабатываемого изделия и увеличивает степень пластической деформации металла.

С ростом угла атаки уплотненного потока рабочей среды увеличивается степень и глубина наклепа. Так, при увеличении угла атаки от 20 до 80 градусов степень наклепа возрастает от 2 до 7 % соответственно, а глубина наклепа с 20 до 30 мкм. Угол атаки определяет соотношение нормальной и касательной составляющей силы воздействия абразивной частицы на обрабатываемую поверхность. Полезная работа, совершаемая абразивной частицей, с ростом угла атаки в большей степени затрачивается на деформационное упрочнение поверхностного слоя.

Интенсивное упрочнение металла происходит впервые 30 секунд. При увеличении длительности воздействия уплотненного абразивного потока на обрабатываемую поверхность до 1 минуты существенного изменения степени наклепа не происходит, увеличивается лишь глубина наклепа от 30 до 40 мкм. Дальнейший рост времени обработки существенно не изменяет ни степени, ни глубины наклепа. Таким образом, существует определенный временной предел, после которого значения степени и глубины наклепа поверхностного слоя зависят лишь от величин других технологических режимов обработки.

1.1.3 Формообразование деталей сложной кривизны

Метод дробеударного формообразования является перспективным методом формообразования сложных, крупногабаритных деталей и широко применяется в самолётостроении в силу специфической особенности отрасли: огромной номенклатуры тонкостенных оболочных деталей – обшивка фюзеляжа, крыла, оперения и др.

Сущность процесса дробеструйного формообразования заключается в том, что заготовку свободно располагают на несущей плоскости оборудования, затем с одной стороны обрабатывают потоком быстролетящей дроби при этом в виду неравномерности деформационных изменений по сечению заготовки, последняя деформируется изгибом, направление которого – встречное направление полёта дроби. Роль изгибающих усилий играют остаточные сжимающие напряжения, возникающие в поверхностных слоях металла заготовки со стороны обрабатываемой поверхности.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР