ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет всасываемого прямоугольным отсосом воздушного потока, обтекающего цилиндр (отсос от вальцетокарного станка) из "Аэродинамические основы аспирации " ПО] для поля скоростей воздуха вблизи вращающегося в вязкой жидкости цилиндра. Причем в [П1] показано, что воздушный поток, движение которого инициирует этот вращающийся цилиндр, потенциален. Накладывая этот поток на поток воздуха, всасываемый местным отсосом, получили искомое поле скоростей и изучали в нем движение пылевых частиц. Однако при этом не учитывалось влияние как самого цилиндра (при таком подходе он оказывается проницаемым), так и других элементов технологического оборудования. [c.526] В статье в рамках модели плоского потенциального течения жидкости излагается метод определения поля скоростей воздуха у местных отсосов при произвольной геометрии границ области движения воздуха, в спектре действия которых могут находиться вращающиеся цилиндрические детали. [c.526] Пусть область течения жидкости ограничена контуром S, на котором задана нормальная составляющая скорости воздуха v (х). Внутри области находится непроницаемый, вращающийся с линейной скоростью v цилиндр радиуса г. Вообще говоря, таких вращающихся цилиндров может быть сколько угодно, однако для упрощения сути излагаемого метода полагаем, что цилиндр один. Поместим в центр цилиндра линейный вихрь с циркуляцией Г = 2пг - v. Для определения скорости воздуха в рассматриваемой области разместим на границе области источники (стоки) неизвестной заранее интенсивности gS. [c.526] Рассмотрим в качестве примера течение воздуха вблизи щелевого отсоса шириной 0,2 м, в спектре действия которого находится вращающийся против часовой стрелки со скоростью 1 м/с цилиндр радиусом 1 м (рис.2.26). Соответственно вихрь, расположенный в центре цилиндра, имеет циркуляцию Г = 2т1. Расстояние от оси цилиндра до отсоса - 1,5 м. Параметры такого течения близки к схеме аспирации вальцетокарного станка при отсосе воздуха из стружкоприемного канала. [c.527] Граница течения разбивалась на ПО прямолинейных отрезков. Окружность дискретизирована равномерно 40 отрезками. Всасывающее отверстие и непроницаемая часть станины разбиты неравномерно. У краев отсоса более чаще, чем вблизи центра. Закономерность следующая 0,001/, где / = 1,2,4,8. до тех пор, пока конец граничного элемента не пересечет середину отрезка. Часть этого граничного элемента отсекается, за его крайнюю точку принимается середина разбиваемого отрезка. Аналогично разбивается отрезок с другого конца. Закон разбиения лучей, задающих станину, такой же 0,001/, где / = 1,2,4,8. до тех пор, пока крайние точки не удалятся от центра отсоса на расстояние более 50 калибров (калибр - ширина отсоса). [c.527] По построенным траекториям пылевых частиц (рис.2.27), образуюш,ихся в месте соприкосновения резца с обрабатываемой деталью, видно, что сложнее уловить пылевые частицы мелких фракций. Это согласуется с экспериментальными данными [109]. Крупные фракции пылевых частиц достигают пылеприемника за счет инерции. Мелкие же фракции транспортируются отсасываемым воздушным потоком. Траектории их близки к линиям тока (рис.2.27 б), и улавливаются они лишь через значительный промежуток времени либо оседают на элементах технологического оборудования. Поэтому скорость в отсосе и соответственно необходимый объем аспирации предлагается выбирать из условия отсутствия циркуляционной области течения воздуха вокруг цилиндра (рис.2.26 д). [c.529] При расчете траекторий пылевых частиц начальная скорость их вылета из зоны резания считалась нулевой, что вполне приемлемо для рассматриваемого диапазона крупности частиц и скорости резания. Как показал численный эксперимент, начальная скорость пылевых частиц быстро затухает и не оказывает существенного влияния на их полет. Для крупнодисперсных частиц влияние начальной скорости их вылета может оказаться значительным. [c.529] При выборе необходимых объемов аспирации для разных технологических процессов резания следует учесть направление движения стружки и пыли от резца. Как известно [106], указанное направление зависит от физикохимических свойств обрабатываемого материала, характера обработки, режима резания, геометрических параметров режущего инструмента. Располагая данными о направлении и скорости движения пылевых частиц и стружки, их размере, плотности, коэффициенте лобового сопротивления 106,108,110], корректируя уравнение движения (2.34) и задавая соответствующие начальные условия для полета пыли и стружки, можно изложенный метод применять для определения необходимых объемов аспирации от различных токарных, сверлильных, шлифовальных, фрезеровальных, деревообрабатывающих и других станков с вращающимися цилиндрическими деталями. [c.529] Пусть по границе S области течения А непрерывно распределены источники (стоки) с интенсивностью ( ), где - произвольная точка S. В каждой точке границы интенсивность ( ) может иметь разную величину, причем это распределение должно удовлетворять граничным значениям для скорости. [c.531] Заметим, что в данном интеграле - переменная интегрирования. [c.531] Таким образом, основные этапы расчета скорости воздуха следующие. [c.533] Все треугольные элементы должны быть пронумерованы. Например, г г , Г2, г у, 8 ( , 82,81), tl, t2, ) - координаты вершин -го треугольника. [c.533] Так как гх - радиус-вектор точки х в ЛДСК, то по формуле (2.52) определяют координаты точки х в этой системе координат. [c.536] Определим скорость движения воздуха на оси потока, стекающего к прямоугольному всасывающему отверстию размером 2Ах2В, встроенному в плоскую безграничную стенку. Скорость отсоса полагаем одинаковой и равной щ=1 по всему всасывающему прямоугольнику, у которого стороны А = I м, В =0,5 м. [c.541] Из расчета осевой скорости (табл. 2.4) видно, что уже при Л = 16 имеется достаточно хорошее совпадение полученных результатов. [c.541] Пусть воздух перемещается к прямоугольному отверстию размером 400 X 300 мм (при средней скорости в отверстии щ = ш с), встроенному в плоскую безграничную стенку. В спектре всасывания прямоугольника находится цилиндр радиуса К, ось которого проектируется на ось симметрии прямоугольника (вдоль длинной его стороны). Расстояние от оси цилиндра до плоскости всасывания 670 мм (рис.2.31). [c.542] Описанная область течения соответствует модели вальцетокарного станка типа 1А-825 в предположении, что станина плоская, бесконечная. Отсос воздуха осуществляется от стружкоприемного канала (на рис.2.31 это прямоугольник). Все остальные детали станка, кроме валка (цилиндра), не учитываются. Необходимо определить поле скоростей обтекания валка воздушным потоком, отсасываемым из стружкоприемника. [c.542] Дискретизация границы области течения осуществлялась набором 296 плоских треугольников. Наиболее часто разбита область всасывания и область, прилегающая к ней (рис.2.32). [c.542] Вычислены величины скорости воздуха по поверхности цилиндра (на расстоянии 5 мм, 55 мм, 105 мм) для различных сечений (х = О мм, х = 200 мм, X = 400 мм) и радиусов валка R = 300 мм, R = 375 мм, R = 450 мм, R = 525 мм). Расчет производился начиная с угла ф = О, который соответствует нижней точке цилиндра, до ф = ti (верхняя точка) с шагом ti /100. [c.542] Из графического представления результатов расчета (рис.2.34 - 2.36) видно, что, независимо от сечения х, величины скорости при ф Т1 / 2 больше при увеличении радиуса валка. В зоне резания (ф = л / 2) зависимость обратная, хотя разница между величинами скорости небольшая. В верхней части валка (Ф 71 / 2) скорости практически не зависят от радиуса валка. [c.542] Вернуться к основной статье