CC BY
7
3. Vashchenkov A. Brojlery. Vyrashchivanie kur i utok myasnyh porod. Izd-vo: Klub Semejnogo Dosuga, 2014. 370 s.
4. Egorov I., Andrianova E., Prisyazhnaya L. Abiopeptid v kormlenii brojlerov // Ptitsevodstvo. 2009. № 3. S. 25-26.
5. Kormlenieptitsy: nauka ipraktika //Ptitsevodstvo. 2017. № 10. S. 2-7.
6. Korma: bezopasnost' i kachestvo //Ptitsevodstvo. 2017. № 7. S. 2-10.
УДК 621.922.023:691.7
ОЦЕНКА ПО КПД ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ХОНИНГОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕРМООБРАБОТАННОГО СЕРОГО ЧУГУНА
Estimation of the Energy Efficiency of the Honing Process of Heat-Treated Grey Cast-Iron Parts
Коршунов В.Я., д.т.н., профессор Korshunov V. Ya.
ФГБОУ ВО «Брянский аграрный государственный университет» Bryansk State Agrarian University
Реферат. Для выбора оптимальных характеристик брусков для процесса хонингования деталей из термообработанного серого чугуна был проведён комплексный анализ параметров абразивной обработки, которые определяют её эффективность. Для оценки энергетической эффективности процесса хонингования использовался термодинамический критерий - КПД, который показывает, какая часть работы идёт на разрушение объёма металла снимаемого с заготовки. Рассмотрена методика расчёта термодинамических параметров: удельной работы и коэффициента полезного действия. На основе анализа экспериментальных данных и термодинамических параметров, полученных расчётным путём, даны рекомендации по выбору оптимальных характеристик брусков для процесса хонин-гования термообработанного серого чугуна.
Summary. To select the optimal characteristics of the bars for the process of parts honing of heat-treated gray iron a comprehensive analysis of the parameters of abrasive processing was carried out, as they determine its effectiveness. To assess the energy efficiency of the honing process the thermodynamic criterion (coefficient of efficiency) was used, it showing what part of the work deals with the destruction of the metal removed from the work material. The method of calculation of thermodynamic parameters: specific work and efficiency coefficient is considered. Taking in consideration the analysis of experimental data and thermodynamic parameters obtained by calculation, the recommendations on the choice of optimal characteristics of bars for the honing process of heat-treated gray iron are given.
Ключевые слова: хонингование, мощность, производительность, эффективность, удельная работа, внутренняя энергия, коэффициент полезного действия.
Key words: honing, power, productivity, efficiency, specific work, internal energy, coefficient of efficiency.
Введение. Постановка задачи. Повышение качества и эффективности обработки деталей при их изготовлении и ремонте является актуальной темой в настоящее время [1- 8], поэтому процесс хо-нингования часто используется на чистовых операциях абразивной обработки гильз блока цилиндров, корпусов гидрораспределителей и других деталей машин после растачивания, шлифования и протягивания. Обработка производится с помощью абразивных или алмазных брусков, которым сообщают, как правило, три движения по отношению к детали: вращение V. возвратно-поступательное перемещение Vi и радиальную подачу S^.
Хонингование применяют и для обработки наружных цилиндрических поверхностей. Модификацией наружного хонингования является охватывающее алмазное хонингование. Этот метод нашёл применение при обработке наружных цилиндрических поверхностей поршневых колец, собранных в пакеты.
С помощью хонингования могут быть обработаны самые различные материалы: незакалённая и закалённая сталь, серый, легированный и закалённый чугун, хром, никель, алюминий, бронза, различные виды твёрдых сплавов [1- 4].
Однако следует отметить, что исследований энергетической эффективности процесса хонин-гования при обработке чугунов, в том числе термообработанных, с использованием термодинамиче-
ского критерия - КПД (пхн), до сих пор проведено не было, что значительно затрудняет разработку энергосберегающей технологии процесса хонингования деталей, изготовленных из чугунов различных марок. На основе выше сказанного, была сформулирована задача данной работы: исследовать влияние абразивных и алмазных брусков на энергетическую эффективность (КПД) процесса хонин-гования термообработанного чугуна, сделать выводы и дать соответствующие рекомендации по их выбору.
Методика математической обработки экспериментальных данных. Для решения задачи были использованы данные, представленные в литературных источниках [1,2], полученные в процессе хонингования образцов из термообработанного серого чугуна марки СЧ25, твёрдостью по Виккер-су НУ5200 МПа (НЯС 42) на станке модели 3Г833. Данный станок предназначен для обработки отверстий диаметром Б 30.. .165 мм. Схема хонингования показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема процесса суперфиниширования детали врезанием 1,5 - передний и задний центры; 2 - деталь; 3 - абразивный брусок;
4 - державка суперфинишной головки; РН - нормальная сила прижима абразивного бруска к детали;
У1 - скорость вращения детали; У2 - скорость перемещения абразивного бруска
Размеры экспериментальных образцов: Б х d х Ь, 96 х 80 х 140, мм. Размеры абразивных и алмазных брусков: ширина В = 15 мм, высота Н = 14 мм, длина 1 = 80 мм, радиус Я =79 мм. При проведении обработки использовались абразивные бруски из карбида кремния зелёного: для предварительного хонингования марки 63С16Т1К, для окончательного 63СМ40С2К. При алмазном хонинго-вании использовались алмазные бруски АСС200/16050%М1 и АСВ28/2050%М1 соответственно для предварительной и окончательной обработки. В хонинговальной головке устанавливались шесть брусков абразивных или алмазных Технологические условия процесса хонингования были следующие: припуск на диаметр при предварительном хонинговании Ь = 0,1 мм; при окончательном - 0,01 мм. В качестве СОЖ использовался керосин - 90%, с добавлением минерального масла - 10%. Режимы процессов предварительного и окончательного хонингования: скорость вращения хонинговальной головки V, скорость возвратно-поступательного движения У1, удельное давление брусков на обрабатываемую поверхность Р и радиальная подача брусков 8р.п. представлены в таблице 1. Выбранные режимы процесса хонингования термообработанного серого чугуна СЧ25 [1] обеспечивают шероховатость поверхности после предварительной обработки Яа = 2,5 мкм, после окончательной Rа = 0,32 мкм. Термодинамические параметры серого чугуна СЧ25, твёрдостью НУ5200: критическая плотность внутренней энергии и» = 8 Дж/мм3, начальный уровень упругой энергии дефектов иео = 4,5 Дж/мм3, тепловая составляющая внутренней энергии ито = 1,6 Дж/мм3. Величина поглощённой упругой энергии дефектов АИе1 , которая накапливается в срезаемом микрообъёме материала в процессе хонингования и приводит к его разрушению, будет равна АUei = и» - Иео - Ито =
Аиы = 8,0 - 4,5 - 1,6 = 1,9 Дж/мм3 .
Параметры процесса хонингования рассчитывались по ниже приведённой методике [1,6,7].
Для расчёта осевой Рх и тангенциальной Р2 сил резания использовались зависимости
Рх =/х^^М,Я (1)
Рг =/2 ^Р •М,Н (2)
где ^ - коэффициенты резания в осевом и тангенциальном направлениях; Б - площадь контакта одного бруска с обрабатываемой поверхностью, мм2; Р - удельное давление брусков на обраба-
тываемую поверхность, МПа (Н/мм2); М - количество брусков.
Основное время То (с) и производительность процесса хонингования VXH (мм3/с) определялись
по формулам
= ^от = ¿от (3)
0 Vx Vx. .1000 v '
Ух = мм3/с (4)
Т п
где Ьот,; d - длина и диаметр обрабатываемого отверстия, мм; Sp^ - радиальная подача брусков, мм/дв.ход.
Мощность возвратно-поступательного Nx и вращательного движения Nz процесса хонингова-ния рассчитывались по формулам
Nx = Ы_-1000, Вт (5)
* 60-102 v '
Р ■ V\
Nz = • 1000, Вт (6)
z 60^102 v '
Суммарная мощность процесса хонингования ^ум будет равна
NcyM = Nx + Nz, Вт (7)
На основе полученных значений суммарной мощности ^ум и производительности Ухн рассчитывались величины удельной работы юхн и КПД (пхн ) процесса хонингования.
^хн = тСУМ'Дж/мм3 (8)
^хн= ~~ ' 100 % (9)
Все полученные результаты исследования процесса хонингования представлены в таблице 1.
Таблица 1- Результаты исследования процесса хонингования термообработанного серого чугуна СЧ25
Тип хонинговальных брусков Характер процесса хонингования V Р, МПа, Н Силы резания, Н Коэффициент резания fх Мощность N -^сум, Вт Производительность Vxн , мм3 /с Удельная работа Юхн, Дж Пхн, %
Vi м/мин
мм2
Px Pz fz мм3
АбрАбразивные Предварительный 60 1,2 3800 3110 0,44 4000 130 30,7 6,2
16 0,36
Окончательны 40 0,7 1915 1558 0,38 1310 41,8 31,3 6,1
10 0,31
Алмазные Предварительный 70 1,2 2760 2240 0,32 3320 140,4 21,7 8,8
17 0,26
Окончательны 45 0,7 1310 1055 0,26 1030 40,2 22,6 8,5
12 0,21
Анализ полученных результатов. Анализ результатов исследования, представленных в таблице 1 показал, что коэффициенты резания силы резания Рх, Р2 и удельная работа процесса хонингования юхн при замене брусков алмазных на абразивные увеличиваются в 1,4 раза. КПД обработки пхн наоборот уменьшается в 1,4 раза. Анализ также показал, что выше перечисленные парамет-
ры процесса хонингования fx, fz, Рх, PZ и шхн, а также производительность VXH при переходе от предварительной к окончательной обработке уменьшаются в 1,3... 3,0 раза. Удельная работа и КПД остаются практически постоянными, независимо от характера процесса хонингования. При обработке абразивными брусками 30,7 Дж/мм3 и 6,2%, при обработке алмазными 21,7 Дж/мм3 и 8,8%. Следует также отметить, что стойкость алмазных брусков в 8.10 раз выще стойкости абразивных [1] .
Выводы. Анализ результатов исследования процесса хонингования показал, что для эффективной обработки термообработанного серого чугуна СЧ25 необходимо использовать вместо абразивных, алмазные бруски, которые позволяют обеспечить заданные параметры шероховатости обработанной поверхности, значительно снизить энергетические затраты, расход инструментов, а также увеличить точность обработки деталей типа втулка за счёт уменьшения сил резания.
Библиографический список
1 Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник / под ред. д-ра техн. наук проф. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977. 391 с.
2 Зайцев С.А. Хонингование и суперфиниширование в автотракторостроении. М.: Машиностроение, 1985. 80 с.
3 Чеповецкий И.Х. Основы финишной алмазной обработки. Киев: Наукова думка, 1980. 468 с.
4 Шамшин В.А. Опыт внедрения алмазного хонингования // Автомобильная промышленность. 1981. № 9. С. 29-30.
5 Садыков К.И., Гольдблюм М.А., Алиев С.М. Применение водной СОЖ при алмазном хо-нинговании чугунных деталей // Станки и инструмент. 1980. № 8. С. 28.
6 Коршунов В.Я. Оптимизация технологических условий абразивной обработки по КПД // СТИН. 1990. № 5. С. 17-20.
7 Коршунов В.Я., Новиков Д.А. Оценка энергетической эффективности способов восстановления шеек коленчатых валов при ремонте двигателей // Вестник Брянского государственного технического университета. 2015. № 1. С. 25-27.
8 Коршунов В.Я., Случевский А.М. Прогнозирование допустимого износа резцов в процессе обработки // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горяч-кина. 2010. № 2. С. 135-137.
References
1. Abrasive and diamond processing of materials. The reference book. Ed. by D.E., Professor A.N. Reznikova. M. : Mechanical Engineering, 1977. 391 p.
2. Zaytsev S.A. Honing and super-finishing in the automotive tractor construction. M.: Mechanical Engineering, 1985. 80 p.
3. Chepovetsky I.H. Basics offinishing diamond processing. Kiev: Naukova Dumka, 1980. 468 p.
4. Shamshin A.V. The experience of the diamond honing introduction // Auto Industry M. 1981. № 9. P.29-30.
5. Sadykov K.I., Goldblum M.A., Aliyev S.M. The use of water lubricoolant in the diamond honing of cast-iron parts //Machines and Tooling. 1980. № 8. P. 28.
6. Korshunov V.Ya. Optimization of technological conditions of abrasive treatment by efficiency coefficient //Machines and Tooling. 1990. № 5. P. 17-20.
7. Korshunov V.Ya., Novikov D. A. Еvaluation of the energy efficiency of recovery methods of the crankshaft necks during the repair of enginess // Vestnik of Bryansk State Technical University. 2015. № 1. Р. 25 27.
8. Korshunov V. Ya., Sluchevsky A.M. Prediction of acceptable wear of cutters in the process of cultivation // Bulletin of Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkin. 2010. № 2. P. 135-137.
