2016 год, №1

Содержание выпуска
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СКОРОСТНОГО ГОРЯЧЕГО ВЫДАВЛИВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕРЖНЕВОГО ИНСТРУМЕНТА
КАЧАНОВ И.В., ШАРИЙ В.Н., ВЛАСОВ В.В.
Стр. 3 — 8
Процессы скоростного формоизменения, особенно скоростного горячего выдавливания, создают эффективные условия для обработки малопластичных и труднодеформируемых материалов, широко используемых в инструментальном производстве. В связи с тем что высокоскоростная штамповка обеспечивает получение точных заготовок с повышенными механическими свойствами, она может быть использована как технологический процесс изготовления стержневых деталей штамповой оснастки, работающих в условиях повышенных нагрузок и износа. Целью данной работы являлись экспериментальные исследования возможности получения биметаллического стержневого инструмента, основой которого служат конструкционные стали, а рабочую часть выполняют из высоколегированных инструментальных сталей с экономией последних до 90 %. Разработаны схема нагружения и геометрия сопрягаемых поверхностей составной заготовки. Отработана экспериментальная технология получения биметаллических стержневых деталей штамповой оснастки при деформировании со скоростью ν д = 70-80 м/с и температуре составной заготовки Т = (1150 ± 20) ºС, с формированием соединения при совместном пластическом течении на поверхности контакта двух частей заготовки с удалением поверхностных оксидных пленок. Исследованы микроструктуры полученных скоростным горячим выдавливанием биметаллических соединений для композиций на основе конструкционной и высоколегированных сталей, подтверждено их высокое качество. Установлены зависимости распределения микротвердости в направлении от плоскости контакта двух сталей в зоне соединения, характеризуемые минимальным значением микротвердости на стыке полученного соединения. Наличие более пластичной области в плоскости контакта способствует снижению остаточных напряжений вследствие их релаксации в этой области и повышению прочности соединения.
ВЫБОР СПОСОБА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ИВАНОВ В.П.
Стр. 9 — 17
Даны определения процесса и способа восстановления деталей с анализом известных методов их выбора. Определены геометрические параметры и эксплуатационные свойства, которые должны быть обеспечены при восстановлении деталей. Усовершенствован выбор способа восстановления детали, позволяющий синтезировать оптимальный процесс этого восстановления по критерию расхода производственных ресурсов с учетом ограничений по качеству, производительности и безопасности. Обоснованы мероприятия, удовлетворяющие установленным ограничениям. Указана направленность технических решений, обеспечивающих полное использование остаточной долговечности деталей ремонтного фонда за счет применения без пропусков всех ремонтных размеров заготовок с уточнением их значений, равномерного снятия припуска при обработке заготовок резанием при оптимальном базировании, использования процессов нанесения покрытий только в технически обоснованных случаях, применения правки с термическим фиксированием ее результатов или всесторонним сжатием деформируемых элементов. Предложено ограничить число капитальных ремонтов агрегатов вместе с восстановлением базовых и основных деталей двумя ремонтами за весь их срок службы. Число наплавок шеек валов необходимо ограничить одной наплавкой в течение жизненного цикла детали с целью сохранения их длины в установленных пределах. Рекомендовано расширение области применения объемного пластического деформирования материала в виде термопластической раздачи или обжатия ремонтных заготовок класса «тела вращения с отверстиями», обеспечивающего припуск на обработку наружных и внутренних поверхностей под номинальные размеры без нанесения покрытий. Установлена структура материала покрытия с мелкодисперсными включениями карбидов или нитридов металлов и преимущественной ориентацией структурных составляющих перпендикулярно восстанавливаемой поверхности под влиянием отвода теплоты, которая в результате поверхностного пластического деформирования ориентирует оси волокон тангенциально в направлении относительного скольжения. Это препятствует росту усталостных радиально ориентированных трещин.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РОТАЦИОННЫХ НАКЛОНЯЮЩИХСЯ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
РОВИН С.Л.
Стр. 18 — 28
Ротационные наклоняющиеся печи - новый тип топливных печей, обеспечивающих наиболее эффективный нагрев и переработку (рециклинг) полидисперсных материалов. В статье изложены результаты исследования тепловой работы ротационной наклоняющейся печи, движения материалов и газового неизотермического потока при вращении печи. Исследования выполнены на физической и компьютерной имитационных моделях, а также в реальных производственных условиях на опытно-промышленной установке. Результаты исследований послужили основанием для разработки рекомендаций по расчету и конструированию печей и использованы при проектировании ротационной наклоняющейся печи для нагрева и плавки чугунной стружки, восстановительной плавки стальной прокатной окалины, переплавки отходов алюминия, плавки свинца из отходов аккумуляторного лома. Печи имеют высокий термический КПД (~50 %), технологическую гибкость, высокую удельную производительность и рентабельность. Апробированные технические решения при рециклинге черных и цветных металлов расширяют применение ротационной наклоняющейся печи в литейном и металлургическом производстве в качестве основного технологического агрегата при создании рентабельного малотоннажного рециклинга образующихся на предприятиях металлоотходов, открывают перспективу организации в Беларуси собственного производства высококачественных шихтовых материалов взамен импорта первичных металлов, позволяют решить важную экологическую задачу ликвидации многотонных отвалов металлосодержащих отходов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАКТОРА
ЖДАНОВИЧ Ч.И., КАЛИНИН Н.В.
Стр. 29 — 36
Разработана методика для выбора числа передач и передаточных отношений передач механической части трансмиссии для колесного трактора с электромеханической трансмиссией, содержащей тяговый асинхронный электродвигатель с частотным управлением. Предлагается определить передаточное отношение исходя из: обеспечения зависимости момента на колесах от скорости движения трактора, наилучшим образом подходящей для тяги, в том числе и на участке перехода с одной передачи на другую; обеспечения номинального режима работы электродвигателя для всех операций трактора, на которых он работает продолжительное время; обеспечения минимально возможного количества передач; полной реализации мощности двигателя внутреннего сгорания на колесах трактора на предельном режиме работы электродвигателя. Поскольку характеристика асинхронного электродвигателя с частотным регулированием содержит различные участки, которые в зависимости от условий движения могут быть полностью или частично использованы, число передач определяется в процессе нахождения передаточных отношений, а не заранее. Момент на колесах трактора с электромеханической трансмиссией может быть ограничен: по сцеплению колес с опорной поверхностью, по максимальной мощности двигателя внутреннего сгорания, которая может передаваться на колеса, и моментом, развиваемым тяговым электродвигателем. Для всех операций трактора, на которых он работает продолжительное время, предлагается не превышать номинальный режим работы тягового электродвигателя, поскольку длительная работа при значительном превышении номинального режима работы асинхронного электродвигателя приведет к низкой эффективности и высоким потерям мощности, большому выделению теплоты и как следствие к необходимости разрабатывать более сложную систему охлаждения электродвигателя. Для работы в непродолжительных режимах может быть обоснованным превышение номинального момента электродвигателя, чтобы не выбирать более мощный электродвигатель или не делать дополнительную передачу в коробке.
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОБУСА ПУТЕМ ИНТЕГРИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСКОЙ И ТРАНСМИССИЕЙ
МИХАЙЛОВ В.В., СНИТКОВ А.Г., ЛЯХОВ С.В.
Стр. 37 — 45
Выполнены полунатурные испытания активной пневматической подвески туристического автобуса массой 18 т с системой автоматической стабилизации кузова мобильной машины и обратной связью по кинематическому параметру при его комплектации автоматической гидромеханической передачей при разгоне, переключениях или торможении на дороге, заданной случайными неровностями. Проведено компьютерное моделирование динамических структур в комбинации с виртуальными приборами и реальными объектами (HIL - Hardware-in-the-Loop Simulation). В процессе исследования использовали персональные компьютеры, программное обеспечение, программируемый логический контроллер, генератор частоты, электромагнитный клапан. Предлагается оригинальный способ повышения эксплуатационных свойств, основанный на интегрированном управлении подвеской и автоматической гидромеханической трансмиссией. Математическая модель включает системы автоматической трансмиссии, подвески и модуль генерации случайных дорожных неровностей. Эта модель была положена в основу полунатурного лабораторного стенда с промышленно выпускаемым контроллером, другими компонентами автоматических систем и штатных органов управления. Наиболее эффективным способом стабилизации кузова считается управление подвеской по параметру угловой скорости вертикального поворота продольной оси автомобиля с точкой поворота в центре масс. Разработанные алгоритм и система стабилизации по угловой скорости поворота продольной оси кузова позволили улучшить динамику автобуса при переключениях передач и снизить расход топлива при трогании и разгоне. Одновременно при торможении такая система уменьшает амплитуду колебаний отдельных параметров более чем в два раза.
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ СПЛАВОВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
ДЬЯЧЕНКО О.В., КАРДАПОЛОВА М.А., МАРКЕВИЧ Н.Ю.
Стр. 46 — 51
Статья посвящена изучению влияния режимов лазерной обработки газотермических и клеевых покрытий из самофлюсующихся порошков на железной основе после оплавления с модифицирующими обмазками на их шероховатость и фазовый состав. Для исследования влияния параметров на микрогеометрию покрытий использован один из методов математического планирования - метод полного факторного эксперимента. В результате проведенных исследований прослежена общая закономерность, не зависящая от вида легирующей обмазки: с увеличением скорости луча лазера относительно обрабатываемой детали, диаметра луча значение параметра Ra становится меньше. Уменьшение высоты неровностей поверхности с ростом скорости луча лазера связано с интенсификацией процессов испарения. Увеличение диаметра луча уменьшает параметр Ra поверхности. Это связано с уменьшением плотности мощности при большей степени расфокусирования луча. Коэффициент перекрытия не оказывает заметного влияния на параметр Ra оплавляемых покрытий. С увеличением скорости движения луча лазера относительно детали структура из дендритной превращается в пересыщенную с выделениями карбидов и боридов. Установлено, что технологические параметры лазерной обработки, в частности скорость луча лазера, влияют на состав покрытий. С увеличением скорости до v 5 = 5  10-3 м/с количество хрома стало больше в 1,5 раза, что привело к повышению микротвердости покрытия от 9,5-10,1 до 11,04-15,50 ГПа.
СНИЖЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЗАТОРОВ НА ДОРОГАХ ВЫСШИХ КАТЕГОРИЙ УПРАВЛЕНИЕМ ДОСТУПОМ К СЕТИ
ЛАГЕРЕВ Р.Ю., КАПСКИЙ Д.В.
Стр. 52 — 60
Места слияния транспортных потоков на дорогах высших категорий являются наиболее «узкими» участками сети, качество функционирования которых определяет вероятность образования транспортных заторов. Исследования по изучению заторовых ситуаций в зоне слияния рамповых и магистральных потоков показали, что плотный рамповый поток ведет к образованию «турбулентности» по причине перестроения транспортных средств и снижения их скорости на главном направлении. При высокой плотности движения на магистральном направлении «турбулентность» приводит к образованию динамического удара в основном потоке. Доказано, что в сравнении с магистральным потоком воздействие рампового потока на вероятность образования затора намного сильнее. Установлено, что в зоне слияния потоков часть транспортных средств, движущихся по магистрали, занимает одновременно две полосы движения, снижая пропускную способность используемого участка магистрали. Эту особенность важно учитывать и принимать во внимание на участках образования «турбулентности». Представлены основные подходы, методология, принципы и этапы управления доступом к дорогам высших категорий, направленные на повышение качества их функционирования, включая вопросы повышения безопасности дорожного движения. Предложена методика, позволяющая оценить и оптимизировать управление рампами с точки зрения минимизации суммарных длин очередей транспортных средств на примыкающих въездах в контексте снижения вероятности транспортных заторов.
ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ
АЛЕКСЕЕВ Ю.Г., КОРОЛЁВ А.Ю., НИСС В.С., ПАРШУТО А.Э.
Стр. 61 — 68
При производстве ряда ответственных трубчатых изделий предъявляются жесткие требования к качеству их внутренней поверхности. Известные методы обработки внутренних поверхностей труб включают в себя пескоструйную очистку, химическую очистку кислотными реагентами (щавелевая, муравьиная, сульфаминовая, ортофосфорная кислоты) и электрохимическое полирование. Недостатками химического метода являются неравномерность очистки, большой съем металла, ограниченное количество применений реагентов, сложный подбор химического состава и концентрации реагентов, сложная и экологически вредная утилизация отработанных реактивов, высокая стоимость химических реагентов. Недостатки пескоструйной очистки - низкая производительность при высоких затратах, а также вред, наносимый персоналу из-за высокой дисперсности абразивной пыли. К недостаткам электрохимического полирования относятся низкая производительность обработки, поскольку подача больших токов из-за рассеивающей способности электролита вдали от зоны основного действия электрода затруднена, ограниченная длина обрабатываемой полости из-за нагрева гибких токоподводов при рабочих плотностях тока, применение агрессивных дорогостоящих электролитов и высокие затраты на их утилизацию. Разработан новый метод полирования и очистки внутренних поверхностей трубчатых изделий на основе электролитно-плазменной обработки, обеспечивающий по сравнению с существующими методами качественную обработку с высокой интенсивностью, с применением нетоксичных, экологически безопасных и дешевых электролитов. Приведены результаты исследования влияния технологических особенностей процесса электролитно-плазменной обработки внутренних поверхностей трубчатых изделий - ширины щелевого сопла, расхода и скорости электролита - на устойчивость парогазовой оболочки, плотность тока и производительность. По итогам исследований установлены режимы, обеспечивающие стабильность и высокую производительность в процессе электролитно-плазменной обработки внутренних поверхностей трубчатых изделий.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АГРЕГАТЫ СИСТЕМ ПРИВОДОВ ХОДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
КОТЛОБАЙ А.Я., КОТЛОБАЙ А.А., ТАМЕЛО В.Ф.
Стр. 69 — 77
Эффективность работы многофункциональных дорожно-строительных машин зависит от числа рабочих органов, одновременно выполняющих технологические операции. Системы отбора мощности силовой установки на привод ходового оборудования и активных рабочих органов дорожно-строительных машин развиваются по пути использования объемных гидравлических приводов. При проектировании гидроприводов дорожно-строительных машин актуальна проблема деления потока мощности силовой установки на привод ходового оборудования и активных рабочих органов. Ведущие компании не уделяют внимания развитию конструкций делителей потока, предпочитая выпуск более дорогих многопоточных насосов. Одним из направлений повышения эффективности многофункциональных дорожно-строительных машин является реализация гидравлической системы привода ходового оборудования на базе моноагрегатной насосной установки в составе насоса и объемного делителя потока рабочей жидкости. На основе положений дискретной гидравлики авторами разработаны принцип объемного деления и суммирования потоков рабочей жидкости, техническая реализация и методика расчета основных параметров дискретных гидрораспределителей. Приведены результаты математического моделирования гидросистем, оснащенных дискретным гидрораспределителем. Проведенный анализ работы двухмоторного гидропривода показал: дискретный гидрораспределитель обеспечивает независимость нагрузочного режима работы контура данного потребителя от нагрузочного режима контура второго потребителя в широком диапазоне изменения нагрузок; рациональным значением параметра дискретизации потока рабочей жидкости является интервал значений k = 4-6; максимальное значение параметров эффективности достигается при угловой скорости ротора, совпадающей с угловой скоростью вала насоса; дискретный гидрораспределитель обеспечивает возможность изменения параметров подачи рабочей жидкости по напорным магистралям потребителей в широком диапазоне за счет изменения геометрических параметров конструкции; дискретный гидрораспределитель должен устанавливаться возле насоса либо интегрироваться в его конструкцию. Разработанная математическая модель и методика определения параметров дискретного гидрораспределителя позволят оптимизировать его параметры. Применение моноагрегатной насосной установки в составе насоса и дискретного гидрораспределителя привода ходового оборудования многофункциональных дорожно-строительных машин позволит уменьшить количество насосов гидропривода, отказаться от крупногабаритного и материалоемкого раздаточного редуктора привода насосов.
ЭНТРОПИЙНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В МОДЕЛЯХ СОГЛАСОВАНИЯ СМЕЖНЫХ УЧАСТКОВ ДОРОГ
КУЛЬБАШНАЯ Н.И.
Стр. 78 — 84
Рассмотрено применение энтропийных характеристик в качестве критериев по согласованию условий на смежных участках дорог. Доведено, что энтропийные характеристики нашли широкое применение в методах, учитывающих информационное воздействие среды на водителей, и в механизмах по созданию таких условий движения, которые обеспечивали бы сохранение оптимального уровня эмоциональной напряженности водителя при движении по дороге. Решение такой задачи рассматривается в аспекте согласования условий движения на смежных участках дорог, что в свою очередь направлено на исключение возникновения переходных процессов у водителя. За основу разработки методики согласования условий движения на смежных участках дорог принята концепция Э.В. Гаврилова по согласованию определенных параметров участков, которые могут быть выражены через энтропийные характеристики. Предлагается выбор критериев согласования производить в зависимости от показателей аварийности, ввиду того что движение по смежным участкам, где условия резко изменяются, может привести к созданию аварийной ситуации. В качестве энтропийных характеристик выбраны относительные организации поля восприятия водителя и взаимодействия водителя со средой движения. Поэтому в статье данные показатели поставлены в зависимость от коэффициента происшествий. Результаты исследований показали наличие сильной корреляционной связи относительной организации поля восприятия водителя и относительной организации взаимодействия водителя со средой движения от коэффициента происшествий. Также результаты проведенного эксперимента подтвердили влияние коэффициента происшествий на исследуемые энтропийные характеристики.