Высокая точность изготовления деталей

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 46Следующая ⇒

В технике часто требуются детали, обработанные с высокой точностью. При использовании электротехнологий, точность обработки в пределах единиц микрометров является вполне достижимой. В то же время при механической обработке такая точность достигается с трудом.

Высокая производительность и экономическая эффективность

В некоторых технологических операциях обычные способы механической обработки достигают своих предельных возможностей. В то же время, применение электротехнологий позволяет получить высокие показатели. Например, при обработке твердых и хрупких материалов трудоемкость и длительность значительно меньше, чем при механической обработке. Электротехнологии позволяют значительно увеличить плотность энергии, вводимой в зону обработки. При этом не требуется пропорционального увеличения затрат на оборудование, оснастку и инструмент.

Возможность частичной или полной механизации и автоматизации процессов обработки

Позволяет сократить обслуживающий персонал, повысить производительность.

Улучшение условий труда

Проведение операций без применения значительных физических усилий приводит к меньшей степени усталости оператора. Квалификация оператора может быть ниже по сравнению с обычной механической обработкой. Квалификация наладчика оборудования и программиста должна быть значительно выше.

К недостаткам электротехнологий можно отнести:

- высокая энергоемкость процессов, которая проявляется при изготовлении деталей простой конфигурации и формы,

- необходимость применения специального оборудования.

Современное состояние и перспективы электротехнологий

Методы электротехнологии тем выгоднее применять, чем сложнее форма обрабатываемой детали, чем тверже материал и труднее дается обработке резанием, чем выше специальные требования предъявляются к детали или изделию.

Производственная деятельность человека и его быт стремительно насыщаются электротехнологическими установками. Это обусловлено не только ростом потребности в них, но и в немалой степени сокращением природных запасов и повышением стоимости углеводородного топлива, необходимостью принятия кардинальных мер по охране окружающей среды, созданию безотходных технологий.

Совершенствование электротехнологии связано и взаимно обусловлено необходимостью создания материалов, обладающих новыми свойствами: более высокими прочностью, термостойкостью, устойчивостью к агрессивному действию химических реакций, и имеющих высокие электроизоляционные свойства и низкую теплопроводность. Были получены высококачественные проводниковые и полупроводниковые материалы и изделия из не использовавшегося ранее сырья или отходов производств, работающих по старой технологии. Современные успехи большинства отраслей промышленности и науки достигнуты благодаря применению электротехнологических процессов.

Большинство электротехнологических процессов (в первую очередь, электротермических) является весьма энергоемким, это привело к тому, что эти процессы превратились в один из существенных потребителей электроэнергии. Рост потребления электроэнергии электротехнологическими процессами существенно опережает рост ее общепромышленного потребления. Нет сомнения, что и в дальнейшем опережающий рост электротехнологий сохранится, так как техника будущего - это новые материалы, особо прочные и жароупорные изделия, требующие точной качественной обработки, а их можно получить лишь с помощью электротехнологических процессов.

Технологические процессы, связанные с преобразованием электрической энергии в тепловую и ее использованием, объединяют термином «электротермия».

Тема 2. Энергетические основы электротехнологий

Характеристики электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (ЭМП) – одна из форм существования материи, характеризующаяся совокупностью взаимосвязанных и взаимно обуславливающих электрического и магнитных полей.

Распространение электромагнитного поля сопровождается электромагнитной энергией, представляющей собой сумму энергий электрического и магнитного полей. Изменениям электрического и магнитного полей сопутствует превращение электрической энергии в магнитную и магнитной в электрическую.

Электромагнитное поле может существовать (проявляться) в различных формах: электрического поля, магнитного поля, электромагнитных волн, электрического тока и других электрических и магнитных явлений. Каждая из этих форм поля несет соответствующую ей энергию: электростатическую, магнитную, электромагнитную, электродинамическую и др. Набольшее применение получила электродинамическая, или электрическая, энергия - энергия электрического тока.

Каждый из видов энергии электромагнитного поля имеет определенные технологические свойства – способность поглощаться в вещественных средах и превращаться в тепловую, механическую, химическую или биологическую энергию.

Известно, что всё разнообразие форм и проявлений электричества подчиняется общим законам электромагнитного поля, описываемым системой уравнений Максвелла. Полная система уравнений Максвелла представляет собой математическую модель поля, из которой однозначно вытекают все его свойства, энергетические характеристики и возможные превращения.

Для переменного электромагнитного поля в неподвижной однородной и изотропной среде полная система уравнений имеет вид:

= ;

rot =- ;

;

; (2.1)

;

div ;

div ,

где: - напряженность магнитного поля, А/м; - плотность полного тока, А/м²;

- напряженность электрического поля, В/м; - магнитная индукция. Тл;

τ - время, с; γ - удельная электрическая проводимость, См/м;

- электрическая индукция, Кл/м²; ρ - объемная плотность свободных электрических зарядов, Кл/м³; - скорость движения свободных зарядов, м/с;

- абсолютная диэлектрическая проницаемость вещества, Ф/м;

абсолютная магнитная проницаемость вещества, Гн/м.

Основное проявление электромагнитного поля в вещественных средах – электрический ток. Плотность полного тока включает:

- плотность тока проводимости

(2.2)

пропорционального напряженности электрического поля;

- плотность тока электрического смещения

(2.3)

пропорционального скорости изменения напряженности ;

- плотность тока переноса зарядов в разреженном газе:

=ρ· (2.4)

пропорционального скорости движения зарядов.

Уравнения, записанные для мгновенных значений векторов, - основные уравнения электромагнитного поля. Для изотропных сред при синусоидально изменяющихся во времени векторах и первое (без учета _пер) и второе уравнения Максвелла можно представить в комплексной форме:

rot =γ· (2.5)

rot (2.6)

Уравнение (2.5) представляет собой обобщенный закон полного тока в дифференциальной форме, устанавливающий одну из важнейших связей между электрическими и магнитными явлениями: протекание в среде тока (проводимости, смещения или переноса) вызывает в ней магнитное поле (rot ). Уравнение (2.6) выражает в дифференциальной форме закон электромагнитной индукции Фарадея - Максвелла: изменение магнитного поля во времени ( возбуждает в среде электрическое поле (rot ). Уравнение (2.2) представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Основными параметрами электромагнитного поля служат векторы напряженности электрического и магнитного полей. Электрическое и магнитное поля - две взаимно связанные и взаимно обуславливающие составляющие единого электромагнитного поля. Каждое из них характеризуется своей энергией, значение которой зависит не только от параметров поля, но и от электрофизических свойств среды.

Движение энергии в электромагнитном поле характеризуется вектором Пойнтинга

(2.7)

представляющим собой поток энергии, ВА/м², переносимой электромагнитными волнами за единицу времени через единичную поверхность, перпендикулярную направлению движения энергии. Направление вектора перпендикулярно векторам и и совпадает с направлением движения энергии (распространения электромагнитных волн).

Энергия, поступающая в единицу времени в некоторый объем V, ограниченный поверхностью А,

Знак минус перед интегралом означает, что поток энергии направлен внутрь тела навстречу нормали к элементарной поверхности тела dА. В целом поток энергии - величина положительная, так как скалярное произведение [ ] < 0.

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 120; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!