Проектирование технологического процесса магнитно-импульсного разрушения конгломератов ферропорошков в вязкой среде

обеспечивает высокое эстетическое и функциональное соответствие одежды зрительноподобным фигурам потребителей и неизменность проектируемой художественной формы изделия при градации лекал на типовые фигуры в пределах класса. Разработанная классификация

эффективна для использования на предприятиях сферы сервиса, промышленного изготовления одежды, в торговой сети и позволяет заранее разрабатывать каталоги предпочтительных моделей швейных изделий как при ручном, так и автоматизированном режимах проектирования.

Литература

1. Медведева Т.В. Учет индивидуальных особенностей потребителей одежды в САПРО.// Швейная промышленность. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1995, № 1. С. 26—28.

2. Медведева Т.В., Таран А.Н. Совершенствование классификации зрительного подобия типовых фигур // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности: Межвуз. научно-техническая конференция: Тезисы докладов. ч. 1. РОСЗИТЛП, М., 2000. С. 84.

3. Волкова Е.К. Исследование и разработка методики построения инженерной системы адресного автоматизированного проектирования одежды. Дис... канд. техн. наук. М., 1999.

4. Медведева Т.В. Монография. Развитие основ формирования качества при проектировании конструкций одежды. М.: ГОУ ВПО МГУС, 2005.

5. Бескоровайная Г.П. Конструирование одежды для индивидуального потребителя. Учебное пособие. М.: Академия, 2004.

6. Шершнева Л.П., Ларькина Л.В. Конструирование одежды: Теория и практика. Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.

7. ОСТ 17325—86 «Изделия швейные, трикотажные, меховые. Типовые фигуры мужчин. Размерные признаки для проектирования одежды».

8. ГОСТ 17521—72 «Типовые фигуры мужчин. Размерные признаки для проектирования одежды».

9. Лабораторный практикум по конструированию одежды/ Под ред. Е.Б. Кобляковой: Учебное пособие. М.: Легкая индустрия, 1976.

10. Лабоцкий В.В. Управление знаниями: Учебное пособие. Минск: Современная школа, 2006.

УДК 69.059

проектирование технологического процесса магнитно-импульсного разрушения конгломератов ферропорошков в вязкой среде

Овчаренко Л.В.,

декан,

«Институт современных бизнес-технологий и систем управления», г. Москва.

Тулинов А.Б.,

доктор технических наук, профессор,

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва, Корнеев А.А.,

кандидат технических наук, доцент,

ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва,

The method for the magnetic-impulse destruction offerropowder is based on feeding the portions offerropowder or its suspension in the inducer’s working area connected to the magnetic-impulse plant. The pulse magnetic field arises on the inductor (during the momentum discharge of the capacitors battery of the magnetic-impulse plant towards the inductor). This pulse magnetic field has a forceful impact on the ferropowder. The magnetic-impulse destruction of ferropowder conglomeration can be direct impact with the pulsed magnetic field on the ferropower (dry version) or destruction in the viscous medium. The authors give mathematical dependencies for the productivity calculation of magnetic-impulse installations. The model magnetic-impulse plants shift the process of magnetic-impulse destruction of ferropowder conglomeration to the processing chain in the production of polymer

composite materials. In addition, the model magnetic-impulse plants offer polymer composite materials with predefined properties, according to the varying parameters in the magnetic-impulse processing.

В статье рассмотрен способ магнитно-импульсного разрушения ферропорошков, который заключается в подаче порции ферропорошка или его суспензии в рабочую область индуктора, подключенного к магнитно-импульсной установке. При импульсном разряде конденсаторной батареи магнитноимпульсной установки на индуктор в нем возникает импульсное магнитное поле, осуществляющее силовое воздействие на ферропорошок. Показано, что магнитно-импульсное разрушение конгломератов ферропорошков можно осуществлять как непосредственным воздействием импульсным магнитным полем на ферропорошок (сухой вариант), так и проводить разрушение в вязкой среде. Приведены математические зависимости по определению производительности магнитно-импульсных установок и основных его конструктивных элементов. Спроектированные магнитно-импульсные установки позволили перенести процесс магнитно-импульсного разрушения конгломератов ферропорошков в технологическую цепочку изготовления полимерных композиционных материалов и разрешили, варьируя параметрами магнитно-импульсной обработки, получать полимерные композиционные материалы с заранее заданными свойствами.

Ключевые слова: магнитно-импульсное разрушение ферропорошков, производительность магнитноимпульсных установок, полимерные композиционные материалы.

Возможности получения ремонтных композиционных материалов (РКМ) на полимерной основе с заранее заданными свойствами является актуальной задачей, призванной обеспечить оперативный выбор металлополимерных композиций для проведения качественного ремонта оборудования в производстве и в сфере жилищнокоммунального хозяйства. Для этих целей предлагается способ и оборудование для измельчения входящих в ремонтные составы ферропорошков, что гарантирует высокие механические свойства РКМ. Способ магнитно-импульсного разрушения ферропорошков (МИРКФП) заключается в подаче порции ферропорошка или его суспензии в рабочую область индуктора, который подключен к магнитно-импульсной установке (МИУ) (рис. 1). При импульсном разряде конденсаторной батареи МИУ на индуктор в нем возникает импульсное магнитное поле (ИМП), осуществляющее силовое воздействие на ферропорошок

[4].

МИРКФП можно осуществлять как непосредственным воздействием ИМП на ферропорошок (сухой вариант), так и проводить разрушение в вязкой среде [1]. Последний способ требует больших энергетических затрат, так как часть энергии расходуется на преодоление вязких сил трения. Тем не менее он обладает рядом преимуществ по сравнению с «сухим вариантом» МИРКФП, так как позволяет использовать расклинивающий эффект жидкости (эффект Ре-

биндера), а также обеспечивает более высокое качество капсуляции отдельных частиц однодоменной структуры, что является важным моментом в получении высококачественных ферромагнитных жидкостей и композиционных материалов.

Уравнение движения конгломерата в вязкой среде имеет вид [3]:

%+2! ^п = о (1),

А со А ш 1 + Н0 кшт

где ак — угол между осью конгломерата и направлением действия внешнего поля;

к0 — относительная величина амплитуды внешнего магнитного поля;

Т — безразмерное время;

Тя — безразмерное время, соответствующее моменту переброса вектора магнитного момента;

оК — характерная частота линеаризированной системы «конгломерат—поле»;

Ю — круговая частота внешнего магнитного поля;

Р — частота релаксации, определяемая выражением:

о _ 3,3|nK

pX2K n + tyn

si

где Т| — коэффициент динамической вязкости окружающей среды;

X — величина трещины;

Пк — формфактор конгломерата;

Р — плотность материала ферропорошка;

П — скорость вращения ведомого вала муфты.

Рис. 1. Схема технологического процесса МИКРФП: 1 — разгрузочный бункер; 2 — трубопровод; 3 — электродвигатель; 4 — индукторный блок; 5 — приемное устройство.

Рис. 2. Области параметрического резонанса при

относительной величине вязкости —= 0,4

аок

Решение уравнения (1) позволяет получить области параметрического резонанса (рис. 2). Следует отметить, что величина вязкости в большой степени влияет на угол наклона зон параметрического резонанса. Схематично, зоны параметрического резонанса можно представить в виде семейства наклонных прямых, описываемых уравнением:

ОК _ H 0 (О

H

Ус

1

7 У л I 1

/ /у Д/

г у

^——

о.г£

0,5-

О,«-

Рис. 3. Зависимость изменения коэффициента К. от величины относительной вязкости -2-

где К, — тангенс угла наклона i-ой прямой;

H0 — амплитуда напряженности внешнего магнитного поля;

H A — поле анизотропии частицы.

График изменения коэффициента К, от величины вязкости окружающей среды, характеризуемой отношением представлен на рис. 3.

Согласно уравнения (3) даже для одного типа ферропорошка (ок = const; HA = const), в пределах одной зоны параметрического резонанса имеет место бесконечное множество вариантов режимов, обеспечивающих явление параметрического резонанса,

a>H0 _ okHa

к,

_ const

(4).

Отсюда следует, что крутизна поля должна быть постоянной величиной. Тем не менее, можно дать некоторые практические рекомендации, которые позволяют уточнить параметры ИМП.

Теоретические исследования показали, что снижение частоты ИМП (увеличение —) при-

СЙ

водит к расширению зон параметрического резонанса и снижению интенсивности параметрической накачки (уменьшению характеристического показателя А/). Следует отметить, что величина вязкость окружающей среды также влияет на величину характеристического показателя. На рис. 4 приведены изоклины для X' = 0,015, показывающие взаимосвязь величин = — и относи-« в ю

тельной величины вязкости -£-.

Анализ этих кривых показывает, что увеличение вязкости жидкости позволяет снизить частоту ИМП.

Рис. 4. Изменение относительной частоты внешнего поля для дискретных областей при

Х' = 0,015

При осуществлении технологического процесса МИРКФП возможны два режима подачи ферропорошка в рабочую зону индуктора: 1) непрерывная подача ферропорошка; 2) подача дискретных порций ферропорошка.

Производительность магнитно-импульсных установок определяется, в основном, временем зарядки емкостного наполнителя, так как время разряда составляет тысячные доли секунды. Время зарядки составляет величину [2]

си

ЗУ

N

1п

ЗУ

V

и

(5),

ЗУ у

где С — емкость конденсаторной батареи; изу — напряжение на выходе зарядного устройства;

и р — рабочее напряжении емкостного накопителя;

N\у — мощность зарядного устройства. Производительность МИУ при проведении МИРКФП определяется, как количество обработанного ферропорошка в единицу времени

Р И^1

ИНД

МИУ

(6),

где Ря — насыпная плотность ферропорошка; Vинд — рабочий объем индуктора.

Учитывая, что энергия накопленная в конденсаторной батарее, преобразуется в энергию магнитного поля, можно определить объем ин-

дуктора

Цо И 0 си

ИНД

Уищ

2 2 си рЛмиу

л

МИУ

ЦоД

(7),

где Л МИУ — коэффициент полезного действия магнитно-импульсной установки;

Ц0 — магнитная проницаемость в вакууме. Используя выражения (5), (6) и (7), получаем

,2

/

PиNзyr^миy

2.

и

\

р

МИУ

V иЗУ у

Ґ

ИсДо2 1п

1

и

Л

р

и

(8),

г2

•о*-1 о

V и ЗУ у

Рассматривая производительность МИУ как функцию отношения рабочего напряжения и выходного напряжения зарядного устройства:

и

2МИУ

V изу

можно определить оптимальное соотношение:

(

и,

А

V и зу У

обеспечивающее максимальное значение производительности Омиу'-

д2

МИУ

д

и

о

р

и,

V ЗУ у

откуда получаем оптимальное соотношение напряжений:

Ґ ТТ \

и

р

V иЗУ у

и максимальное значение производительности МИУ:

МАХ

°,4р иNзy1l

МИУ

(10).

или

2

і

2

технология

Оценим величину производительности МИУ, имеющей зарядное устройство мощно-стью^у = 1Ю}т, при осуществлении процесса МИРКФП у^е203 при напряженности ИМП:

— = 13,5 ,

НА

учитывая, что насыпная плотность ферропорошка составляет р „ = 500^/з, а КПД составляет

= 0,5

а

,МАХ

МИУ

0,4 • 500 -103 • 0,5

= 8,7 •10-3**/ = 31*^

/с /час

Пренебрегая потерями энергии на активном сопротивлении электрической цепи МИУ и потерями на поля рассеивания, запишем выражение (7) в виде:

I,

4сир

ЛЦ0 Я 0

(11),

где 1инд — длина индуктора;

(ОС — собственная частота МИУ; Бщщ — диаметр индуктора. Учитывая следующее соотношение:

и тф2 N2

^ = К1 о'^инд1^ ИНД

= 4Г~

ю =

Шс =

миу

с

где ^инд, Ьмиу — индуктивности индуктора и МИУ соответственно, определяем необходимое количество витков индуктора

N

ИНД

I

ИНД

Я С фИНДС

(12).

Следует отметить, что выражения (11) и (12) с достаточной степенью точности пригодны для укрупненного расчета параметров инструмента. Кроме того, в ряде случаев, например, при выполнении неравенства -Щ- < 0,5, то соответствует КПД МИУ т)мт, > 0,75, целесообразно использовать в качестве рабочего инструмента систему «индуктор-концентратор».

Созданные магнитно-импульсные установки (МИУ) позволили перенести процесс МИРКФП в технологическую цепочку изготовления полимерных композиционных материалов и, варьируя параметрами магнитно-импульсной обработки получать полимерные композиционные материалы с заранее заданными свойствами. Приведенные в статье математические зависимости в достаточной степени характеризуют производительность МИУ и дают расчетные параметры инструмента, необходимого для получения ферропорошков требуемой концентрации, обеспечивающих необходимые свойства РКМ. Применение этих материалов в ремонтных работах на объектах ЖКХ показало, что такие композиционные материалы отличаются высокими механическими и химическими свойствами и могут применяться не только как ремонтные, но и как конструкционные материалы [5].

4я -10-2 • 13,52 -1010

1

Литература

1. Буравлёв Л.Т., Коренюк В.В., Морозов В.А., Овчаренко Л.В. Создание высокочастотных магнитно-импульсных установок. // Технология машиностроения для лёгкой и пищевой промышленности и бытовых приборов. 1981. № 2. С. 1—3.

2. Буравлёв Л.Т., Ананьев П.П., Коренюк В.В., Овчаренко Л.В. Исследование процесса микрообработки давлением ферромагнитных порошков. // Труды МВТУ им. Н.Э.Баумана. 1983. № 383. С. 92—98.

3. Буравлёв Л.Т., Ананьев П.П., Овчаренко Л.В. Разработка научных основ магнитно -импульсного разрушения конгломератов ферропорошков. //Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана. 1985. № 449. С. 13—54.

4. Буравлёв Л.Т., Ананьев П.П., Овчаренко Л.В. Способ магнитно-импульсной обработки заготовок.

// Авт.свид. № 1172144 от 8 апреля 1985 г.

5. Тулинов А.Б., Овчаренко Л.В. Разработка метода применения импульсного магнитного поля для создания полимерных композиционных материалов с заранее заданными свойствами // Всероссийская научная конференция аспирантов и молодых учёных «Современные проблемы сервиса и туризма»: Материалы научной конференции. М.: МГУС, 2007. С. 111 — 113.