Geum.ru

6. Машиностроение

Вид материалаДокументы
Шифр гранта Т00-6.5-673 Публикации
Исследование процессов управляемого термораскалывания листового стекла излучением твердотельного лазера
Влияние интенсивности вихревого движения заряда на локальный теплообмен в цилиндре быстроходного дизеля
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Шифр гранта Т00-6.5-673

Публикации


1. Любимов В.В., Иванов А.В. Осаждение упрочняющих покрытий на поверхности отверстий деталей машин // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - "Технология - 2001" // Труды международной дистанционной научно-технической конференции. Орел, 1 августа - 10 сентября 2001 г. - Орел: ОрелГТУ, 2001. - С. 147-149.

2. Любимов В.В., Иванов А.В. Осаждение ионно-плазменных покрытий на поверхности деталей машин с затрудненным доступом для плазменного потока // Современная электротехнология в промышленности центра России. // Труды IV региональной научно-технической конференции. Тула, 15 ноября 2001 г. - Тула: ТулГУ, 2001. - С. 94-98.

3. Любимов В.В., Иванов А.В. Моделирование процесса осаждения упрочняющих покрытий на поверхности отверстий деталей машин // Современные электрохимические технологии в машиностроении // Сборник статей III международного научно-практического семинара. Иваново, 25-26 октября 2001 г. - Иваново: ИГХТУ, 2001.- С. 44-45.

4. Любимов В.В., Иванов А.В. Напряжения в многослойных ионно-плазменных покрытиях на поверхностях деталей с затрудненным доступом // Современная электротехнология в машиностроении // Труды Международной научно-технической конференции. Тула, 4-5 июня 2002 г. - С.247-256.

5. Любимов В.В., Иванов А.В. Методика формирования ионно-плазменных покрытий на поверхностях деталей машин с затрудненным доступом для плазменного потока // Современная электротехнология в промышленности центра России. // Труды V региональной научно-технической конференции. - Тула: ТулГУ, 2002.- С.103-106.

6. Иванов А.В. Моделирование процесса осаждения покрытий методом КИБ на поверхности деталей с затрудненным доступом // Известия ТулГУ. Серия "Электрофизикохимические воздействия на материалы". - Тула, ТулГУ. - 2002.- С.71-80.


ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОРАСКАЛЫВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА ИЗЛУЧЕНИЕМ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА

Руководитель НИР: Шиганов И.Н.

МГТУ им.Н.Э.Баумана

Цель работы - решение задачи теории разрушения стекла, с последующим анализом, на основе критерия разрушения, поведения трещины на стадии зарождения, стабильного роста и выхода на край пластины. Изучались тепловые и силовые поля, возникающие в стеклянной пластине в процессе воздействия лазерного излучения, создаваемого твердотельным лазером с излучением на длине волны 1,06 мкм, с последующей разработкой метода управляемого термораскалывания стекла.

Создана расчётная методика, по которой определены температурные поля и поля напряжений в объёме стекла при поглощении им лазерного излучения с длиной волны 1,06 мкм.

Определён механизм управляемого термо­раскалывания листового силикатного стекла лазерным излучением на длине волны 1,06 мкм, связанный с созданием в стеклянном листе термо­напряжённого состояния, при котором происходит зарождение и контролируемое развитие трещины, разделяющей его по заданному контуру.

Установлено, что при нагреве стеклянной пластины лучом АИГ:Nd—лазера по всей её толщине возникают продольные sxx и поперечные syy термонапряжения, причём в области нагрева syy являются сжимающими, а вне её — растягивающими. Посредством именно поперечных напряжений и осуществляется процесс управ­ляемого термораскалывания.

Теоретически и экспериментально установлено, что зарождение разделяющей трещины происхо­дит на краевом дефекте стеклянной пластины, который находится в поле действия поперечных растягивающих термонапряжений в тот момент, когда растягивающие напряжения в его вершине превысят критическое значение. Расчёты и эксперименты позволили определить оптимальные режимы обработки, это мощности лазерного луча до 400 Вт и при диаметре пятна нагрева (2,7÷3 мм). При таких параметрах имеют место наилуч­шие показатели производительности процесса и точности разделе­ния флоат-стекла.

На основе теоретических представлений и экспериментов предложен метод, обеспечивающий 100%-ную зарождаемость трещины и позволяющий предотвратить её искривление на началь­ном этапе процесса термораскалывания, суть которого заключа­ется в предварительном создании искусственного дефекта необхо­димого размера на краю пластины в том месте, откуда предпола­гается начинать процесс разделения. Предложен способ нанесения краевого дефекта размером 200÷300 мкм путём вжигания частиц подложки в стекло лазерным импульсом длительностью 0,4÷1,5 мс с энергией 2 Дж.

Экспериментально определена связь между величиной откло­нения трещины от заданной линии разделения Δт и шириной отде­ляемой части образца. Установлено, что Δт имеет минимальные значения в случае разделения образца пополам и при отделении квадрата, сторона которого меньше ширины остальной части. Разработан метод компенсации Δт, заключающийся в охлаждении более узкой из разделяемых частей вертикальным потоком воздуха, с отставанием от луча на 20÷40 мм и смещением от линии разделения на 5÷20 мм. Данный метод позволяет получать детали с точностью не хуже ±0,5 мм.

Разработанный метод управляемого термораскалывания листового стекла излучением твердотельного АИГ:Nd-лазера, позволяет получать детали из стекла толщиной до 10 мм любой конфигурации с достаточно высокой точностью.

Шифр гранта Т00-6.5-780

Публикации

1. Шепелев Г.В., Шиганов И.Н., Малов И.Е. Раскрой листового стекла лучом твердотельного лазера // Сварочное производство. - 2000. - №6. - С.12-1

Подраздел 6.7. Турбостроение, двигателестроение, химическое и нефтяное машиностроение



ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ЗАРЯДА НА ЛОКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ЦИЛИНДРЕ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ

Руководитель НИР: Кавтарадзе Р.З.

МГТУ им. Н.Э. Баумана

В поршневых двигателях, особенно в быстроходных дизелях, используются закрученные потоки газа в целях интенсификации процессов смесеобразования и сгорания, однако вопрос о влиянии интенсивности вихря на локальный теплообмен практически не исследован;

Исследуется технология адиабатизации пограничного слоя вихревого потока над плоскостью с произвольным распределением окружной скорости по радиусу. В качестве основного используются уравнения Навье-Стокса;

Экспериментальные исследования подтверждают снижение величины плотности теплового потока, что позволяет рассматривать вихревой поток как средство тепловой защиты поверхностей теплообмена;

Установлено, что вихревое движение рабочего тела, наряду с интенсификацией смесеобразования и сгорания, обладает эффектом внутренней адиабатизации, снижающим потери теплоты от рабочего тела в стенки камеры сгорания. Это позволяет: 1. По новому трактовать роль осевого цилиндрического вихря как теплоизолятора камеры сгорания и как фактора, улучшающего индикаторные показатели поршневого двигателя; 2. Использовать осевой цилиндрический вихрь как основу новой технологии создания рабочего процесса с минимальными тепловыми потерями.

Определены профили скорости, при которых происходить полная или частичная адиабатизация.

Показано, что этот эффект не связан с расслоением термодинамической температуры по радиусу вихревого потока, с термической стратификации или с каким ни будь другим известным эффектом, и может трактоваться как эффект самонастраивающейся тепловой завесы, интенсивность которой тем выше, чем больше окружная скорость потока.

Получены термические граничные условия в виде нестационарных тепловых потоков в зависимости от интенсивности вихревого движения заряда. Впервые в теории двигателей определены профили тангенциальных скоростей, приводящие к блокированию теплообмена.

Практическое значение этого научного результата заключается в том, что при обеспечении соответствующих профилей скорости усиление закрутки потока не ограничено теплонапряженным состоянием поршня и головки цилиндра. Определены условия управления теплообменом в цилиндре и теплонапряженным состоянием деталей существующих и перспективных транспортных дизелей.

Результаты исследования используются при чтении спецкурса “Нестационарный теплообмен в поршневых двигателях” для студентов VI курса МГТУ им. Н.Э. Баумана.