Материал: Инновационные технологии и оборудование. Межвузовский сборник научных трудов. Пачевский В.М
R ПН |
1,73 |
p . |
(7) |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
С учетом (6) и (7), выражение (5) принимает вид
|
|
TП |
0,1448 |
|
NТ |
|
qdП a |
. |
(8) |
||
|
|
|
|
|
|
R |
П Н |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тепловая мощность дуги определяется как |
|
||||||||||
|
|
|
NТ |
П I |
, |
|
|
(9) |
|||
где |
П |
- КПД |
плазмотрона; |
|
I |
- ток |
плазмотрона, А; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- напряжение дуги плазмотрона, В.
КПД плазменной горелки можно вычислить с использованием следующей аналитической зависимости /10/:
|
|
|
|
|
Cp QП |
|
1 |
exp |
|
|
d Д a П lД |
|
, |
|
(10) |
|||||||||||
|
|
П |
d д a П U |
|
|
Cp QП |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
где U - напряжение источника питания, В; |
Cp |
- теплоемкость |
||||||||||||||||||||||||
плазмообразующего |
|
газа |
|
|
|
Дж /(кг |
град) ; |
QП |
- |
расход |
||||||||||||||||
плазмообразующего газа, кг/с; |
|
|
dД - |
|
диаметр дугового |
канала |
||||||||||||||||||||
плазмотрона, м; |
a П - коэффициент полной теплоотдачи от плазмы к |
|||||||||||||||||||||||||
каналу, Вт /(м2 |
град) |
; l |
Д |
- длина дуги, м. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объединяя (8) |
и (9) и приравнивая (8) к значению |
T0 для |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
оптимального тока плазмотрона, получаем |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
П Н |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
I |
|
6,91 |
|
|
П |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
(11) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
qdП a |
|
|
|
|
|
||||
При нагреве частицы порошка в потоке плазмы условие ее |
||||||||||||||||||||||||||
полного проплавления имеет вид /11/: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
T |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
d2 |
Т2 |
|
C2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Г |
Г |
L |
|
|
|
|
|
|
• |
ПЛ |
|
|
L |
, |
|
|
|
(12) |
|||
|
|
|
|
|
V |
|
min |
|
|
|
4Nu2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где VГ |
- скорость плазмообразующего |
газа, м/с; |
TГ - |
|||||||||||||||||||||||
температура плазмы, град; |
|
|
|
Г |
- коэффициент |
теплопроводности |
||||||||||||||||||||
газа, Вт /(м град) ; |
Г |
-коэффициент динамической вязкости газа, |
||||||||||||||||||||||||
Па с ; |
CL - теплоемкость наплавляемого материала, |
Дж /(кг |
град) ; |
|||||||||||||||||||||||
Lmin - |
наименьшая длина траектории частицы порошка, за время |
|||||||||||||||||||||||||
108
прохождения которой последняя расплавится, м; Nu - критерий Нуссельта /6/:
|
|
Nu |
a p d |
П |
, |
(13) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
где a |
p |
- коэффициент теплоотдачи газа, Вт /(м2 |
град) . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Используя (12), получаем уравнение для расчета оптимального значения дистанции наплавки L
|
|
|
|
1 |
|
|
d П Т |
ПЛ СL |
2 |
|
|
|
|
||
|
L |
|
|
|
VГ |
|
. |
|
(14) |
||||||
|
4 |
|
|
Nu |
Г Т |
|
|
Г |
|
||||||
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
||||
Температура плазмообразующего газа определяется в |
|||||||||||||||
соответствии с зависимостью /10/: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
TГ |
|
|
I |
|
1 |
exp |
|
|
d Д a |
П l |
Д |
. |
(15) |
||
|
|
d Д a П |
|
|
|
Cp QП |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Алгоритм практического применения приведенных выше зависимостей оптимальных значений технологических параметров процесса ПНПМ состоит из следующих этапов:
1) расчет параметра толщины покрытия;
0 |
по формуле (3) в зависимости от |
|
ОСТ |
||
|
2)расчет параметра TП0 по формуле (4);
3)определение КПД плазменной горелки с использованием уравнения (10);
4)расчет оптимального значения тока плазмотрона по формуле (11);
5)расчет температуры плазмообразующего газа с использованием уравнения (15);
6)определение оптимального значения дистанции наплавки по формуле (14).
Литература:
1.Хартман К. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Пер. с нем. / Под ред. к.
т. н. Э.К. Лецкого. М.: Мир, 1977. 552 с.
2.Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.
3.Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981. 192 с.
109
4.Журавлев Г.И., Кирш М. К методике определения термоупругих напряжений в покрытиях. / Кн. Защитные высокотемпературные покрытия. Л., 1972. с. 315 - 321.
5.Никитин М.Д., Кулик А.Я., Захаров Н.И. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизеля. Л.: Машиностроение, 1977. 168 с.
6. Нанесение покрытий плазмой / В.В. Кудинов, П.Ю. Пекшев, В.Е. Белащенко и др. М.: Наука, 1990. 408 с.
7.Николаев А.В. / Кн. Плазменные процессы в металлургии
итехнологии неорганических материалов. М.: Наука, 1973. С. 20 - 32.
8.Александров А.В., Потапов В.Д., Державин В.П. Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 1995. 560 с.
9.Ляхович Л.С. Текстура и остаточные напряжения в боридных покрытиях // Физико-химическая механика материалов.
1973. № 3. С. 18 - 22.
10.Костиков В.И., Шестерин Ю.А. Плазменные покрытия. М.: Металлургия, 1978. 160 с.
11.Юшков В.И., Борисов Ю.С., Гершензон С.М. // ФХОМ. 1975. № 4. С. 20 - 22.
Получено: 15.12.2003 |
Воронежский государственный |
|
технический университет |
РАЗДЕЛ 3. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 681.2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Муранов В.А, Селезнева Т.А.
При построении автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) в рамках автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) обе системы должны быть, прежде всего, адекватно описаны. При
110
этом должны быть построены полные и непротиворечивые их функциональные и информационные модели. АСУП относится к категории наиболее сложных информационных систем (ИС). Опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако часто проектирование ИС выполняется в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.
Более того, ручная разработка обычно порождала следующие проблемы:
неадекватная спецификация требований; 
неспособность обнаруживать ошибки в проектных
решениях; |
|
|
|
низкое |
качество |
документации, |
снижающее |
эксплуатационные качества;
затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования и другие.
С появлением программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASEтехнологию создания и сопровождения ИС ситуация изменилась. Отметим, что в настоящее время термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в широком смысле. Первоначальное значение термина CASE ограничивалось вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО). Но в настоящее время оно приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы.
111
CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.
Автоматизация самого процесса разработки тем более необходима, что современные крупные проекты АСУП характеризуются, как правило, следующими особенностями:
сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования;
отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;
функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;
разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.
Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования CASE составляют основу проекта любой ИС, в том числе и АСУП, частью которой является АСТПП. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ.
Технология проектирования определяется как совокупность многих подсистем, которые связаны основными составляющими, в том числе есть три таких:
применение пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования;
112