К оценке степени дробления стружек

In order to analyze chip crushing rate it is proposed to use a sieve analysis and methods of mathematical statistics which are applied in powder metallurgy, peat and coal industries and other branches. Estimation in fluctuation of chip size, stability of its crushing under various cutting conditions, materials and changes of machining conditions have been investigated on the basis of chip fractional composition. Distribution curves and histograms show dominant size of chips. The sieve analysis of chip crushing rate has been applied in deep drilling of steel and grey cast iron.Для анализа степени дробления стружек предлагается использовать ситовой анализ и методы математической статистики, которые применяются в порошковой металлургии, торфяной, угольной промышленности м других отраслях. По фракционному составу стружки выполнена оценка колебаний размеров стружек, стабильность ее дробления при различных режимах резания, материалах и изменении условий обработки. Кривые распределения и гистограммы показывают доминирующий размер стружек. Ситовой анализ степени дробления стружек был применен при глубоком сверлении сталей и серого чугуна

Оптимизация процесса очистки сточных вод постов мойки автотракторной техники по энергетическим затратам

The paper considers a process pertaining to purification of oily effluents while using electrocoagulation, electro-flotation and an electromagnetic hydro-cyclone, implemented with the help of a laboratory unit (Patent of the Republic of Belarus for the invention No 21229). The investigations have been carried out with the purpose to optimize specific energy consumption for the process of cleaning fuel and lubricants effluents. The following investigation methods have been applied – a literature review, a comparative analysis, an experiment execution, a mathematical modeling. Content of oil products in wastewater before and after treatment has been evaluated in the analytical laboratory of the Belarusian State Agrarian Technical University in accordance with standard methods. Purification of the oily effluents has been made with the help of a laboratory unit while using electroflotocoagulation method with removal of floated sludge in an electromagnetic hydrocyclone. This cleaning method makes it possible to increase a degree of water disinfection, provides a closed water supply, rational use of water resources, reduction of harmful effects of pollutants on the environment. An experimental design technique has been worked out and a three-level Box – Behnken design has been implemented in the paper. The problem concerning optimization of the purification process on energy costs has been solved without worsening the required concentration indices of petroleum products in water after treatment . Mathematical models have been obtained and optimal purification modes have been determined at the lowest specific energy costs and with sufficiently high degree of purification. Significance of regression coefficients has been estimated by Student criterion. It has been established that while using the proposed unit it is possible to obtain a degree of wastewater purification at automotive equipment washing stations with its performance G = 0.7 l/s, current density j = 150 A/m2. The degree of purification, determined by ratio of pollutant concentrations before and after purification, is up to 99.9 %. The results can be used in implementation of microprocessor control of cleaning mode while taking an initial concentration of pollution, unit capability, current density of an electroflotocoagulator as control action factors.Рассмотрен процесс очистки нефтесодержащих стоков с применением электрокоагуляции, электрофлотации и электромагнитного гидроциклона, реализованный на лабораторной установке (патент Республики Беларусь на изобретение № 21229). Исследования проводились с целью оптимизации удельных энергозатрат процесса очистки стоков от топливно-смазочных веществ. Методами исследования являлись обзор литературы, сравнительный анализ, эксперимент, математическое моделирование. Содержание нефтепродуктов в сточных водах до и после очистки оценивалось в аналитической лаборатории Белорусского государственного аграрного технического университета по стандартным методикам. Выполнена очистка нефтесодержащих стоков на лабораторной установке с помощью метода электрофлотокоагуляции с удалением всплывшего шлама в электромагнитном гидроциклоне. Данный способ очистки позволяет повысить степень обеззараживания воды, обеспечивает замкнутое водоснабжение, рациональное использование водных ресурсов, снижение вредного воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду. Проведено планирование эксперимента. Реализован трехуровневый план Бокса – Бенкена. Решена задача оптимизации процесса очистки по энергетическим затратам, не ухудшая требуемых показателей концентрации нефтепродуктов в воде после очистки. Получены математические модели и определены оптимальные режимы очистки при наименьших удельных энергетических затратах и достаточно высокой степени очистки. Значимость коэффициентов регрессии оценивалась по критерию Стьюдента. Установлено, что на предложенной установке степень очистки стоков постов мойки автотракторной техники можно достичь при ее производительности G = 0,7 л/с, плотности тока j = 150 А/м2. Степень очистки, определяемая отношением концентраций загрязнителя до и после очистки, составляет 99,9 %. Результаты могут быть использованы при реализации микропроцессорного управления режимом очистки, приняв в качестве управляющего воздействия такие факторы, как исходная концентрация загрязнений, производительность установки, плотность тока электрофлотокоагулятора

Оптимизация технологических факторов магнитно-электрического упрочнения

In order to determine the optimal values of technological factors for electromagnetic hardening process (EMHP), an experimental study of the process of applying ferromagnetic Fe – 2 % V powder coating on 30ХГС (GOST 4543- 71) steel parts was conducted. The process productivity and coating continuity were selected as the target parameters for the EMHP optimization. By applying the experimental design method, based on 5-factor central composite rotatable uniform plan, we have created stochastic models, expressed in regression functions of the second order. It has been determined that the magnetic induction value in the working gap is the most significant technological factor, affecting both target parameters. With the increasing induction magnitude the process productivity and the coating continuity increase non-linearly until the maximum limit value, which was attributed to the forming of current-conductive chains in the working gap, that have varying electrical conductivity and different directions relative to the lines of magnetic field forces. In order to determine the optimal EMHP mode we have solved the problems of finding maximums for greatest productivity and coating continuity within the constraints of the studied factor range. The discovered EMHP-modes, optimal for each separate parameter, coincide only in the value of the magnetic induction and the discharge density. The optimal values for the other control factors belong to different areas of factor range for different optimization parameters. To determine the EMHP modes, balanced against the both parameters, the problem of multicriteria optimization was solved. The obtained solution reveals that the density of discharge currents produces the biggest impact on the process productivity and the coating continuity within the balanced modes. At the same time the high continuity of the coating is achieved by the supplementing increase of peripheral speed of the processed workpiece, which leads to evener distribution of the intensively supplied mass of the ferromagnetic powder on the treated surface. The recommended technological modes of EMHP have been determined, based on the generalized optimality criteria.. С целью определения оптимальных значений технологических факторов магнитно-электрического упрочнения (МЭУ) выполнено экспериментальное исследование процесса нанесения покрытия из ферромагнитного порошка Fe – 2 % V на детали из стали 30ХГС (ГОСТ 4543-71). В качестве параметров оптимизации МЭУ приняты производительность процесса и сплошность покрытия. Методом планирования экспериментов на основе 5-факторного центрального композиционного ротатабельного униформ-плана получены стохастические модели в виде регрессионных уравнений второго порядка. Установлено, что технологическим фактором, наиболее влияющим на оба параметра, является величина магнитной индукции в рабочем зазоре. С ее возрастанием производительность процесса и сплошность покрытия увеличиваются нелинейно до предельного максимального значения, что объяснено механизмом формирования в рабочем зазоре токопроводящих цепочек с различной электрической проводимостью и различным направлением относительно магнитных силовых линий. Для определения оптимального режима МЭУ решены задачи поиска максимумов наибольшей производительности и сплошности покрытия в границах исследованного факторного пространства. Найденные оптимальные по каждому отдельному параметру режимы МЭУ совпадают только по величине магнитной индукции и плотности разрядного тока. Оптимальные значения остальных управляющих факторов лежат в разных областях факторного пространства для разных параметров оптимизации. Для поиска компромиссных по обоим критериям режимов МЭУ решена задача многокритериальной оптимизации. Полученное решение указывает, что наибольшее влияние на производительность процесса и сплошность покрытия в области компромиссных режимов оказывает плотность разрядного тока. При этом высокая сплошность покрытия достигается при одновременном увеличении плотности разрядного тока и окружной скорости обрабатываемой детали, что способствует более равномерному распределению интенсивно наносимой массы ферромагнитного порошка на обрабатываемую поверхность. Определены предпочтительные технологические режимы процесса МЭУ по обобщенному критерию оптимальности

Влияние свойств рабочей технологической среды на шероховатость поверхности и производительность при магнитно-абразивной обработке

The results of experimental studies of the surface roughness parameters of ball bearing treadmills made of steel SHX-15 and the performance of the magnetic abrasive treatment process depending on the properties of the components of the working process medium are presented. The research used methods of mathematical modeling of the technological process of magnetic abrasive processing, subsequent analysis of the obtained multivariate regression equations to identify the most significant technological factors according to the criteria of their interaction and relative influence on surface roughness and processing performance. The relative total contribution to the change in the roughness of the treated surface (Ra, microns) and processing performance (ΔG, mg/min) was established: single control technological factors affect 29,1 % and 48,2 %, respectively; interacting control technological factors 46.8 % and 45.9 %, respectively. The controlling technological factors in descending order of the degree of influence by generalized significance are arranged in the sequence: hydrogen pH, gradient of magnetic induction B (T/mm), microhardness of abrasive HV (GPa), coolant viscosity γ (cSt), processing time t (s) and magnetic permeability µ (mH/m). The interpretation of the physical mechanisms of interaction of controlling technological factors is given. The obtained results of a quantitative assessment of the relative total contribution of single control technological factors can be used in assigning modes of magnetic abrasive treatment of bearing rings, and their interaction – in studies of the synergism of the parameters of the working technological environment, which allows obtaining a much greater effect than using each parameter separately.Приведены результаты экспериментальных исследований параметров шероховатости поверхностей беговых дорожек шариковых подшипников из стали ШХ-15 и производительности процесса магнитно-абразивной обработки в зависимости от свойств компонентов рабочей технологической среды. При исследованиях использовали методы математического моделирования технологического процесса магнитно-абразивной обработки, последующего анализа полученных многофакторных уравнений регрессии для выявления наиболее значимых технологических факторов по критериям их взаимодействия и относительного влияния на шероховатость поверхности и производительность обработки. Установлен относительный суммарный вклад в изменение шероховатости обработанной поверхности (Ra, мкм) и производительности обработки (ΔG, мг/мин): одиночных управляющих технологических факторов 29,1 % и 48,2 % соответственно; взаимодействующих управляющих технологических факторов 46,8 % и 45,9 % соответственно. Управляющие технологические факторы в порядке убывания степени влияния по обобщенной значимости располагаются в последовательности: водородный показатель pH, градиент магнитной индукции B (Тл/мм), микротвердость абразива HV (ГПа), вязкость СОЖ γ (сСт), время обработки t (с) и магнитная проницаемость µ (мкГн/м). Приведено толкование физических механизмов взаимодействия управляющих технологических факторов. Полученные результаты количественной оценки относительного суммарного вклада одиночных управляющих технологических факторов могут быть использованы при назначении режимов магнитно-абразивной обработки колец подшипников, а их (факторов) взаимодействия – в исследованиях синергизма параметров рабочей технологической среды, что позволяет получить значительно больший эффект, чем использование каждого параметра в отдельности

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

An optimization of magnetic-abrasive finishing process for radial cylindrical surfaces has been performed. The optimization relies on stochastic models derived from statistical analysis of experimental data obtained by applying experimental design techniques. Dependencies of surface roughness and specific material removal rate from technological modes described by regression models in the form of 3rd-degree polynomial functions have been studied. Complex relationships and interdependencies between technological modes of magnetic-abrasive finishing process for radial cylindrical surfaces of ball-bearing races have been discovered and explained. As the result of the multi-criteria optimization, such parameters of technological modes have been identified, that ensure greater specific material removal rate within the targeted surface roughness tolerances. Решена задача оптимизации процесса магнитно-абразивной обработки радиусных цилиндрических поверхностей на основе стохастических моделей, построенных по результатам статистического анализа экспериментальных данных, полученных методами математического планирования экспериментов. Изучены зависимости шероховатости обработанной поверхности и удельного массового съема от технологических факторов, описанные регрессионными моделями в виде полиномов третьего порядка. Выявлено и объяснено сложное взаимодействие и взаимовлияние технологических факторов магнитно-абразивной обработки радиусных цилиндрических поверхностей колец шарикоподшипников. По результатам многокритериальной оптимизации определены значения технологических режимов, обеспечивающих повышение удельного массового съема при ограничениях на допустимую шероховатость поверхности.

ДЕФОРМАЦИОННОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРЕН МИКРОСТРУКТУРЫ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВЗРЫВОМ

Dependence of grain size of alloyed high-strength steels of austenitic, bainitic, maraging classes on temperature and degree of deformation at non-stationary intensive plastic deformation by explosion has been studied. A model which enables to calculate dispergating limit value considering dependence of coefficient of grain-boundary diffusion on degree of deformation and temperature is constructed. The results of calculations by the offered formula and their comparing to experimental data show satisfactory coincidence. A rejection is 3–5%. It is set that the intensive growing shallow under the action of high-speed flowage the explosion of alloyed high-strength steels takes place at the degrees of deformation 20–30%. Increase of degree of deformation to 30–40% does not cause the change of size of grain. At deformations more than 40–50% the accumulated flowage causes additional local warming-up of material and development of recrystallizational processes, sizes of grain increase as a result. At deformations higher 50–60% appearances of cracks in materials is possible.Изучена зависимость размера зерна легированных высокопрочных сталей аустенитного, бейнитного, мартенситностареющего классов от температуры и степени деформации при нестационарной интенсивной пластической деформации взрывом. Построена модель, позволяющая рассчитать величину предела диспергирования и учитывающаязависимость коэффициента зернограничной диффузии от степени деформации и температуры. Результаты расчетов по предложенной формуле и их сравнение с экспериментальными данными показывают удовлетворительное совпадение. Отклонение составляет 3-5%. Установлено, что интенсивное измельчение под действием высокоскоростной пластической деформации взрывом высокопрочных сталей происходит при степенях деформации 20-30%. Увеличение степени деформации до 30-40% не приводит к изменению размера зерна. При деформациях более 40-50% накопленная пластическая деформация, вызывающая дополнительный локальный разогрев материала, обусловливает развитие рекристаллизационных процессов, в результате чего размеры зерна увеличиваются. При деформациях выше 50-60% в материалах возможно появление трещин

Estimation of Chip Crushing Rate

In order to analyze chip crushing rate it is proposed to use a sieve analysis and methods of mathematical statistics which are applied in powder metallurgy, peat and coal industries and other branches. Estimation in fluctuation of chip size, stability of its crushing under various cutting conditions, materials and changes of machining conditions have been investigated on the basis of chip fractional composition. Distribution curves and histograms show dominant size of chips. The sieve analysis of chip crushing rate has been applied in deep drilling of steel and grey cast iron

Optimization of Wastewater Treatment Process on Energy Costs at Truck and Tractor Washing Posts

The paper considers a process pertaining to purification of oily effluents while using electrocoagulation, electro-flotation and an electromagnetic hydro-cyclone, implemented with the help of a laboratory unit (Patent of the Republic of Belarus for the invention No 21229). The investigations have been carried out with the purpose to optimize specific energy consumption for the process of cleaning fuel and lubricants effluents. The following investigation methods have been applied – a literature review, a comparative analysis, an experiment execution, a mathematical modeling. Content of oil products in wastewater before and after treatment has been evaluated in the analytical laboratory of the Belarusian State Agrarian Technical University in accordance with standard methods. Purification of the oily effluents has been made with the help of a laboratory unit while using electroflotocoagulation method with removal of floated sludge in an electromagnetic hydrocyclone. This cleaning method makes it possible to increase a degree of water disinfection, provides a closed water supply, rational use of water resources, reduction of harmful effects of pollutants on the environment. An experimental design technique has been worked out and a three-level Box – Behnken design has been implemented in the paper. The problem concerning optimization of the purification process on energy costs has been solved without worsening the required concentration indices of petroleum products in water after treatment . Mathematical models have been obtained and optimal purification modes have been determined at the lowest specific energy costs and with sufficiently high degree of purification. Significance of regression coefficients has been estimated by Student criterion. It has been established that while using the proposed unit it is possible to obtain a degree of wastewater purification at automotive equipment washing stations with its performance G = 0.7 l/s, current density j = 150 A/m2. The degree of purification, determined by ratio of pollutant concentrations before and after purification, is up to 99.9 %. The results can be used in implementation of microprocessor control of cleaning mode while taking an initial concentration of pollution, unit capability, current density of an electroflotocoagulator as control action factors

Rectification of cast through foam-ceramic filters is an effective method of metal quality improvement

The article presents comparative analysis of various classes of sponge permeable materials according to their structural, hydrodynamic, physicomechanical and filter characteristics. It is shown that foam-ceramic filters are most effective for rectification of metal alloys of nonmetal lie inclusions