WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«*** УДК 53.08 © Аль Умари И.Х.А., Кашапов Н. Ф., Саиткулов В. Г., 2018 РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА В ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ РАЗРЯДА С ...»

ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 2018, Вып. 3

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДОВ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ

***

УДК 53.08

© Аль Умари И.Х.А., Кашапов Н. Ф., Саиткулов В. Г., 2018

РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СОСТОЯНИЯ

ЭЛЕКТРОЛИТА В ПРОЦЕССЕ ГОРЕНИЯ РАЗРЯДА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

ЭЛЕКТРОДОМ

,1,2,3 Аль Умари И.Х.А., Кашапов Н. Ф., Саиткулов В. Г .

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420111, Россия Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева, г .

Казань, 420111, Россия В настоящей статье рассматривается создание ультразвукового метода измерения состояния электролита в процессе горения разряда с электрическим электродом. У традиционных электрохимических, электроэрозионных, электротермических и электромеханических методов электрического воздействия на поверхность металлов есть недостатки. К ним относятся: а) большой расход энергии; б) загрязнение экологии; в) проблема утилизации побочных продуктов; г) сложность получения необходимого профиля поверхности в нужных масштабах. В связи с этим важной является проблема создания и исследования новых энергосберегающих, экологически чистых и экономически выгодных методов .

В настоящий момент в многофазных средах не проводят экспериментальные исследования разряда .

Условия зажигания разряда с электролитическим катодом также не исследованы. Физические процессы на границе раздела плазмы и жидкости не изучены. Отсутствует механизм влияния разряда в парогазовом пузырьке на поверхность металлов. Перечисленные выше причины замедляют создание технологии плазменно-электролитного формирования микрорельефа поверхности .

Цель работы:

– измерить и оптимизировать ультразвуковой сигнал;

– рассчитать спектр частот отраженных колебаний ультразвука от большого количества отражателей (пузырьков электролита);

– разработать математическое моделирование процесса отражения ультразвука от пузырьков электролита .

: ультразвук, электролит, методика, горение, измерение .

Ключевые слова

THE DEVELOPMENT OF ULTRASONIC METHODS OF MEASURING THE

CONDITION OF THE ELECTROLYTE IN THE COMBUSTION PROCESS WITH

AN ELECTRIC DISCHARGE ELECTRODE

,1,2,3 Al Umari I.H.A., Kashapov N. F., Saitkulov V. G .

Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, 420111, Russia Kazan national research technical University named after A. N. Tupolev, Kazan, 420111, Russia This article discusses the process of developing an ultrasonic method of measuring the state of the electrolyte in the process of burning dis

–  –  –

the surface of steels, such as electrochemical, electro-erosion, electro-thermal and electro-mechanical have their drawbacks. Namely, high energy consumption, environmental pollution, the problem of recycling by-products, the difficulty of obtaining the required surface profile to a certain extent. In this regard, there is an acute issue of the development and research of new energy-saving, environmentally friendly and cost-effective methods of impact on the surface .

At the moment there are no systematic experimental studies of discharge in multiphase media. Not the conditions for the ignition of the discharge with an electrolytic cathode. Not studied physical processes on the boundary of the plasma and the liquid. There is no mechanism of the effect of discharge in the vapor-gas bubble on the surface of metals. All the above reasons delay the development of technology of plasma-electrolyte formation of the surface microrelief .





The aim of the work is to measure and optimize the ultrasonic signal and calculate the frequency spectrum of reflected ultrasonic vibrations from a large number of reflectors (electrolyte bubbles), as well as the development of mathematical modeling of the process of reflection of ultrasound from the electrolyte bubbles .

: ultrasound, technique, electrolyte, combustion, measurement .

Keywords DOI: 10.17238/issn2226-8812.2018.3.62-67 Технологий обработки материалов множество, и одним из современных методов обработки поверхности металлов является плазменно-электролитный процесс. Он осуществляется подачей напряжения на электроды, помещенные в раствор электролита. В итоге вокруг активного электрода можно увидеть горение парогазового разряда. Особенностью этого разряда является то, что горит он между жидким и твердым электродом. Анод или катод может быть активным электродом. В процессе горения разряда на катоде происходит процесс очистки и полировки изделия, подвергаемого обработке. Помимо этого, в определенных условиях можно наносить покрытия. В случае с анодным процессом на «вентильных» металлах происходит анодное оксидирование вместе с горением микродуг. Этот процесс называется микродуговое оксидирование. На металлах, которые не обладают «вентильным эффектом», можно наблюдать эрозионное разрушение металла и его анодное растворение [5, c. 245] .

В настоящее время нет систематических экспериментальных исследований разряда в многофазных средах. Не исследованы условия зажигания разряда с электролитическим катодом. Не изучены физические процессы на границе раздела плазмы и жидкости. Отсутствует механизм влияния разряда в парогазовом пузырьке на поверхность металлов. Перечисленные выше причины замедляют разработку технологии плазменно-электролитного формирования микрорельефа поверхности .

Так как пузырьки в электролите сферической формы, расчет зависимости амплитуды сигнала от ее объема проводится с использованием теории отражения ультразвука от сферы, что описано в работе Ермолова «Теория и практика ультразвукового контроля» [4, c. 480-485] .

Расстояние между приемником и дефектом, вид дефекта (сфера, отверстие, имеющее сферическое дно, отверстие с плоским дном, плоскость, боковое отверстие цилиндрической формы), заполнение дефекта (воздух или другой газ) влияют на амплитуду отражения сигнала ультразвука от дефекта. Они оказывают большее влияние на силу отражения амплитуды сигнала .

Расчет амплитуд эхосигналов для отражения от сферы или отверстия со сферическим дном диаметром d проводится следующим образом:

= (1)

–  –  –

ентом затухания ультразвука. Показатель степени имеет цифру 2, так как ультразвук проходит до отражателя и обратно. Формулы актуальны в том случае, если диаметры диска, сферы или цилиндра больше, чем половина длины волны. Если они меньше ее половины, то амплитуда отражения с уменьшением диаметра, как правило, при дифракционном огибании дефекта волнами будет убывать быстрее. Учитывая это, считается, что дефекты, которые меньше длины волны, сложно выявить. Для отражения от отверстия с плоским дном или отверстия, имеющего сферическое дно, формулы остаются актуальными, даже если их диаметры меньше, чем длина волны, так как боковые стенки являются препятствием огибанию [2, c. 56] .

Работа ультразвуковых анализаторов основана на излучении колебаний ультразвука в электролите с пузырьками и твердыми частицами, которые имеют различные физико-химические свойства, и приеме импульсов ультразвука, отраженных от них. Определение характера отражения колебаний ультразвука от отражателей, которые обладают такими свойствами, дает возможность формулировать основные параметры приемо-передающего блока, создавать алгоритм обработки отраженного сигнала, что позволяет получать данные о массовом содержании. Существенно отраженные колебания можно будет наблюдать, если размер отражателя соизмерим с длиной волны и больше [7, c. 256] .

Из ультразвуковой дефектоскопии каждая точка в сфере считается вторичным излучателем ультразвука. Так как пузырек в электролите обладает сферическим типом дефекта, то ультразву

–  –  –

25, 8 = (5) 0 .

В процессе излучения ультразвукового зондирующего сигнала, представляющего собой непрерывную синусоиду, и приеме отраженных от пузырьков импульсов, следует устранить наведенный сигнал на приемном преобразователе .

На практике это сделать невозможно. Один из способов решения данной проблемы – возбуждение сигналом импульса передающего преобразователя. Отраженные импульсы следует принимать через некоторое время, исходя из того, что в момент времени их прихода амплитуда наведенного сигнала от зондирующего импульса будет очень мала. Предлагаем реализовать этот сигнал как произведение единичной функции, синусоиды и экспоненты [1]. При этом использован

–  –  –

Чтобы реализовать ультразвуковой контроль, был рассмотрен вариант с применением более низких частот, при котором наблюдается несущественное затухание ультразвука в воде на рассто

–  –  –

С другой стороны, если частота ультразвука будет слишком низкой, то показатель амплитуды отраженного сигнала приблизится к нулю .

Попробуем рассмотреть приставленную установку (рис. 1) .

–  –  –

В нее входит: источник тока 1, электролитическая ванна 2, электродная система 3, осциллограф 4, добавочное сопротивление 5, вольтметр 6, амперметра 7, термопары 8. При помощи источника питания 1 осуществляется подача регулируемого постоянного напряжения на электродную систему 3 по токоподводам. Глубину погружения анода в раствор электролита контролировали электродной системой. Используя осциллограф 4, осуществлялся контроль формы подаваемого напряжения и тока. Напряжение и ток разряда измеряли вольтметром и амперметром .

1. Нагрев электролита, циркулирующего через зону разряда, начинался после зажигания разряда. Спустя 30 с нагрева изменение температуры прекращается и наступает тепловое рав

–  –  –

2. Измерения начинались через 40 с после зажигания разряда. В лабораторную литровую колбу для сбора воды опускался сливной шланг. Термометр, который показывает температуру воды в реальном времени, омывался стекающей водой. При помощи секундомера фиксировали время начала и завершения отбора воды. Определение точного объема воды, которая собралась в колбе, осуществлялось при помощи мерного лабораторного цилиндра, его емкость 0,25

–  –  –

3. Значение напряжения, тока разряда, показания термометра, секундомера, которые были получены при этих параметрах разряда, количество собранной воды фиксировали в рабочем журнале. Чтобы усреднить полученные значения, калориметрические измерения для каждого значения мощности разряда 10 раз повторяли калориметрические измерения .

Таким образом, ультрозвуковой метод дает возможность повысить точность измерения, оперативно получить результаты, обеспечивая при этом полностью автоматизированный процесс, который отличается такой особенностью, как работа на относительно не высоких частотах, при которых ультразвук в воде затухает достаточно медленно [3]. В данном случае этому способствует новый алгоритм цифровой обработки сигнала и использование высокоэффективного акустическо

–  –  –

Список литературы

1. Багаутдинова Л.Н., Гайсин Ф.М. Многоканальный разряд в проводящей жидкости при атмосферном давлении // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 1. С. 135-138 .

2. Дзюба С.А. Основы магнитного резонанса. Новосибирск: Новосибирский госуниверситет, 2009. Ч. I:

Спектры магнитного резонанса. 108 с .

3. Кашапов Р.Н. О влиянии коэффициента пульсации напряжения на плазменно-электролитный процесс // Сборник статей II Республиканской научно-технической конференции «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий», Казань. 2011. С. 175-183 .

4. Кеоун Дж. Электронное моделирование в OrCAD. М.: ДМК Пресс, 2010. 628 с .

5. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. Санкт-Петербург: «Свен», 2011 .

305 с .

6. Решетов А.А. Неразрушающий контроль и техническая диагностика энергетических объектов. Чебоксары: Чувашский университет, 2010. 470 с .

7. Шестеркин А.Н. Система моделирования и исследования радиоэлектронных устройств Multisim 10. М.:

ДМК Пресс, 2012. 360 с .

References

1. Bagautdinova L.N., Gaisin F.M. Mnogokanal’nyj razryad v provodyashchej zhidkosti pri atmosfernom Thermophysics of high temdavlenii. [Multichannel discharge in a conducting liquid at atmospheric pressure] .

peratures, 2010, vol. 48, no. 1, pp. 135-138. (In Russian) Osnovy magnitnogo rezonansa. CH. I: Spektry magnitnogo rezonansa. [Fundamentals of magnetic

2. Dzyuba S.A .

resonance. Part I: magnetic resonance Spectra]. Novosibirsk, Novosibirsk St. Univ. Publ., 2009. 108 p. (In Russian)

–  –  –

Ul’trazvukovaya defektoskopiya v ehnergomashinostroenii. [Ultrasonic inspection in engineering.]

5. Kretov E.F .

St.Peterburg, «Sven» Publ., 2011. 305 p. (In Russian)

–  –  –

Авторы Аль Умари Ияд Хамид Абид, аспирант, кафедра технической физики и энергетики, Инженерный институт, Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, 16А, г .

Казань, 420111, Россия .

E-mail: alumari1986@mail.ru Кашапов Наил Фаикович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технической физики и энергетики, Инженерный институт, Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, 16А, г. Казань, 420111, Россия .

–  –  –

Саиткулов Владимир Гельманович, д.т.н., профессор кафедры конструирования и технологии производства электронных средств, Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций, Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева, ул. Карла Маркса, 31/7, г. Казань, 420111, Россия .

E-mail: saitkulov.kipmea@kstu-kai.ru

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Аль Умари И.Х.А., Кашапов Н. Ф., Саиткулов В. Г. Разработка ультразвукового метода измерения состояния электролита в процессе горения разряда с электрическим электродом // Пространство, время и фундаментальные взаимодействия. 2018. № 3. C. 62—67 .

Authors

–  –  –

nical physics and energy, Engineering Institute, Kazan (Volga region) Federal University, Kremlevskaya str., 16A, Kazan, 420111, Russia .

E-mail: Nail.kashapov@kpfu.ru

–  –  –

electronic means, Institute of radio electronics and telecommunications, Kazan national research technical University named after A. N. Tupolev, Karl Marx Street, 31/7, Kazan, 420111, Russia .

E-mail: saitkulov.kipmea@kstu-kai.ru

Please cite this article in English as:

Al Umari I.H.A., Kashapov N. F., Saitkulov V. G. The development of ultrasonic methods of measuring the condition of the electrolyte in the combustion process with an electric discharge electrode. Space,




Похожие работы:

«ОП-СМК-ОП.2-2017 ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА стр. 1 из 21 ОГБПОУ УТЖТ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ЕН.01. ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ЕН.01. ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА математический и общий естественнонаучный учебный цикл образовательной программы с...»

«ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "РОССИЙСКИЕ СЕТИ" СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ПАО "РОССЕТИ" СТО 34.01-4.1-008-2018 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ...»

«АРОНОВ ГЕОРГИЙ ЗАЛМАНОВИЧ ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И ДОСТУПНОСТИ УСЛУГ СФЕРЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ НА ОСНОВЕ МУНИЦИПАЛЬНО-ЧАСТНОГО ПАРТНЁРСТВА Специальность 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплек...»

«Разработка и производство приборов и систем неразрушающего контроля СОДЕРЖАНИЕ 1. Общие указания: 2 1.1. Назначение и область применения прибора 2 1.2. Рабочие условия эксплуатации прибора 2 2. Технические характеристики 2 3. Комплектность 4 4. Маркировка, тара и упаковка 5 5. Устройство, принцип действия, органы...»

«Учредитель Новосибирский государственный технический университет Главный редактор А.Г. Вострецов, д-р техн. наук, проф., засл. деятель науки РФ, НГТУ, г. Новосибирск Заместитель главного редактора В.И. Денисов, д-р техн....»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ТЕРМОМЕТРЫ ЖИДКОСТНЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ ОБЩ ИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОСТ 2 7 5 4 4 8 7 Издание официальное Е Цена 5 коп. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва смета на строительство УДК 536.513:006.354 Группа П21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ТЕРМОМЕТРЫ ЖИДКОСТНЫЕ СТЕКЛЯННЫЕ ГОСТ Общие...»

«Министерство путей сообщения Российской Федерации Департамент кадров и учебных заведений САМАРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Кафедра автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению курсового проекта по дисциплине “Автома...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.