Введение к работе
Актуальиость работы. В различных отраслях машиностроения все большее применение находят композиционные материалы на основе.текстильных волокон различного состава. Достоинством машиностроительных текстильных материалов (МТМ) является их достаточно высокая прочность на разрыв, малый удельный вес и дешевизна по сравнению с другими конструкционными материалами.
Бурный рост производства новых высокопрочных химических волокон, обусловленный расширением номенклатуры и областей применения их в технике за счет получения большого числа композиций из технических тканей, трикотажных, нетканых, дублированных полотен и искусственной кожи, вызывает повышенный интерес к вопросам теории и практики обработки этих материалов резанием. Раскрой МТМ связан с рядом трудностей и недостатков, которые заключаются в быстром затуплении режущего инструмента, вызванного трением и налипанием на рабочую часть продуктов расплава, большом браке по линии реза из-за относительного смещения слоев пакета, значительном шуме и высокой запыленности рабочего места и объясняются, в основном, особенностями физико-механических свойств, строения и структуры обрабатываемых материалов. Интенсивное затупление режущей части инструмента, связанное с большим количеством переточек и быстрым его выходом из строя, ведет к увеличению времени обработки и ухудшению качества раскроя.
Существующий технологический процесс механической обработки МТМ не удовлетворяет современным требованиям обеспечения качества и точности раскроя. В ряде случаев, особенно при раскрое по сложно - профильному контуру труднообрабатываемых композиционных МТМ, обладающих высокими прочностными свойствами, эти способы вообще неприемлемы или малоэффективны и обработка материалов осуществляется с применением ручного труда. Поэтому замена традиционных методов обработки МТМ новыми высокоэффективными, экологически чистыми, материи-ло- и энергосберегающими технологическими процессами, радикально решающими вопросы стойкости режущего инструмента, представляется актуальной проблемой в машиностроении.
Научное исследование по теме диссертации связано с выполнением работ по гранту 11/1 - 98 (97-24-3.2-14) "Разработка теоретических и технологических основ резки композиционных и текстильных материалов сверхзвуковой струей жидкости". Тема диссертационной работы соответствует "Критическим технологиям федерального уровня", утвержденным председателем Правительственной комиссии по научно - техкичесгэй политике 21 июля 1996 г. по направлению "Энергосберегающие технологии г*еясотрасле-
вого применения", а также "Основным направлениям научно - технической деятельности высшей школы на 1998 г." Министерства общего и профессионального образования РФ (Приказ № 2227 от 03. 11. 97 г.) по направлениям "Производственные технологии" и "Энерго и ресурсосберегающие технологии". Диссертационная работа выполнялась з рамках направления НИР ОрелГТУ по разработке технологий резЧния материалов сверхзвуковой струей жидкости.
Пель и задачи работы. Целью работы является повышение эффективности процесса раскроя пакетов технических тканей, трикотажных, нетканых и дублированных полотен, а также технической искусственной кожи.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
создание новых высокоэффективных технологических процессов раскроя пакетов МТМ ССЖ;
разработка рекомендаций по выбору, расчету и оптимизации технологических параметров резания;
Для реализации поставленных задач были проведены:
теоретические исследования силовых и теплофизических параметров ССЖ в .процессе резания;
теоретическое исследование динамики процесса раскроя ССЖ материалов с редкой структурой;
исследования по определению допустимой подачи режущей сопловой головки при раскрое пакетов МТМ в зависимости от гидродинамических параметров истечения ССЖ;
экспериментальные исследования силовых и теплофизических параметров процесса раскроя пакетов МТМ ССЖ, точности и качества резания.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились на базе: методологии системного анализа, физики макромолекулярной теории полимеров, термодинамики, теории распространения сверхзвуковых ударных волн, теории исследования операций, методов оптимизации параметров объектов и процессов, математического моделирования и программирования.
При выполнении экспериментальных исследований использовались методы математического планирования и анализа экспериментов, вычислительная техника.
Автор защищает:
1. Методику разработки эффективных технологических процессов раскроя пакетов МТМ ССЖ, в том числе определение технологических режимов резания, оптимизацию МТМ по обрабатываемости резанием а зависимости от структуры, количества слоев и подачи режущей ССЖ, давления, расстояния от сопла до материала, диаметра струи.
. 5
-
Перспективный способ и технологические процессы раскроя ССЖ пакетов МТМ различного состава.
-
Метод прогнозирования качества раскроя ССЖ технических тканей различного строения и состава. :
Научная новизна работы. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по разработке методов проектирования технологических процессов раскроя пакетов МТМ ССЖ; получены:
математические модели силы, температуры резания, позволяющие оптимизировать технологические параметры раскроя;
аналитические зависимости процесса гидрораскроя пакетов МТМ, позволяющие определять оптимальные значения количества слоев обрабатываемых материалов и величины подачи режущей сопловой головки; .
математические модели степени намокания кромки реза, позволяющие определять качество процесса раскроя пакетов МТМ ССЖ и оптимизировать режимы резания.
Практическая значимость работы. Разработаны: методы проектирования высокоэффективных процессов раскроя пакетов МТМ ССЖ, позволяющие определять и оптимизировать технологические параметры раскроя и прогнозировать эффективность и качество процесса;
методика расчета предельно допустимой подачи режущей сопловой головки при раскрое материалов с редкой структурой;
новые высокоэффективные технологические процессы раскроя пакетов МТМ ССЖ.
Улучшены санитарно - гигиенические условия труда за счет исключения пылевыделения в процессе раскроя.
Апробация работы Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных научно - технической конференции "Перспективные технологические процессы обработки материалов" в СПбГТУ (г. Санкт - Петербург, 1995 г.), научном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых YSTM'96 "Молодежь и наука - третье тысячелетие" в МГТУ им. Н. Э. Баумана (г. Москва, 1996 г.), научно - технической конференции "Молодая наука - новому тысячелетию" в КамПИ (г. Набережные Челны, 1996 г.), научно - технической конференции "Новые технологии в машиностроении" в ХГПИ (г. Харьков, 1996 г.), научно - технической конференции "Инженерно - физические проблемы авиационной и космической техники" в ЕАТК ГА (г. Егорьевск, 1997 г.); на Всероссийской молодежной научно - технической конференции "XXIII Гагаринские чтения" в РГТУ -МАТИ (г. Москва, 1997 г.), научно - технической конференции "ПРОГРЕСС-98" в ИГТА (г. Иваново, 1998 г.); на научных конференциях ОрелГТУ в 1995 - 1998 гг.
Внедрение результатов работы. Результаты исследований, выполненные соискателем, использованы ОредГТУ в-учебном процессе при чтении курса "Специальные методы обработки материалов" и решении научно -технических задач при разработке технологических процессов раскроя пакетов МТМ ССЖ, а также апробированы и внедрены в ЗАО Тадуга" (г. Орел) и Орловском УПП ВОГ при раскрое технических текстильных материалов различного состава на гидрорезных установках, выполненных на базе станций высокого давления типа АРБ МЗ. 104. 006 производства НВП "Грот ЛТД." (г. Владимир).
Публикации По теме диссертации опубликовано 12 работ, получен патент РФ и 3 положительных решения на выдачу патентов РФ на изобретения.
Структура и объем работы Диссертация содержит // 7 страниц. 3& рисунков, // таблиц, состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 81 наименований и приложений.
