WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЕФРЕМОВА Татьяна Александровна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в машиностроении)

05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной

техники и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор

Власов Вячеслав Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Иващенко Владимир Андреевич;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Добряков Владимир Анатольевич.

Ведущее предприятие:

ЗАО «НПК прецизионного

оборудования», г.Саратов

Защита состоится __25 июня 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, СГТУ, корп.1, ауд.319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан «…»_мая______ 2008г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.А.Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизация производственных процессов является на сегодняшний день основным фактором в повышении качественных показателей производства, увеличении производительности труда, интенсификации и рентабельности производства. Повышение качества продукции в машиностроении неразрывно связано с ростом эффективности металлообработки. Качество обработки металлов в немалой степени зависит от применяемого смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС). Повысить эффективность СОТС можно несколькими способами: подбором оптимального состава; активацией СОТС внешним энергетическим воздействием; применением специальных методов подачи СОТС (под давлением, распылением, через каналы в теле инструмента), улучшением степени очистки от механических примесей. Анализ литературных источников показал, что актуальным при повышении эффективности СОТС является способ, объединяющий в себе активацию, подбор оптимального состава и особый метод подачи СОТС в технологический процесс производства деталей машин.

Как известно, СОТС представляют собой эмульсии прямого или обратного типов. Одним из перспективных методов приготовления эмульсий является метод с использованием электрогидродинамического воздействия на смешиваемые компоненты. Анализируя возможности повышения эффективности СОТС при обработке металлов, в трудах Л.В. Худобина сделаны выводы о целесообразности автоматизации процесса приготовления СОТС. При этом следует обеспечить контроль технологического процесса приготовления эмульсий и совместить способ активации СОТС при помощи электроимпульсного разряда, точное дозирование компонент СОТС в процессе приготовления, требуемую дисперсность полученной смеси. Достичь результативности повышения функциональных, эксплуатационных действий и активации СОТС можно созданием автоматизированной технологической установки на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия (ЭГПИД). Установка позволяет приготавливать эмульсии с требуемой концентрацией дисперсной фазы, что обеспечивает оптимальный состав СОТС, требуемой дисперсности, что увеличивает качественные показатели СОТС, без применения каких-либо поверхностно-активных веществ (ПАВ), что повышает экологичность СОТС. Процесс приготовления СОТС при помощи импульсных разрядов способствует их электрической активации, что повышает ее эффективность СОТС.

Цель работы. Автоматизация процесса приготовления двухфазных эмульсий, обеспечиваемая разработанной автоматизированной технологической установкой на базе электрогидравлического преобразователя импульсного действия как исполнительного устрой­ства.

Задачи исследования.

- Автоматизация процесса приготовления эмульсий на базе электрогидравлического преобразователя взрывного действия;

- Разработка математической модели электрогидравлического устройства для приготовления эмульсий;

- Экспериментальное исследование макетных образцов для подтверждения теоретических результатов;

- Синтез системы автоматического управления приготовления двухфазных эмульсий с использованием электрогидравлического устройства взрывного действия.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов: теории автоматического управления, теории гидродинамики жидкостей, теории систем с распределенными параметрами, теории взрывных процессов в жидкостях. Экспериментальные исследования макетов проведены на экспериментальном стенде с помощью программно-аппаратного комплекса, а также с использованием методов планирования экспериментов, математической статистики.

Научная новизна работы.

1. Обоснован метод построения САУ технологическим процессом приготовления эмульсий, базирующийся на использовании электрогидравлического преобразователя импульсного действия (ЭГПИД) в малогабаритной технологической установке для приготовления эффективных СОТС, в основе которого лежит контроль амплитуды импульсов, точной концен­трации смешиваемых компонентов, требуемой дисперсности полученной смеси.

2. Разработана физическая модель ЭГПИД, обоснованная системой уравнений электрогидродинамики, с применением методов аналитического моделирования для исследования электростатических и гидродинамических процессов, обусловливающих работу ЭГПИД в составе САУ технологическим процессом.

3. Получена математическая модель динамических процессов

ЭГПИД с распределенными параметрами, в виде зависимости скорости жидкости в кювете устройства. Идентифицирована передаточная функция, используемая при синтезе САУ.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Создание автоматизированной технологической установки и экспериментального образца электрогидравлического преобразователя импульсного действия (заявка на патент № 2007118786), которые рекомендованы к внедрению на ряде предприятий. Электрогидравлический преобразователь импульсного действия рекомендован к внедрению на ОАО «Волжский дизель им. Маминых», г.Балаково (цех механообработки №8) в качестве устройства для приготовления эталонных СОТС. Система автоматического контроля за приготовлением двухфазных эмульсий на базе ЭГПИД рекомендована к внедрению на ООО «Балаковские минеральные удобрения», г.Балаково (цех фосфорных удобрений); на ООО «Электросервис», г.Балаково для приготовления топлива к дизельным генераторам автономного питания; на ООО «Коксохим Электромонтаж», г.Москва в качестве системы контроля диэлектрической проницаемости маслонаполненных кабелей; на ЗАО «Здоровье», г.Москва, для производства лекарственных форм о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения. Результаты работы использованы в плановых госбюджетных научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2003-2007 гг. Работа выполнена в соответствии с грантом № 2109р/3991 Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и грантом Президента Российской Федерации № НШ-2064.2003.8. для ведущих научных школ РФ. Результаты работы также представлены и в настоящий момент доступны на сайте международного семинара «Франко-Российская технологическая сеть и ее возможности для установления Российско-Французского технологического сотрудничества» СГТУ, г. Саратов.

Апробация результатов исследований. Научные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня: Международных: VII, VIII «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей» (Санкт-Петербург, 2003, 2006 гг.); VIII, IX «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт-Петербург, 2004, 2005 гг.); VII «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004 г.); Всероссийских: VIII «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2004 г.); «Технологии Интернет – на службу обществу» (Саратов, 2005г.); VII, VIII «Векторная энергетика в технических, биологических и социальных системах» (Балаково, 2004 – 2007 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит 165 страниц, включая 53 рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы из 113 наименований, 10 приложений.

Положения, выносимые на защиту:

1) Система автоматического управления и контроля технологического процесса приготовления двухфазных эмульсий на базе ЭГПИД;

2) Идентификация статических характеристик, конструктивных и режимных параметров ЭГПИД на основе теоретических исследований устройства;

3) Математическая модель динамических процессов ЭГПИД как системы с распределенными параметрами;

4) Метод комплексной оценки устройств для приготовления эмульсий;

5) Результаты экспериментальных исследований ЭГПИД при приготовлении двухфазных эмульсий;

6) Результаты практического использования ЭГПИД как элемента САУ.

ОСНОВНОЕ CОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность, положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ средств и методов автоматизации технологического процесса приготовления эмульсий для машиностроения. В работах Л.В. Худобина, А.П. Бабичева, В.Н. Латышева, Е.М. Булыжева, В.М. Шумячера проведены исследования физико-химических, эксплуатационных свойств СОТС, технологии их приготовления. Сделаны выводы о целесообразности повышения эффективности применения СОТС и создании автоматизированной технологической установки по производству СОТС. Проведен обзор технологий с применением эмульсий. Определены требования, предъявляемые к эмульсиям в различных областях промышленности. Проведена классификация способов приготовления эмульсий, в результате определены достоинства и недостатки существующих методов эмульгирования жидкостей. Отмечена недостаточная изученность электрического метода приготовления эмульсий, разработан комплексный критерий оценки устройств для приготовления эмульсий, выполнена постановка задачи исследований.

Особый интерес в области машиностроения, а именно в процессе металлообработки, представляют СОТС. Оказывая не­посредственное влияние на качество обрабатываемой поверхности, стойкость инструмента и производительность труда, СОТС осуществляют охлаждающее, сма­зочное, моющее, режущее и пластифицирующее действия. Изучая работы исследователей СОТС, определены основные критерии оценки технологической эффективности СОТС при обработке металлов. Определено, что при повышении эффективности обработки металлов основными критериями являются: состав и способ подачи СОТС. Проведены классификации СОТС для технологического процесса обработки металлов и активирующих воздействий на СОТС для увеличения их эффективности, а также изучены технологии приготовления СОТС. Получено, что для повышения эффективности СОТС наиболее перспективным является способ электрической активации путем импульсного высоковольтного разряда в жидкости и увеличении дисперсности СОТС, что позволяет повысить их стабильность, технологическую эффективность, сократить время приготовления СОТС. Существующие на сегодняшний день установки по приготовлению СОТС основаны на механическом, гидродинамическом, ультразвуковом способе эмульгирования.

Процесс приготовления эмульсии включает в себя различные явления, происходящие в жидкости, которые зависят от свойств жидкости и параметров диспергирования. Способы приготовления эмульсий также различны. При разработке классификации способов приготовления эмульсий классификационным признаком является способ воздействия на дисперсную среду. Выявлено четыре основных способа приготовления эмульсии: механический, гидродинамический, электрический и акустический. Электрические методы эмульгирования в настоящее время нахо­дятся в стадии развития и совершенствования. Они имеют ряд оче­видных преимуществ, из которых главное - высокая монодисперс­ность получаемых эмульсий. Все вышеперечисленные методы относятся к промышленным (механический, гидродинамический, ультразвуковой), они позволяют получать эмульсии с концентрацией 1, 5, 10 % и размерами частиц дисперсной фазы от 1 до 10 мкм. Электрическими методами в настоящее время получают эмульсию только в лабораторных условиях, так, например известна работа Н.Н. Фоминой БИТТУ (филиал) СГТУ. Многие физико-химиче­ские свойства эмульсий зависят от размеров частиц и степени дисперсности. Невозможность контроля этих свойств в процессе эмульгирования серьезно тормозит развитие в этой области. Поэтому электрические методы заслуживают серьезного внимания, особенно для исследовательских целей. Эти методы позволяют также получать эмульсии обоих типов с меньшей концентрацией эмульгатора, чем посредством других методов.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»