satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-822Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ СТРУИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ НА ПЛОСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВОК-ПРЕПЯТСТВИЙ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫEXPERIMENTAL INVESTIGATIONS ON DETERMINATION OF PRESSURE FORCE OF POWER FLUID-JET STREAM ON PLANE SURFACES OF SPECIMENS HAVING VARIOUS SHAPEКачановИ. В.KachanovI. V.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

hidrokaf@bntu.byЖукА. Н.ZhukA. N.

Аспирант

 

Graduate student

hidrokaf@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201527052015033036Copyright © Качанов И.В., Жук А.Н., 20152015Качанов И.В., Жук А.Н.Kachanov I.V., Zhuk A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/822

Получены результаты экспериментальных исследований по определению силы давления струи рабочей жидкости на плоские поверхности заготовок-препятствий различной формы, позволяющие эффективно реализовать целый ряд технологических процессов, напрямую зависящих от качества очистки поверхностей от коррозии. Разработана принципиальная схема динамометра для измерения силы воздействия F на обрабатываемую заготовку-препятствие с диапазоном измерения от 0 до 50 Н и погрешностью 2 % от максимальной величины измеренной нагрузки. Для сравнительного анализа при измерении силы F предложены две схемы течения струи после взаимодействия ее с заготовкойпрепятствием: радиальное растекание жидкости под углом β = 90° и реверсивно-струйное течение за счет разворота струи на угол β = 180° после ее взаимодействия с плоской поверхностью заготовки-препятствия. Установлена методика регистрации силы F на плоские заготовки-препятствия различной формы. Для обеих схем нагружения (β = 90° и 180°) в качестве переменных параметров принимали давление на входе в сопло рвх,i и расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности заготовки-препятствия Li.

По результатам исследований установлено, что использование реверсивно-струйного течения жидкости с диапазоном давлений рвх = 3,5–10,0 МПа и расстояний L = 8–30 мм обеспечивает наибольшее силовое воздействие на плоскую поверхность заготовки-препятствия. При этом максимальная сила воздействия (независимо от давления на входе рвх и расстояния от сопла до обрабатываемой поверхности L) отмечается при коэффициентах обжатия струи λ = 0,063 и объясняется оптимальным соотношением диаметра полости D0 и диаметра струи dcтр. Полученные результаты позволяют, принимая в качестве критерия коэффициент обжатия струи λ, корректно подобрать насосное оборудование и эффективно осуществлять технологию очистки плоских поверхностей от коррозии.

The paper presents results of experimental investigations on determination of pressure force of power fluid-jet stream on plane surfaces of specimens having various shape. The results permit efficiently to realize a number of technological processes which directly depend on quality of surface cleaning from corrosion. A principle diagram has been developed for a dynamometer in order to measure a force F acting on the machined specimen with measuring range from 0 to 50 N and an error which constitutes 2 % of maximum value of the measured load. Two diagrams for jet stream flow after its interaction with the specimen have been proposed for a comparative analysis while measuring force F, namely: radial fluid spreading at angle β = 90° and reversible stream flow due to one-eighty stream turn after its interaction with plane surface of the specimen. Methodology has been established for registration of force F on plane specimens having various shape. Pressure at the nozzle input рвх,i and distance Li from the nozzle to the machined surface of the specimen have been taken as variable parameters for both loading diagrams (β = 90° and 180°).

Investigation results have made it possible to determine that usage of reversible stream flow ensures maximum force action on plane surface of the specimen in the investigated range of pressures рвх = 3.5–10.0 MPa and distances from nozzle to the machined surface L = 8–30 mm. In this case maximum action force (irrespective of pressure at input рвх and distance from nozzle to the machined surface L) is observed at stream squeezing ratio λ = 0.063 and this effect is attributed to optimum ratio of cavity diameter D0 and stream diameter dcтр. The obtained results allow reasonably to select pump equipment and efficiently execute technology for cleaning plane surfaces from corrosion with due account of stream squeezing ratio λ which is taken as a criterion.

давлениесилареверсивная струяочисткатехнологиякоррозиярабочая жидкостьзаготовка-препятствиеpressureforcereversible streamcleaningtechnologycorrosionpower fluidspecimenReferencesКачанов, И. В. Теоретические и экспериментальные исследования по определению струйного давления рабочей жидкости на обрабатываемую плоскую поверхность / И. В. Качанов, А. В. Филипчик // Наука и техника. – 2012. – № 1. – С. 79–85.Kachanov, I. V., Filipchik, A. V. (2012) Theoretical and Experimental Investigations on Determination of JetStream Pressure of Power Fluid on The Machined Plane Surface. Nauka i Tekhnika [Science and Technique], 1, 79–85 (in Russian).Устройство для очистки от коррозии плоских стальных поверхностей : пат. 16526 Респ. Беларусь: МПК В 08В 3/00, В63В 59/08 / И. В. Качанов, А. Н. Жук, И. М. Шаталов, В. Н. Шарий, С. О. Мяделец ; дата публ.: 09.08.2012.Kachanov, I. V., Zhuk, A. N., Shatalov, I. M., Shariy, V. N., Miadelets, S. O. (2012) Device for Cleaning Plane Steel Surfaces From Corrosion. Patent Republic of Belarus no. 16526 (in Russian).Банников, И. И. Механизация очистки и окраски подводной части судов / И. И. Банников, Г. Н. Финкель, В. Л. Хейфец. – Л. : Судостроение, 1980. – 116 с.Bannikov, I. I., Finkel, G. N., Kheifets, V. L. (1980) Mechanization of Cleaning and Painting of Ship’s Bottom. Leningrad, Sudostroenie. 116 p. (in Russian).Агасарян, Р. Р. Струйно-абразивная обработка металлов / Р. Р. Агасарян. – Ереван : АрмНИИНТИ, 1990. – 51 с.Agasarian, R. R. (1990) Abrasive jet Machining of Metals. Yerevan: ArmNIINTI. 51 p. (in Russian).Меркулов, В. Н. Перспективные процессы гидрообработки материалов в машиностроении / К. Н. Меркулов. – Киев : УкрНИИНТИ, 1987. – 10 с.Merkulov, V. N. (1987) Prospective Processes of Materials Hydro-Treating in Mechanical Engineering. Kiev, UkrNIINTI. 10 p. (in Russian).Тихомиров, Г. А. Гидрорезание судостроительных материалов / Г. А. Тихомиров. – Л. : Судостроение, 1987. – 164 с.Tikhomirov, G. A. (1987) Hydro-Cutting of Shipbuilding Materials. Leningrad, Sudostroenie. 164 p. (in Russian).Крайко, А. Н. Механика жидкости и газа: избранное / под общ. ред. А. Н. Крайко; ред.-сост. А. Н. Крайко, А. Б. Ватажий, Г. А. Любимов. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 752 с.Kraiko, A. N., Vatazhiy, A. B., Lioubimov, G. A. (2003) Mechanics of Liquid and Gas. Selection. ?oscow, FIZMATLIT. 752 p. (in Russian).Вилькер, Д. С. Лабораторный практикум по гидромеханике / Д. С. Вилькер. – М. : ФИЗМАТГИЗ, 1959. – 351 с.Vilker, D. S. (1959) Laboratory Course on Hydromechanics. ?oscow, FIZMATGIZ. 351 p. (in Russian).Гибсон, А. Гидравлика и ее приложения / А. Гибсон ; пер. с 6-го англ. изд. А. Е. Стратоницкой и С. С. Соколова ; под ред. М. В. Потапова. – М. ; Л. : Госэнергиздат, 1934. – 610 с.Gibson, A. (1923) Hydraulics and its Applications. New York, Van Nostrand Company. 813 p. (Russ. ed.: Gibson, A. (1934). Gidravlika i ee Prilozheniia. ?oscow, Leningrad: State Power Engineering Publishing House. 610 p.)Френкель, Н. З. Гидравлика / Н. З. Френкель. – М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1956. – 456 с.Frenkel, N. Z. (1956) Hydraulics. ?oscow, Leningrad, Gosenergoizdat. 456 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.