«KLUCZOWE ASPEKTY NAUKOWEJ DZIA ALNO CI - 2014»inmad.vntu.edu.ua/portal/static/22303BC8-E96B-466F-9216-60B47164040F.pdfУправление системами переработки,

Materiały X Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji

88

*156013*

*156008*

*156208*

*155354*

*152195*

*155356*

*155760*

*155961*

*156033*

*156103*

*156388*

*155233*

*155946*

*156001*

*156129*

*156323*

*155941*

*156012*

*156324*

*155835*

*154061*

*155962*

MATERIAŁY

X MIĘDZYNARODOWEJ NAUKOWI-PRAKTYCZNEJ KONFERENCJI

«KLUCZOWE ASPEKTY NAUKOWEJ DZIAŁALNOŚCI -

2014»

07 - 15 stycznia 2014 roku

Volume 20 Techniczne nauki

Przemyśl Nauka i studia

2014

Wydawca: Sp. z o.o. «Nauka i studia» Redaktor naczelna: Prof. dr hab. Sławomir Górniak. Zespół redakcyjny: dr hab.Jerzy Ciborowski (redaktor prowadzący), mgr inż. Piotr Jędrzejczyk, mgr inż Zofia Przybylski, mgr inż Dorota Michałowska, mgr inż Elżbieta Zawadzki, Andrzej Smoluk, Mieczysiaw Luty, mgr inż Andrzej Leśniak, Katarzyna Szuszkiewicz. Redakcja techniczna: Irena Olszewska, Grażyna Klamut. Dział spredaży: Zbigniew Targalski Adres wydawcy i redacji: 37-700 Przemyśl , ul. Łukasińskiego 7 tel (0-16) 678 33 19 e-mail: [email protected] Druk i oprawa: Sp. z o.o. «Nauka i studia» Cena 54,90 zł (w tym VAT 22%)

Materiały X Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Kluczowe aspekty naukowej działalności - 2014» Volume 20. Techniczne nauki. : Przemyśl. Nauka i studia - 88 str. W zbiorze ztrzymają się materiały X Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Kluczowe aspekty naukowej działalności - 2014». 07 - 15 stycznia 2014 roku po sekcjach: Techniczne nauki. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część ani całość tej publicacji nie może być bez zgody Wydawcy – Wydawnictwa Sp. z o.o. «Nauka i studia» – reprodukowana, Użyta do innej publikacji.

ISBN 978-966-8736-05-6 © Kolektyw autorów, 2014 © Nauka i studia, 2014

«Kluczowe aspekty naukowej działalności – 2014» • Volume 20

87

Власов А.Б., Буев С.А. Технический аудит судов на базе метода количественной термографии для целей страхования .......................................... 55 Рылякин Е.Г. Изменение надежности гидроагрегатов мобильных машин ...... 57

ENERGETYKA Кулдашов О.Х. Перспективы развития геотермальной энергетики в Узбекистане............................................................................................................. 60

ELEKTROTECHNIKA I RADIOELEKTRONIKA Багаев А.А., Чернусь Р.С. Алгоритм идентификации рациональной области расположения полюсов передаточной функции центробежного расходомера сыпучих материалов на s–плоскости ...................................................................... 63 Вознюк В.А., Костюк Б.М., Коваль К.О. Перспектива використання технології органічних світловипромінювальних діодів з активною матрицею.......67 Балгабекова Л.О. Исследование корреляционной энтропии сетевого трафика ......72

OBRÓBKA MATERIAŁÓW W BUDOWIE MASZYN Гончаров В.С., Васильев Е.В. Восстановление и упрочнение металлообрабатывающего инструмента ................................................................. 74

AUTOMATYZOWANE UKŁADY KIEROWNICZE NA PRODUKCJI Келесова У.С., Никитюк Е.А., Жандарбекова А. Анализ конструктивного решения джинсовой одежды...................................................... 77 Арпабеков М.И., Баимбетов Ж. Управление системами переработки, хранения и доставки продукции .............................................................................. 81


86

SPIS

TECHNICZNE NAUKI

METALURGIA Колесников А.С., Капсалямов Б.А., Зобнин Н.Н., Аринова Д.Б., Капсалямов С.А., Стрюковский И.А., Кураев Р.М. Моделирование образования ферросилиция в системe SiO2-Fe3С-C ................... 3

MECHANIKA Фоминых С.О. Упругопластическое состояние тел, ослабленных концентратором напряжений.............................................................. 6 Artamonova E.N. Analysis of the degradation of properties ...................................... 9

BRANZOWE BUDOWA MASZYN Зоркин А.Я., Сахаджи Г.В., Логинов Д.А. Термодинамические модели парциального газовыделения при откачке электронных приборов ..................... 11 Рахманова С.Т., Шакирьянов М.М. Обобщение моделей газодинамической устойчивости компрессора как объекта регулирования....... 18 Перевозникова Я.В., Перекрестов А.П., Вавилина Н.А. Анализ и выявление причин низкого качества соединений, полученных при помощи термических систем давления (ТСД) .......................... 22 Каймин В.Г., Сабиров Ф.С. Влияние динамических характеристик станка на качество обрабатываемой поверхности ............................................................. 27 Данияров Н.А., Арпабеков М.И., Арпабек А. Cоставные компоненты системы адаптации транспортной техники к условиям работы........................... 31 Петрина Ю.Д., Лукань Т.В. Вплив рiзних експлуатацiйних факторiв на довговiчнiсть деталей бурових долiт.................................................................. 36 Поветкин В.В., Ибрагимова З.А. Программные пакеты для решения задач моделирования напряженного состояния зубьев зубчатых колес ....................... 39 Засухина М.Н. Модернизация узла транспортировки меламина на ОАО «Невинномысский Азот» ........................................................................... 43

TRANSPORT Юдин Ю.И. Грабаровский А.Б., Иванов В.В. Применение систем динамического позиционирования.Устройство, принципы работы.................... 46 Король Р.Г., Балалаев А.С. Обоснование целесообразности организации мультимодальных «сухих портов» .......................................................................... 51

«Kluczowe aspekty naukowej działalności – 2014» • Volume 20. Techniczne nauki

3

TECHNICZNE NAUKI

METALURGIA

*156013* К.т.н. Колесников А.С., д.т.н., Капсалямов Б.А.,

к.т.н. Зобнин Н.Н., Аринова Д.Б., Капсалямов С.А., Стрюковский И.А., Кураев Р.М.

РГП на ПХВ «ЮКГУ им. М. Ауезова», Шымкент, Казахстан

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ФЕРРОСИЛИЦИЯ В СИСТЕМE SIO2-FE3С-C

В настоящей статье рассматривается возможность образования силицидов

железа на основе термодинамического моделирования в интервале температур 1600-2200К и давлении р=0,1МПа. Для количественного термодинамического моделирования процессов образования ферросилиция был использован про-граммный комплекс «Астра-4», разработанный в МВТУ им. Баумана [1,2] и ос-нованный на принципе максимума энтропии- фактора, связанного со степенью упорядоченности энергетического состояния микрочастиц, из которого состоит рабочее тело.

В соответствии с [3-5] в клинкерах вельцевания различных материалов же-лезо находится в восстановленном состоянии в форме Fe, FeO, Fe3O4, а также в виде цементита (Fe3C), углерод же представлен в виде непрореагировавшего кокса в процессе вельцевания цинковых руд.

В системe SiO-Fe3C-C рассмотрено взаимодействие монооксида кремния (SiO) с цементитом (Fe3C) и углеродом.

При рассмотрении взаимодействия в системе SiO-Fe3C-C была принята ре-акция 3SiO+Fe3C+2C=3FeSi+3CO.

Влияние температуры на распределение железа (Fe), кремния (Si), углеро-да (C) и кислорода (О2) в системе SiO-Fe3C-C характеризуется образованием 4 элементами и соединениями: Fe, FeSi, Fe5Si3, Fe3Si, Si, Si2, Si3, CO, CO2 и т.д. Из рисунка 1, можно наблюдать, что степень перехода Fe в силициды железа (Fem-Sin) в системе SiO-Fe3C-C при соотношении SiO/Fe3C/С равном 3/1/2 соответст-венно составляет для соединения Fe3Si до 36,48% (при Т=2500К), для соедине-ния Fe5Si3 от 9,76% (при Т=1900К) до 99,99% (при Т=1800К), для соединения FeSi до 90,23% (при Т=1900К).


4

Fe

K*FeSi

K*Fe3Si

K*Fe5Si3

0

20

40

60

80

100

1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500

Fe FeO K*FeSi K*Fe3Si K*Fe5Si3

Si3

K*SiC

Si3C

K*SiO2

K*FeSi

K*Fe3Si

K*Fe5Si3

0

20

40

60

80

100

1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500

Si Si2 Si3 SiOSiO2 K*SiC SiC SiC2Si2C Si2C2 Si3C K*SiO2K*FeSi K*Fe3Si K*Fe5Si3

Т,К

I- распределение Fe, II- распределение Si

Рисунок 1- Влияние температуры (Т) на степень распределения (α) железа и кремния в системе SiO-Fe3C-C

Т,К

Степень

перехода,

αFe

%

Степень

перехода,

αSi

%

II

I


85

Как сообщило Казахстанское телеграфное агентство, на совещании было принято решение строительства транспортно-логистического комплекса в левобе-режной части Семея. «Разработчики проекта отдают предпочтение Семею, так как рассматривают его очень удобное географическое расположение. Этому также способствует наличие двух автомобильных дорог международного значения: Омск – Майкапчагай и Бахты – Новосибирск», – сказала на совещании, посвя-щенном строительству центра, председатель правления АО «Региональный центр государственно-частного партнерства» Алия Масакова 21 июня 2013 г. 5

Она отметила, что развитию логистики в этом регионе также способствуют железная дорога и аэропорт. «Реконструкция взлетных полос аэропорта в пер-спективе даст возможность определить международное направление авиасооб-щений. Все эти плюсы играют положительную роль в создании хаба в Семее», – подчеркнула Масакова.

На совещании было определено, что в Семее имеется свободная террито-рия площадью 40 гектаров, а также есть возможность обеспечения объекта всей необходимой инфраструктурой.

«В создании транспортно-логистического центра заинтересованы не только мы, но и Россия, и Китай. Семей исторически является торговым центром и благодаря сво-ему географическому расположению, имея современную транспортно-логистическую систему, город сможет приобрести международный статус транспортного узла», – от-метил на совещании аким Семея Айбек Каримов. В результате интеграции транспорт-но-складских систем и производства при автоматизированной системе управления ма-териальными потоками в локальных и региональных макрологистических системах возможно соблюдение критерия – доставка грузов «точно в срок».

Результаты анализа научных исследований, а также российского и зару-бежного опыта управления перевозочным процессом показывают, что одним из наиболее перспективных направлений совершенствования системы грузо- и то-вародвижения является создание опорной сети региональных транспортно-логистических центров, обеспечивающих повышение производительности транспортных средств, сокращение времени их оборота, повышение координа-ции и взаимодействия видов транспорта, развитие мультимодальных и интер-модальных перевозок грузов в контейнерах, предоставление клиентуре допол-нительных сервисных услуг на уровне мировых стандартов.

Литература: 1 Сергеев В.И. Логистика в бизнесе: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2001. С. 493. 2 Копылова О.А. Проблема выбора места размещения логистических центров

// Современные проблемы транспортного комплекса России: Межвуз. сб. науч. тр. Под ред. А.Н. Рахмангулова – Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2011 – 58-67 с.

3 Тулендиев Е.Е. Научно-методические основы развития системы региональ-ных транспортно-логистических центров (на примере Республики Казахстан).

3 Тулендиев Е.Е. Научно-методические основы развития системы региональных транспортно-логистических центров (на примере Республики Казахстан).


84

Германии, и в-третьих, он является одним из центрально-европейских успешно функционирующим международным логистическим центром.

Город Бремен расположен на севере германии в 100 км от Гамбурга и в 60 км от северного моря. У города нет прямого выхода к морю, но он расположен весьма удачно, почти в центре северной Германии. Бремен стал крупнейшим перевалоч-ным пунктом, перераспределяющим товарные потоки по территории Германии.

По словам Томаса Джермана (Thomas Gehrmann), представителя Roland Umschlag, одной из первых компаний, обосновавшихся на территории товарно-распределительного центра, именно в Бремене был разгружен первый контейнер в Европе4.

Строительство ТРЦ «Бремен» началось в 1985 году. В то время Бремен был основным пунктом транзита между Восточной и Западной Германией, че-рез город перевозили довольно много грузов. Однако в первый год создания работу на территории ТРЦ «Бремен» начали всего 6 логистических предпри-ятий. Сегодня же здесь на площади 500 га функционируют 150 предприятий, создано 8000 рабочих мест.

ТРЦ «Бремен» стал № 1 в германии и № 2 в Европе; по всем характеристи-кам он занимает первые места в различных рейтингах.

На территории ТРЦ представлены почти все виды транспорта: автомо-бильный, железнодорожный, речной, морской.

Вместе с тем на территории центра работают и такие крупные компании, как Kune&Nagel, Deutsche Post. Компания Tchibo построила на территории ТРЦ самый большой в Европе высотный автоматизированный склад, в котором она хранит весь ассортимент своей непродовольственной продукции. Компания Roland Umschlag, также расположенная на территории центра, занимается пе-ревалкой контейнеров и сопутствующими услугами (ремонт, хранение и др.).

На территории ТРЦ также расположены фирмы, предоставляющие услуги для логистических компаний: моечная для грузового автотранспорта, автозаправочная станция, таможенный пост, ремонтные боксы. Эти услуги – необходимое условие функционирования логистических предприятий, а их расположение на территории ТРЦ позволяет компаниям экономить время, а, следовательно, средства.

Территория ТРЦ имеет дополнительные площади, предназначенные для рас-ширения компаний, привлечения новых участников, заинтересованных в логистике.

Положительный эффект от создания ТРЦ имеет три направления: эконо-мический, социальный и экологический.

Экономическая сторона идеи ТРЦ заключается в выгоде от сотрудничест-ва. Компании, расположенные на территории ТРЦ, имеют общие интересы, на-пример, закупку канцелярских товаров для обеспечения работы офисов, закуп-ку запасных частей; в случае экстренной замены и пиковых нагрузок не исклю-чен обмен сотрудниками.Социальный эффект состоит в создании рабочих мест (порядка 8000), экологический – в сокращении вредных выбросов в атмосферу за счет перевозки грузов железнодорожным транспортом. 2 Копылова О.А. Проблема выбора места размещения логистических центров // Современные про-блемы транспортного комплекса России: Межвуз. сб. науч. тр. Под ред. А.Н. Рахмангулова – Магни-тогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2011 – 58-67 с.


5

Степень перехода Si в ферросплав (FemSin) в системе SiO-Fe3C-C при вы-шеназванном соотношении показана на рисунке 1. Из которого следует, что степень перехода Si в ферросплав составляет для соединения Fe3Si до 12,21% (при Т=2500К), для соединения Fe5Si3 до 60,26% (при Т=1800К), для соедине-ния FeSi до 90,63% (при Т=1900К).

Таким образом, как видно из рисунка 1, в системе SiO-Fe3C-C возможно образование ферросилиция группой силицидов кремния (Fe3Si, Fe5Si3, FeSi) с содержанием кремния в прогнозируемом ферросплаве от 20% до 29% (что со-ответствует маркам ферросилиция ФС20, ФС25, согласно ГОСТ 1415 – 93 (ISO 5445 – 80)), со степенью извлечения в сплав кремния αSi от 12,21 до 90,63%, же-леза αFe от 36,48 до 99,99% с температурным оптимумом при 1800К.

Литература 1 Синярев Г.В., Ватолин Н.А., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термо-

динамических расчетов металлургических процессов.−М.: Наука, 1962.−263 с. 2 Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных

состояний и процессов и его практическая реализация: дис. на соискание докт. техн. наук – М., 1984. −272с.

3 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической техноло-гии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: автореф. … канд. техн. наук. − Алматы.: ЦНЗМО, 2008. −23 с.

4 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической техноло-гии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук− Алматы.: ЦНЗМО, 2008. −132с.

5 Капсалямов Б.А., Бишимбаев В.К., Колесников А.С., Картбаев С.К. Ком-плексная электротермическая переработка клинкеров вельцевания оксидных ачисайских цинксодержащих руд (монография)-Шымкент,2009.-153с.


6

MECHANIKA

*156008* К.ф.-м.н. Фоминых С.О.

Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева, Россия

УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕЛ,

ОСЛАБЛЕННЫХ КОНЦЕНТРАТОРОМ НАПРЯЖЕНИЙ

Предельное условие для напряжений в случае трансляционной идеально-пластической анизотропии для случая плоской деформации имеет вид [1]

( )2

2 21 23 0 0 1 2 3, , , ,

2 2x y

xyk k k k k k k k const

σ στ

− −− + − = −

, (1)

где , ,x y xyσ σ τ – компоненты напряжения в декартовой системе координат,

0k – предел текучести. В дальнейшем все величины, имеющие размерность напряжения предпо-

лагаются безразмерными, отнесенными к величине предела текучести 0k Ком-понентам напряжений в пластической зоне приписан индекс «p» наверху, ком-понентам в упругой зоне – индекс «е» наверху.

Условие (1) примет вид

( ) ( )( )( ) 1

222

3

2

21 =−+

−−

−kkk p

xy

py

px τ

σσ

. (2)

Согласно (2), анизотропия материала ориентирована в декартовой системе координат ,x y .

Связь между напряжениями в декартовой системе координат ,x y и напря-жениями в полярной системе координат ,ρ θ имеет вид

cos2 sin 2 ,2 2x

ρ θ ρ θρθ

σ σ σ σσ θ τ θ

+ −= + +

cos2 sin 2 ,2 2y

ρ θ ρ θρθ

σ σ σ σσ θ τ θ

+ −= − − (3)

sin 2 cos2 .2xy

ρ θρθ

σ στ θ τ θ

−= − +

Из (2), (3) получим условие пластичности в полярных координатах


83

Общими признаками, характерными для всех ТЛЦ являются: Наличие нескольких видов транспорта, обслуживаемых ТЛЦ, при

совмещении технологии грузопереработки. Размещение на территории (или в непосредственной близости)

транспортных узлов на пересечении магистральных путей сообщения. Основополагающими элементами ТЛЦ являются многофункцио-

нальные терминальные комплексы, обеспечивающие грузонакопление, грузо-переработку, краткосрочное и длительное хранение, сервисное и коммерчески-деловое обслуживание.

Функционирование в составе ТЛЦ транспортно-экспедиционных компаний – провайдеров логистических услуг, осуществляющих комплексное транспортно-экспедиционное обслуживание клиентуры.

Наличие в составе ТЛЦ информационных компаний (информаци-онно-аналитических логистических центров), обеспечивающих информацион-ное сопровождение перевозочного процесса, хранения, грузопереработки, сер-висного и др. видов логистического обслуживания.

Применение новейших логистических технологий при планирова-нии, организации и управлении товароматериальными, транспортными, сер-висными и сопутствующими информационными и финансовыми потоками.

Многие западные страны уже славятся своими функционирующими и приносящими доход логистическими хабами. Например, это GLZ-Bremen – то-варно-распределительный центр в городе Бремен, Германия; Magna Park – ком-плекс в городе Milton Keynes (Великобритания), который включает в себя большое количество распределительных центров, предлагающих арендаторам различные логистические операции, в том числе возможность обслуживания несколькими видами транспорта; крупнейший транспортный узел Франции – Марсель, опирающийся главным образом на свою портовую инфраструктуру. Одним из крупнейших транспортно-логистических центров в Европейском Союзе является Bologna Freight Village. Данная «грузовая деревня» расположе-на на пересечении 5 крупнейших железнодорожных и 4 автомобильных путей сообщения. Bologna Freight Village расположена в Италии и обслуживает по-рядка 35% грузопотоков национального происхождения и 16% международного грузового трафика. «Грузовая деревня» насчитывает около 100 национальных и международных транспортных и логистических компаний, таможенную служ-бу, банковские учреждения, почту, бар и ресторан.

При выборе плана строительства транспортно-логистического хаба в РК имеет место заимствование зарубежного опыта. Но не всякий зарубежный опыт может подойти к требованиям по строительству хаба на территории Республи-ки Казахстан. И снова из-за географического положения, а именно отсутствие непосредственного выхода к водам мирового океана. То есть, пример француз-ского Марселя нам уже не подходит из-за его водно-ориентированного функ-ционирования.

Следовательно, наш выбор падает на Бремен. На это есть несколько при-чин: во-первых Германия является «законодателем мод» европейского транс-порта, во-вторых город Бремен не имеет прямого выхода к водным ресурсам


82

Как показывает западноевропейский, североамериканский и японский опыт, в общей совокупности перевозок удельный вес отправок, осуществляемых между трансформационными центрами различного уровня, достигает 60~80 %. Стабиль-ность экономики и хозяйственных связей, большие технологические мощности, ориентированные на оптимизацию перевозок, позволяют разработать и, главное, соблюдать нужные режимы и согласованные графики работ, наладить централи-зованное оперативное управление материальными потоками.

Трансформационные центры могут быть регионального и локального уровня. Они являются основой создания соответствующих транспортно-складских систем.

Региональные и локальные транспортно-складские системы имеют много общего. Они располагают соответствующими системами хранения и перера-ботки продукции, где грузы комплектуются, распределяются, пакетируются, укладываются в контейнеры и т. д. Системы включают сортировочные и грузо-вые станции, устройства железнодорожного, автомобильного и других видов транспорта. Однако есть и отличия.

Особенностью локальных транспортно-складских систем является то, что они включают потребителей и поставщиков.

В XXI веке на пути к третьей индустриальной революции наряду с разви-тием программного обеспечения и исследованиями в области нанотехнологий совершается становление логистики как одного из приоритетного направления развития транспортной системы в целях улучшения экономики страны.

Перемещение материальных потоков в логистической цепи невозможно без концентрации в определенных местах необходимых запасов, для хранения которых предназначены соответствующие склады. Движение через склад связано с затрата-ми живого и овеществленного труда, что увеличивает стоимость товара. В связи с этим проблемы, связанные с функционированием складов, оказывают значительное влияние на рационализацию движения материальных потоков в логистической це-пи, использование транспортных средств и издержек обращения.

Опыт использования логистических систем в развитых капиталистических странах показывает, что транспортные расходы при этом сокращаются на 7 – 20%, расходы на погрузочно – разгрузочные работы и хранение материальных ресурсов и готовой продукции уменьшается на 15–30%, общие логистические издержки на 12 – 35%, а также ускоряется оборачиваемость материальных ре-сурсов на 20 – 40% и снижаются запасы материальных ресурсов и готовой про-дукции на 50 – 200%. 3

Самым примечательным в строительстве транспортно-логистического хаба является то, что нет определенной схемы по его строительству. Могут быть ис-пользованы рекомендации, которые диктует время, местоположение и целена-правленность хаба, но уже сама компания, занимающаяся строительством и управлением хаба, может решать какие компоненты будут входить в данный мультимодальный комплекс.

3 Сергеев В.И. Логистика в бизнесе: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2001. С. 493.


7

( ) ( ) ( ) ( )

( )

( ) ( )

2

2

2

2 cos 22 2

2 sin 2 1 0.

p p p p

p

R

R R

ρ θ ρ θρθ

ρθ

σ σ σ στ θ µ

τ θ µ

− −+ − + −

− + + − = (4)

где

221 232

k kR k− = +

, µcos2

21 =−Rkk , µsin3 =

Rk .

Напряжения в пластической зоне имеют вид

( ) ( ) ( ) 0,ln12,ln2 00

00

0 =

++−=+−= ppp qq ρθθρ τ

αρσ

αρσ

. (5)

Решение в упругой области будем искать в виде

( ) ( ) ( ) 0,, 02

20

2

20 =⋅+=⋅−= eee BABA ρθθρ τ

ρβσ

ρβσ

. (6)

Условия сопряжения компонент напряжений на упругопластической гра-нице имеют вид

( ) ( ) ( ) ( ) .,1

0

1

0

1

0

1

0

======

ρθρθρρρρ σσσσ epep

(7)

Решение в пластической зоне имеет вид

( ) ( )1cos 3 ln 3sin 3 ln 1 cos 2 ,I p R dρα ρ ρσ θ µρ α α

′= − + − +

( ) ( )1cos 3 ln 3sin 3 ln 1 cos 2 ,I p R dθα ρ ρσ θ µρ α α

′= − + + +

( ) ( )1cos 3 ln 3 sin 3 ln 1 sin 2 .I p R dρθα ρ ρτ θ µρ α α

′= − − + (8)

Результирующее напряжение в упругой области имеет вид: ( )

( )( ) ( ) ( )

22 4

14 2 4

4 31 cos2

3 4 31 cos 3 ln sin 3 ln cos 2 ,

I e d

R d

ρσ θρ ρ

α α α α θ µρ ρ ρ

= − − + +

′+ − + − + +


8

( )

( ) ( ) ( )

24

14

31 cos2

3 3 cos 3 ln sin 3 ln 3 cos 2 ,

I e d

R d

θσ θρ

α α α θ µρ

= + − ′− + − +

( )

( )( ) ( ) ( )

22 4

14 2 4

2 31 sin 2

3 2 31 cos 3 ln sin 3 ln sin 2 .

I d

R d

ρθτ θρ ρ

α α α α θ µρ ρ ρ

= − − − + +

′+ − + − + +

(9)

Для определения границы раздела упругопластической области в первом приближении будем иметь

( )( ) ( )

( ) ( )(0) (0)

( )

11

1

14

,I p I e

I e I pe p

Is d d

d d

θ θθ θ

θ θρ

ρ

ρ

σ σρ σ σ

σ σρ ρ

==

=

−= = −

− (10)

откуда

( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( )

2

1

1 cos 24

cos 3 ln 3 sin 3 ln 1 cos 2 .2

I I e I ps d

R d

θ θρ σ σ θ

α α α θ µ

= − = −

′− + − +

(11)

Таким образом, напряженное состояние в пластической (9) и упругой (10) областях полностью определено. Изменение границы раздела упругой и пла-стической областей определяется из соотношения (11).

Литература: 1. Ивлев, Д. Д. О соотношениях теории трансляционной идеально-

пластической анизотропии при обобщении условия пластичности Мизеса / Д.Д Ивлев, Л.А. Максимова // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. – 2010. – № 2(8). Ч.3. – С. 583-584.


81

15 2013г.

Появление неоно-вых плотнообле-гающих джинсов, различной ок-раски с заниженной ли-нией талии.

*155962*

Арпабеков Муратбек Ильясович

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, профессор Баимбетов Жандос

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, магистрант кафедры «Организация

перевозок, движения и эксплуатация транспорта»

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ ПЕРЕРАБОТКИ, ХРАНЕНИЯ И ДОСТАВКИ ПРОДУКЦИИ

Логистика первостепенное значение придает сферам распределения и

транспорта. Если в области производства логистика занимается проблемами движения материалов и полуфабрикатов, то в сфере реализации – физическим распределением готовой продукции, т.е. доставкой.

Материальное распределение относится к доставке конечного продукта различным получателям. Для материального распределения фирмы организуют новые структуры, специальные подразделения для руководства перемещением грузов на складах предприятия и распределением при реализации готовой про-дукции с участием всех видов магистрального транспорта. Конечный продукт логистической системы – вовремя и в сохранности доставленный груз.

Основные назначения логистики в сфере распределения и сбыта состоят и том. чтобы обеспечить планирование, подготовку, реализацию готовой продук-ции, контроль за транспортированием сырья, полуфабрикатов и готовой про-дукции наиболее экономичным способом на основе получения достоверной и своевременной информации, в соответствии с требованиями заказчика и преж-де всего доставки «точно в срок».

В последние 10-15 лет стала появляться тенденция строительства логисти-ческих (центров) хабов. Логистический хаб представляет собой крупный муль-тимодальный комплекс, который служит для обработки большого объема гру-зов (складирование и перераспределение по другим регионам). Важная харак-теристика крупного распределительного центра – возможность обрабатывать грузы, доставляемые разными видами транспорта – автомобильным, железно-дорожным, воздушным, водным.


80

10 1990г.

Наличие кокеток на зад-ней половинке брюк, уменьшается объем джинсов в области бе-дер.

11 1993г.

Наличие кокеток на зад-ней половинке брюк, уменьшается размер карманов, изменяется их фор-ма, доминирующий цвет-голубой.

12 1999г.

Джинсы становятся бо-лее объемными в облас-ти сидения. Кокетки на задних половинках брюк широкие. Карманы больших размеров, рас-положенные низ-ко.

13 2010г.

Крой дудочка, наличие кокеток на задней поло-винке, заниженная ли-ния талии, декоративное решение в виде попе-речных раз-резов.

14 2011-2012гг.

Джинсы дудочка и рас-клешенные, плот-нооблегающие бед-ра, пятикарманные.


9

*156208* D.tech.scien. Artamonova E.N.

Saratov State Technical University n.a. Gagarin Y.A., Russia

ANALYSIS OF THE DEGRADATION OF PROPERTIES In this paper we propose a mathematical model of destruction (the relations con-

necting parameters of efficiency at the time of fracture characteristics material), based on the relationship of both these approaches to allow for the dependence of the limiting critical conditions at which the destruction, the time of stress, temperature environmental exposure, exposure, etc. This is especially typical for polymers [1]. An examination of these experimental data one can draw conclusions that should be tak-en into account when constructing the mathematical correlations for the conditions of fracture: Mechanical properties and the process of destruction of polymer materials substantially depend on time and operating conditions. Destruction is a two-stage process. At the first stage the degradation of the properties of the material, the accu-mulation of damage, microcracks occur. The stage ends at a time when the merger of microdamage formed macroscopic crack. This moment is short-lived and by their physical nature is a loss of stability of equilibrium microdefects.

Because of the irreversibility of the process of destruction is determined not only the current values of parameters characterizing it, but the entire prior history change of these parameters. Because of the private nature of the experimental data on the ef-fect of medium on behavior of plastic the composition of the general mathematical for all materials the phenomenological description of fracture based on mechanical ideas due to the difficulties and serious shortcomings. Therefore it is necessary and the molecular interpretation of macroscopic changes in the material. Thus, the phe-nomenological theory of time dependence as would provide a common framework, which must fit the theory of material behavior, and that put a detailed mechanical theory of change of macroscopic and microscopic properties of the polymer. This need arises in the interpretation of the parameters of the phenomenological equation, allowing you to identify not only the common features, as well as the difference be-tween the materials.

Because of significant time effects for polymers the process of their destruction more difficult than traditional materials, the phenomenon of viscous and brittle frac-ture occur simultaneously. Fracture criterion in this case must take into account the achievement σ, ε of the instantaneous and destructive values σ р, ε р, at the time tр., and their dependence on the development of degradation of material properties ω (t).


10

Figure 1.

Analysis of experimental data (Fig.1) suggests characteristics of the tempera-ture dependence of relaxation processes and fracture for viscoelastic polymers with the same value of energy activation for each material. Both aspects of the strength of polymers depend on the local structural changes that primarily can be linked with the process of accumulation of damage, education grid hairline cracks. Combining dif-ferent approaches to describing these processes, i.e. formulation of a general mathe-matical theory of deformation and fracture of polymers depends on the study of the relationship of deformation, destruction and action of strain, temperature, aggressive factors in the whole time interval of operation of the element.

According the survey of the literary sources for the analyzing of long-term dura-bility of materials and elements made of them two alternative approaches are basi-cally exist: mechanical (benchmarking) and kinetic.

According the first approach we model the generalized condition for material destroying:

Ф (θ1, θ2, θ3 ) = Ф р.

Here Ф – the functional is some combination of the components of the stress or strain. The functional Ф depends on the accepted theory strength or given empirically and then the functional contains parameters determined experimentally.

1.The strain tensor can be represented as a sum of tensors of elastic deformation of inelastic deformation:

ε ij = ε ij¹ + ε ij².

2. For description the strain state and fracture in the framework of a generalized model of inelasticity is necessary to consider the history of deformation of the sample depends on the loading path and on time. For different loading paths for the processes of varying duration results will be different. We give a physical explanation of the above stated hypothesis.


79

4 1905г.

Наличие кокеток на зад-ней половинке брюк, появление второго на-кладного кармана.

5 1910г.

Наличие попереч-ных членений в виде кокеток на спинке и полочке, на-кладной карман на ле-вой полочке. Рукава двухшовные.

6 1933г.

Появляются по два про-дольных члене-ния в ви-де рельеф-ных швов от линии кокеток. На спин-ке рельефные швы от проймы.

7 1960г.

Добавляется еще одна кокетка и дополнитель-ное чле-нение по сред-нему шву спинки

8 1970г.

Изменяется силуэт брюк: они стано-вятся узкими до линии колена и расширяющимися к низу от нее. Линия та-лии опускается на ли-нию бедер.

9 1980г.

Наличие кокеток на зад-ней половинке брюк, уменьшается размер карманов, изменяется их фор-ма.


78

ротенькие приталенные легкие пиджачки, длинные утепленные джинсовые пальто, украшенные мехом, стразами, вышивкой, принтами, потертостями и другими декоративными элементами. Возможны практически любые конструк-тивные и декоративные решения.

В данной работе проведен анализ конструктивного решения джинсовой одежды, начиная с истоков ее возникновения до настоящего времени, который показал эволюцию конструктивного решения джинсов и джинсовой куртки. Анализ конструктивного решения приведен в таблице 1.

Таблица 1

Анализ конструктивного решения джинсовой одежды

№ Периоды эволюции джинсов

Фото модели Технический ри-сунок модели

Характеристика конст-руктивного решения

1 2 3 4 5 1 1873г.

Комбинезон отрез-ной по линии талии, с фи-гурной линией входа в карман

2 1878г.

Появление пятикар-манных джинсов, нали-чие кокеток на задней половинке брюк, первое появ-ление фирменного бренда

3 1901-1983гг.

Появление наклад-ного кармана раз-личной формы сбо-ку на задней поло-винке брюк с пере-ходом на переднюю по-ловинку


11

BRANZOWE BUDOWA MASZYN

*155354* Зоркин А. Я., Сахаджи Г.В., Логинов Д.А. Саратовский государственный технический

университет имени Гагарина Ю.А., 410054 Саратов, Россия

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПАРЦИАЛЬНОГО ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ

ПРИ ОТКАЧКЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Введение Знание парциального состава газовой фазы позволяет определить условия

образования оксидных пленок на деталях, условия активирования оксид содер-жащих катодов, влияние вакуума и характеристик откачных средств, темпера-туры деталей и быстроты откачки из прибора на эти условия, определить опти-мальное время откачки. Экспериментальное определение парциального состава газовой фазы в вакуумной системе не дает представления о составе газовой фа-зы в приборе, так как условия измерения сильно отличаются от режимов обра-ботки прибора. Поэтому представляют интерес теоретические модели парци-ального состава газовой фазы при откачке приборов.

Модель состава газовой фазы Рассмотрим процесс откачки на примере среднегабаритной ЛБВ, вклю-

чающей камеры с катодным узлом 0, замедляющей системой 1 и коллектором 2, соединенные между собой каналами U0, U1 и с вакуумной системой 3 штен-гелем U2 (рис. 1).

0 1 2U0 U1 U2 3

Рис. 1. Схема откачки среднегабаритной ЛБВ:

0 – камера с катодным узлом; 1 – камера с замедляющей системой; 2 – камера с коллектором; 3 – вакуумная система откачного поста; Состав газовой фазы определяется газообразующими примесями кислоро-

да О, углерода С и водорода Н, растворенными в материалах деталей или со-держащимися в соединениях (оксидах, карбидах и др.). Основными состав-ляющими газовой фазы являются СО, СО2, Н2О, Н2 и СН4, образующиеся по ре-


12

акциям: Ор+Ср=СО, 2Ор+Ср=СО2, Ор+2Нр=Н2О, Нр+Нр=Н2, Ср+4Нр=СН4, где Ор, Ср, Нр – компоненты в растворах или в соединениях.

Для каждой камеры можно записать уравнения баланса составляющих СО, СО2, Н2О, Н2 и СН4 в системе поверхность – газовая фаза и уравнения баланса компонентов О, С, Н в системе объем детали – поверхность. Для каждой газо-вой составляющей в стационарном режиме поток десорбции по приведенным выше реакциям с поверхностей всех деталей камеры равен потоку этой состав-ляющей из камеры:

∑∑ =u

uid

di QvQs , (1)

где Qvui – поток i-й составляющей через канал с номером u; Qsdi – поток де-сорбции i-й составляющей с детали с номером d. Размерность всех потоков м3 Па/с. Число уравнений вида (13) равно произведению числа составляющих g на число камер k. Потоки Qvui включают также откачку встроенными насосами.

Для каждого компонента поток диффузии этого компонента к поверхности из

объема равен сумме потоков десорбции составляющих, содержащих этот компо-нент. Например, для компонента О с учетом (1) уравнение баланса имеет вид:

∑∑ +⋅+=u

uuud

dj QvQvQvQc )2( 210 , (2)

где Qvu0, Qvu1, Qvu2- газовые потоки из камеры составляющих СО, СО2 и Н2О; Qvdj- диффузионный поток j-го компонента в детали с номером d. Число уравнений вида (2) равно произведению числа компонентов с на число камер k.

Общее число уравнений вида (1) и (2) равно k(c+g). При k=3, c=3 и g=4

(давлением СН4 пренебрегаем) общее число уравнений равно y=21. Неизвест-ными являются парциальные давления составляющих и активности компонен-тов во всех камерах. Предполагается, что активность данного компонента в приповерхностных слоях всех деталей данной камеры одинакова. Это оправда-но тем, что характерное время обмена частицами между поверхностями через газовую фазу значительно меньше характерного времени откачки. Поэтому ус-танавливается квазистационарное и квазиравновесное распределение компо-нентов между приповерхностными слоями всех деталей камеры в соответствии с материалами и температурами этих деталей.

При образовании или травлении оксидов в уравнения баланса должны быть добавлены соответствующие скорости. В данной работе предполагается, что эти скорости незначительны по сравнению с потоками компонентов из твердых растворов, т.е. состав газовой фазы определяется газовыделением из деталей с низким сродством к кислороду, площадь которых преобладает.


77

AUTOMATYZOWANE UKŁADY KIEROWNICZE

NA PRODUKCJI *154061*

Келесова У.С., Никитюк Е.А., Жандарбекова А. Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати

АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ

ДЖИНСОВОЙ ОДЕЖДЫ Мода отражает уровень развития общества на каждой его ступени. Для про-

шедшего XX-го и начавшегося XXI-го столетия характерны бурные темпы, стре-мительные перемены буквально во всех отраслях жизни. Поэтому и мода идёт в русле требований своего времени: она мобильна, целесообразна, удобна и прак-тична. Джинсы являются одним из самых демократичных, любимых, универсаль-ных видов одежды нашего практичного и делового века. Джинсы послужили творческим источником для появления и эволюции джинсового стиля. Из джин-совых тканей стали шить почти всё – платья, юбки, жилеты, рубашки, куртки, сумки и многое другое и, конечно же, самые разнообразные джинсы.

Первую джинсовую одежду, как одежду для рабочих, напоминающую комбинезон и скроенную из коричневой ткани, предназначенной для палаток и тентов, Леви Страусс выпустил в 1853 году. Однако свое нынешнее название джинсы получили лишь в двадцатом веке, в тридцатых годах, а до тех пор их называли «комбинезон без верха».

С тех пор джинсы уверенно и прочно вошли в гардероб современных лю-дей и молодых, и взрослых, и женщин и мужчин. Они стали незаменимы во многих сферах жизни современного человека. И хотя строгий дресс-код многих официальных учреждений упорно не дает разрешение на ношение джинсовой одежды в пределах офиса, самые стойкие модницы всячески продвигают ее ношение хотя бы по демократичным пятницам.

С периода появления джинсов и по настоящее время они претерпевали различные изменения в композиционном, конструктивном, цветовом решениях, следуя модным тенденциям. Это были и джинсы прямого силуэта, джинсы-дудочки, джинсы, расклешенные от линии колена или от линии бедер, джинсы с завышенной и заниженной линией талии, самых разнообразных оттенков си-него и голубого, а также других не джинсовых цветов.

Джинсовая куртка, как и джинсы тоже становится универсальной одеж-дой современников. Джинсовая куртка особенно удобна в быстром ритме мега-полиса. Она прочная, хорошо стирается, защищает от холода, жары и дождя. В такой куртке удобно ездить в общественном транспорте. Мода наложила свой отпечаток на джинсовую куртку. Существует множество моделей и стилей: ко-


76

– в 36 раз при газопламенном восстановлении и ионно-плазменном уп-рочнении (с 2 до 72.1 тыс. обработанных деталей).

Следует также отметить, что предлагаемая технология позволила полно-стью исключить покупку новых раскатных роликов благодаря многократному восстановлению изношенных поверхностей, при этом ее низкая себестоимость позволяет во много раз снизить расходы на приобретение инструмента.

Литература: 1. Бобровский Н.М., Ежелев А.В., Мельников П.А., Бобровский И.Н. Уст-

ройство для гиперпроизводительной финишной обработки поверхностей дета-лей выглаживанием // Известия Самарского научного центра Российской ака-демии наук. 2012. Т. 14. № 6-1. С. 93-96.

2. Бобровский Н.М., Мельников П.А., Бобровский И.Н., Ежелев А.В. Гиперпроизводительный способ обработки поверхностно-пластическим дефор-мированием // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. С. 67.

3. Газотермическое напыление композиционных порошков / А. Я. Кулик [и др.] – Л.: Машиностроение, 1985. – 199 с.

4. Гончаров В.С., Васильев Е.В. Упрочнение длинномерных протяжек в ионно-плазменных установках типа ННВ-6.6-И1 // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 6 (102). С. 3-6.

5. Гончаров В.С., Васильев Е.В., Гончаров М.В. Восстановление и упроч-нение раскатных роликов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 7 (103). С. 16-19.

6. Конструкционные материалы: Справочник / Под ред. Б. Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990. – 688 с.


13

Потоки составляющих и компонентов Потоки десорбции составляющих газовой фазы с поверхностей деталей Qs

в общем случае определяются из выражения [1]:

)]exp(1[0

TRAQsQs⋅

−−⋅= , (3)

где Qs0- равновесный поток (в равновесии между приповерхностным сло-ем и газовой фазой); A- химическое сродство реакции.

Равновесный поток составляющей можно определить по равновесному по-

току адсорбции: oPvaSQs ⋅⋅⋅=0 , (4)

где S – площадь детали; a- коэффициент порядка единицы, определяющий вероятность десорбции; v- средняя скорость молекул составляющей; P0- равно-весное с приповерхностным слоем давление составляющей, Па.

Равновесные давления составляющих определяются по формулам [2]:

ACOOsOso

CO PKaaP ⋅⋅⋅= ,

ACOOsOso

CO PKaaP ⋅⋅⋅= 22

2 ,

AOHHsOso

OH PKaaP ⋅⋅⋅= 22

2 ,

AHso

H PaP ⋅= 22 ,

(5)

где KCO, KCO2, KH2O- константы равновесия образования СО, СО2 и Н2О из простых веществ; PA = 105 Па; aOs, aOs, aHs,- активности компонентов О, С, Н в приповерхностных слоях деталей. Эти активности связаны с приповерхност-ными концентрациями соотношениями

oOOOs aсa ⋅= ,

oCCCs aсa ⋅= ,

oHHHs aсa ⋅= ,

(6)

где: cO = CO/CoO, cC = CC/Co

C, cH = CH/CoH – относительные концентрации О,

С и Н в приповерхностном слое; CO, CC, CH, CoO, Co

C, CoH – абсолютные факти-

ческие и стандартные концентрации О, С и Н (в равновесии с оксидом, карби-дом и водородом при PA = 105 Па), моль/м3; ao

O = KOx-1, ao

C = KC-1, – активности


14

кислорода и углерода в трехфазном равновесии оксид (карбид)-раствор-газ при условии равенства активности металла единице, что выполняется при низкой растворимости компонентов; ao

H =1- активность водорода при PA = 105 Па; KOx, KC – константы равновесия образования низших оксидов и карбидов из простых веществ в расчете на один моль атомов О и С в соединениях. По определению активности кислорода и водорода равны 2OO pa = , 2HH pa = , где pO2, pH2 – фактические парциальные давления молекулярного кислорода и водорода, атм. Активность углерода определяется как aC = pC/ po

C, где pC, poC – фактическое

давление одноатомных паров углерода и давление этих паров над простым ве-ществом (графитом) при заданной температуре.

Сродство реакции Ор+Ср=СО определяется по выражению:

⋅⋅⋅

−=ACO

CO

PKccP

A1

1 ln , (7)

где COx

CO

KKK

K⋅

=1 – константа равновесия реакции Ор+Ср=СО; PCO – факти-

ческое давление СО, Па. С учетом приведенных соотношений поток десорбции СО, согласно (3), равен

)( COo

CO PPvaSQs −⋅⋅⋅= . (8)

Аналогично определяются потоки десорбции для других составляющих га-зовой фазы.

Потоки газовых составляющих из камеры определяются по формуле

)( 21 PPUQv uu −⋅= , (9)

где P1 – P2 – разность давлений составляющей в соседних камерах; Uu – про-водимость канала с номером u. Предельное давление откачных средств учиты-вается с помощью обратных потоков через штенгель, при этом P2 характеризует парциальный состав остаточных газов откачных средств.

Так как удаление примесей происходит из тонкого приповерхностного

слоя, то диффузионный поток компонентов О, С, Н можно определить как для полубесконечного тела:

( )joj

jdj CC

tD

TRSQc −⋅⋅

⋅⋅⋅=π

, (10)

где R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура, К; Dj – коэффициент диффузии j-го компонента, м2/с; t – время, с.


75

4. Локальное оплавление покрытия. 5. Механическая обработка (шлифование, полировка) абразивным инст-

рументом до восстановления требуемой геометрии. Образцы с покрытиями исследовали металлографически на микроскопе

«Неофот-2». Микротвердость покрытий определяли на микротвердомере ПМТ-3. Ошибка в измерениях соответствует стандартным отклонениям и не превы-шает 5-10%.

Твердость газопламенного покрытия составляет 59-64 HRC, толщина 1.5-2 мм. После чистового шлифования отклонение от номинальных геометрических разме-ров не более 0.02 мм, что находится в пределах допуска точности инструмента. По-лучаемое газопламенное покрытие не склонно к разупрочнению при температурах воздействия 500-600°С, что позволяет синтезировать на нем ионно-плазменные по-крытия при более высокой температуре без снижения твердости основы.

Для еще большего повышения износостойкости после газопламенного вос-становления изделия подвергались ионно-плазменной обработке. Образцы обезжиривали, промывали в ультразвуковой ванне и помещали в вакуумную камеру серийной установки ННВ-6.6-И1, которую затем откачивали паромас-ляным насосом. Перед нанесением покрытий производили очистку в тлеющем разряде ионами азота в вакууме 5 Па, при отрицательном потенциале подложки 1,5 кВ и электродуговую ионно-плазменную очистку и нагрев ионами хрома при отрицательном потенциале подложки 700 В, токе дуги 50-70 А до темпера-туры подложки 500°С. Температуру контролировали пирометром «Смотрич 7» и поддерживали на заданном уровне контролем высокого напряжения. Покры-тие наносилось с массзарядной сепарацией капельной фазы четверть – торовым сепаратором с контролем подачи азота при вакууме 2 · 10-1 Па.

Ионно-плазменное покрытие наносилось с чередующимися слоями TiN и TiAlN путем последовательной работы катодов, причем TiN наносится с пони-женной концентрацией азота. В проведенных опытах было нанесено 25 таких сло-ёв. Верхний слой – TiAlN с микротвёрдостью 3300 HV0.005 и толщиной ~ 0.4 мкм. Общая толщина ионно-плазменного покрытия покрытия составила ~ 5 мкм

Результаты механических испытаний и металлографических исследований показали, что многослойное покрытие обладает удовлетворительной адгезией (HF-2), высокой микротвердостью 3058 HV0.005 и хорошей ударной вязкостью.

Результаты промышленной апробации Испытания раскатных роликов, упрочненных по различным технологиям,

в действующем производстве ООО «СИНТОН» показали увеличение износо-стойкости:

– в 3 раза при упрочнении новых раскатных роликов ионно-плазменным методом (с 2 до 6.2 тыс. обработанных деталей);

– в 2.5 раза при восстановлении газопламенным методом (с 2 до 4.9 тыс. обработанных деталей);


74

OBRÓBKA MATERIAŁÓW W BUDOWIE MASZYN

*155835* К.т.н. Гончаров В.С., аспирант Васильев Е.В. Тольяттинский государственный университет

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Одним из распространенных инструментов для холодной раскатки труб-

ных заготовок являются раскатные ролики, изготавливающиеся из штамповой стали 5ХГМ с твердостью 44-48 HRC после закалки в масле при температуре 820-850°С и отпуска при температуре 410-440°С [6].

Возможными путями повышения эксплуатационных характеристик рас-катных роликов, как одного из видов металлообрабатывающего инструмента, является поверхностно-пластическое деформирование [1, 2] или нанесение за-щитных покрытий [4]. Однако, при температуре синтеза (500-550°С) таких ионно-плазменных покрытий, как TiAlN, происходит разупрочнение штампо-вой стали до твердости 40 HRC, и большая разница в твердости подложки и по-верхностного слоя покрытия снижает ударную вязкость, что ведет к образова-нию трещин при динамических нагрузках инструмента [5]. Следовательно, для предотвращения разупрочнения основы при ионно-плазменном напылении сле-дует понижать температуру синтеза покрытия или наносить промежуточные термостойкие слои.

Следует также отметить, что большая часть раскатных роликов приходит в негодность при износе порядка 1-2% массы, в связи с чем становится актуаль-ным восстановление изношенной поверхности, например, газопламенным на-пылением [3].

Целью работы является повышение износостойкости раскатных роликов из штамповой стали газопламенным и ионно-плазменными покрытиями.

Газопламенное напыление производилось с помощью горелки порошково-го напыления оригинальной конструкции и установки ТОП-ЖЕТ – 2.

После абразивного износа поверхности (уменьшение геометрического размера более 1 мм) восстановление раскатных роликов производилось по сле-дующему технологическому процессу:

1. Предварительная механическая обработка наружных поверхностей шлифованием с целью устранения дефектов, придания правильной геометриче-ской формы и получения единого базирования.

2. Струйно-абразивная обработка карборундом до получения шерохова-тости поверхности Rz20.

3. Газопламенное напыление порошка ПН70Х17С4Р4.


15

Абсолютные концентрации выражаются через активности по соотношени-ям вида (6). Стандартные растворимости и коэффициенты диффузии компонен-тов определяются по эмпирическим выражениям [3].

Условия активирования катодов и образования соединений Окисление металлических деталей и образование карбидов возможны, ес-

ли активность кислорода и углерода в газовой фазе выше активности кислорода в оксиде ao

O и активности углерода в карбиде aoc. Скорость образования соеди-

нений определяется соответствующими градиентами химического потенциала кислорода, углерода и температурой.

Активность кислорода в газовой фазе определяется по парциальному составу:

2

2

KPPa

CO

COOg ⋅

= или 32

2

KPP

aH

OHOg ⋅

=,

(11)

где K2, K3- константы равновесия реакций СО+0.5О2=СО2 и Н2+0.5О2=Н2О. Активность углерода можно определить, например, по парциальному дав-

лению СО согласно реакции С+0,5О2=СО:

OgCOA

COCg aKP

Pa

⋅⋅= . (12)

Из условия образования оксида aOg > aoO и карбида aCg > ao

C при заданном парциальном составе определяется температура детали, ниже которой на ней образуются соединения. Обратные неравенства определяют условия разложе-ния соединений.

Эмиссионная активность оксид содержащих катодов определяется доста-точно высокой активностью бария в сложных оксидах. Последняя, согласно ре-акции Ba+0.5O2=BaO, равна

BaOOg

BaOBa Ka

aa

⋅= , (13)

где aBaO- активность оксида бария в сложном оксиде; KBaO – константа рав-новесия образования оксида бария из простых веществ.

Активность кислорода в сложных оксидах катодов определяется активно-

стью кислорода в газовой фазе или в подложке. Для активирования катодов ак-тивность кислорода в приборе должна быть ниже активности кислорода в окси-де конгруэнтного состава. Последняя определяется из условия минимума обще-го давления паров оксида [2]. При рабочих температурах оксид содержащих ка-тодов (оксидных, алюминатных, торированных и др.) эта активность составляет


16

≈10-12. Таким образом, критерием активирования катодов является снижение активности кислорода в приборе ниже значения ≈10-12.

Для металлосплавных катодов получение высоких вторично эмиссионных свойств обеспечивается образованием оксида бария на поверхности сплава. Это возможно, согласно (13), если aO > (aBa · KBaO)-1, где aBa = Kin

-1, Kin-1 – константа

образования интерметаллида Pd5Ba из простых веществ. Обсуждение результатов Система уравнений (1), (2) решалась в редакторе Mathcad для схемы ЛБВ с

алюминатным катодом, приведенной на рис. 1. В качестве начальных прибли-жений принимались для активностей компонентов О, С, Н их активности в рас-творах со стандартной растворимостью и равновесные парциальные давления СО, СО2, Н2О, Н2. Температуры деталей соответствовали режимам откачки при термическом обезгаживании и тренировке катода. На рис. 2 показаны зависи-мости парциальных давлений, а на рис. 3 – зависимости активностей компонен-тов от времени в камере с катодным узлом при термическом обезгаживании прибора при температуре 900 К. На рис. 4 представлены зависимости общего и парциальных потоков СО, СО2 и Н2О из прибора от времени.

0 2 104× 4 104

×10−

8−

6−

4−

2−

log P0CO t( )( )log P0CO2 t( )( )log P0H2O t( )( )log P0H2 t( )( )

t Рис. 2. Зависимость парциальных давлений (Па) СО (1), СО2 (2), Н2О (3)

и Н2 (4) от времени (с) в катодной области при термическом обезгаживании прибора (Т=900 К)


73

Рисунок 2 – Корреляционная энтропия (UDP) Числовое значение энтропии является количественной характеристикой

степени хаотичности системы. Вывод: корреляционная энтропия показывает время, на которое можно

спрогнозировать поведение динамической системы. Литература: 1. В.В.Петров Статистический анализ сетевого трафика, МЭИ,

http://pi.314159.ru/petroff2.pdf.


72

*156324* Ст. преп. Балгабекова Л.О.

Алматинский университет энергетики и связи

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ЭНТРОПИИ СЕТЕВОГО ТРАФИКА В [1] описано, что широкие возможности теории нелинейной динамики

охватывают методы и для анализа временных рядов. Одним из свойств хаоти-ческой системы является детерминированный хаос. В случае наличия хаотич-ности в исследуемом временном ряде появляется возможность его предсказа-ния благодаря детерминированной природе хаоса.

В программе Fractan 4.4 исследованы временные ряды и осуществлена оценка корреляционной энтропии распределений интервалов между пакетами MPEG и UDP.

Корреляционная энтропия показывает степень разбегания близких фазо-вых траекторий и позволяет оценить количество информации необходимой для прогноза поведения трафика в будущем.

На рисунке 1 представлена зависимость изменения корреляционной раз-мерности Dc от размерности вмещения (n) распределения MPEG.

Корреляционная энтропия равняется К=0,488 при размере фазового про-странства 11≥m . Коэффициент корреляционной энтропии показывает время, на которое можно спрогнозировать поведение динамической системы.

На рисунке 2 представлена зависимость изменения корреляционной размер-ности Dc от размерности вмещения (n) распределения UDP. При этом корреляци-онная энтропия равняется К=0,074 при размере фазового пространства 36≥m .

Рисунок 1 – Корреляционная энтропия (MPEG)


17

0 2 104× 4 104

×20−

15−

10−

5−

0

log a0Og t( )( )log a0Cg t( )( )

t Рис. 3. Зависимость активностей кислорода (1) и углерода (2) от времени

(с) в катодной области при термическом обезгаживании прибора (Т=900 К)

0 2 104× 4 104

×9−

8−

7−

6−

5−

log QotkO t( )( )log QotkCO t( )( )log QotkCO2 t( )( )log QotkH2O t( )( )

t Рис. 4. Зависимость общего (1) и парциальных потоков (м3Па/с) СО (2),

СО2 (3) и Н2О (4) из прибора от времени (с) при термическом обезгаживании прибора (Т=900 К)

Анализ полученных зависимостей показывает, что в процессе прогрева

прибора в катодных частях активность кислорода повышается, а активность уг-лерода снижается. При этом активные металлы находятся в режиме окисления, а условия для активирования катода не выполняются. Для повышения ресурса геттерных материалов в процессе прогрева они должны находиться в неактив-ном состоянии, то есть на их поверхности должна сохраняться исходная оксид-ная пленка, препятствующая поглощению газовой фазы.

В конце процесса прогрева прибора активность кислорода снижается, а ак-тивность углерода повышается. Это свидетельствует о переносе углерода на ка-тодные части прибора вследствие смещения реакции Ор+Ср=СО влево. Усло-


18

вия для активирования катода выполняются при повышении температуры като-да до 1200 К.

Быстрота откачки из прибора при диаметре штенгеля более 20 мм слабо влияет на время откачки, т.е. на количество удаленных примесей О, С и Н из при-бора и создание условий для активирования катода. Напротив, чрезмерное увели-чение проводимости штенгеля и времени обработки прибора приводит к отрица-тельным потокам СО2 и Н2О из вакуумной системы в прибор. Длительное обезга-живание вызывает перенос углерода на слишком «чистые» детали из материалов с высоким сродством к кислороду, что на практике наблюдается в виде углеродного налета. Таким образом, условия для активирования катода желательно создавать встроенными средствами откачки после герметизации прибора.

Литература 1. Пригожин И. Современная термодинамика / И. Пригожин, Д. Кондепу-

ди. М.: Мир, 2002. 461 с. 2. Зоркин А. Я. Откачка электронных приборов / А. Я. Зоркин, Г. В. Ко-

нюшков. Саратов: СГТУ, 2006. 287 с. 3. Смитлз К. Дж. Металлы / К. Дж. Смитлз. М.: Металлургия, 1980. 447 с.

*152195*

Рахманова С. Т., Шакирьянов М. М., канд. техн. наук

ОБОБЩЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ

УСТОЙЧИВОСТИ КОМПРЕССОРА КАК ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Рассматривается обобщение математических моделей газодинамической

устойчивости компрессора. Она дает возможность выбора алгоритма для по-следующей разработки электронного автоматического устройства и(или) соот-ветствующих систем.

Согласно представлениям о помпажных явлениях первопричиной помпажа является срыв потока с лопаточных венцов компрессора. При этом наблюдаются низкочастотные колебания давления и расхода воздуха в газовоздушном тракте. После резкого падения давления происходит восстановление его первоначальных значений через десятые доли секунды, а затем весь процесс повторяется снова.

Основной вопрос здесь – не только построение математических моделей помпажных явлений с помощью соответствующих преобразований известных уравнений, но и выявление новых, дополнительных причин (аналитических за-кономерностей), приводящих к появлению неустойчивых режимов работы авиационных двигателей[1].


71

Таблиця 1 Порівняння параметрів AMOLED дисплею з параметрами рідинно-кристалічних та дисплеїв на плазмовому світінні

Вид панелі AMOLED – ди-

сплеї Рідинно-кристалічний ди-сплей

Дисплей на плаз-мовому світінні

Використовувана техноло-гія

Real Stripe, non-РenTile

TN+Film, IPS, MVA

SED, FED

Мінімальний термін екс-плуатації

62000 60000 100000

Яскравість до 1000 кд/м² 300 кд/м² 400 кд/м² Час відгуку 0,01 мс 2÷6 мс 1 мс Контрастність До 1000000:1 До 2000:1 До 100000:1 Робоча напруга 3÷10 В -5÷ +20 В 200÷600 В Кут огляду До 180° До 176° До 180° Кольоропередача 16,2 млн Споживана потужність 40% від LCD Таким чином завдяки OLED технології стало можливим розробляти нові

типи дисплеїв для застосування в нестандартних умовах: ультратонкі, гнучкі, прозорі і відповідно абсолютно легкі дисплеї.

Вже можна говорити, що OLED технологія «Це вже не фантастика» [6]. Вона з успіхом починає займати свою «позицію» на ринку перспективних тех-нологій. З часом великі компанії будуть в повну силу використовувати досяг-нення OLED технології. Є ще безліч областей виробництва, де ця технологія мала б величезний успіх, що є одним з істотних показників великого потенціалу технології.

Література 1. «OLED introduction and basic OLED information» [Електронний ресурс].

– Режим доступу: http://www.oled-info.com/introduction 2. «How OLEDs Work» [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://electronics.howstuffworks.com/oled.htm 3. «OLED» [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://en.wikipedia.org/wiki/OLED 4. «AMOLED» [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://en.wikipedia.org/wiki/AMOLED 5. «Overview of OLED Display Technology» [Електронний ресурс]. – Ре-

жим доступу: http://www.ewh.ieee.org/soc/cpmt/presentations/cpmt0401a.pdf 6. «Thinner lighter better brighter, Today's Chemist at Work» [Електронний ре-

сурс]. – Режим доступу: http://pubs.acs.org/subscribe/journals/tcaw/10/i11/html/11felton.html


70

Контрасність. Для забезпечення хорошого читання інформації, при прямих сонячинх

променях варто збільшувати контрасність, а не яскравість приборів. Для досяг-нення цього, відображальні здібності дисплею повинні бути керовані. Пристрої AMOLED [4] мають чудову контрасність. Наприклад стандартний пристрій, маючи круговий поляризатор з антиблоковим покриттям, володіє контрастом більше 300:1 при рівні освітленності 500 люкс, який вважається нормальним для наземного транспорту.

OLED телевізор здатний забезпечити картинку з недосягнутими для інших технологій рівнем яскравості та контрастності. Перший, випущений в масовий продаж телевізор OLED демонструє контрасність 1000000:1 [5]. Для порівнян-ня: далеко не всі плазмові панелі можуть похвалитися контрастністю на рівні 15000:1, не говорячи вже про рідинно-кристалічні телевізори. Контрастність LCD до 2000:1, CRT до 5000:1

Кут огляду. Дисплеї AMOLED [4] мають досить широкий кут огляду (більший ніж 160

градусів) і малий час затримки – приблизно 10 мікросекунд. Дана технологія дарує відмінну якість при куті огляду по горизонталі і вертикалі аж до 180 градусів.

Технологія OLED дозволяє дивитися на дисплей з будь-якої сторони і під будь яким кутом, при чому без втрати якості зображення. Хоча, сучасні РК ди-сплеї (за виключенням тих, що базуються на TN+Film матрицях) також збері-гають прийнятну якість зображення при великих кутах огляду.

Енергоспоживання. За різноманітних рівних умов, OLED телевізор споживає майже в 10 разів

менше електроенергії, ніж звичайна LCD панель. Можливо, сьогодні питання енергоспоживання телевізора мало турбує звичайного користувача, але з враху-ванням тенденції до постійного зростання цін на електроенергію, з часом варто буде поглянути в сторону OLED панелей.

Важко порівняти споживання з РК, так як рідиннокристалічна комірка ви-магає вкрай малої величини струм в робочому режимі. Однак допоміжні засоби для забезпечення її роботи (драйвера, підсвітка) можуть споживати доволі бага-то, або ж навпаки, дуже мало – визначається за метою призначення дисплею. Споживання AMOLED прямопропорційне яскравості і площі світіння.

Отже, для нагляднішого огляду даної технології зведемо вищеперелічені дані до таблиці.


19

Уравнения движения газовой системы как многомерного объекта пред-ставляются в форме вход – выход, т.е. с перекрестными связями, когда измене-ние регулируемой координаты(например, полной энергии Wn) зависит от изме-нения всех его управляющих(входных) координат. Тогда для одномерной САУ, имеющей n регулируемых координат и n регулирующих органов, уравнения движения системы запишем в следующем виде(см.рис.1):

X(S)=W(S)U(S)+Q(S)F(S)

F(S)

Рис.1 Система компрессора как объекта регулирования

Где F(S),Q(S) – векторы задающих координат(например, потенциальной

энергии), U(S), W(S) – векторы задающих координат(например, кинетической энергии), X(S), E(S) – управляющие воздействия(например, по расходу воздуха, топлива и т.д.).

Классификация является удобным инструментом для изучения предлагае-

мых разработок. Она позволяет тщательно исследовать на предмет применимо-сти тех или иных технических решений.

Q(S)

W(S) U(S) E(S)


20

Классификация имитационных моделей газодинамической устойчи-вости компрессора как объекта регулирования

Модели, содержащие аку-стические параметры

Модели, содержащие реальные параметры ГТД

Wni=0.5maixi

2, mai=ρili/s, Wni=maiciViliti. Рассматривается равенство величин энергий между час-тями элементов ГТД. Wki+Wni=Wk(i+1)+Wn(i+1). Или 1004,5T1

*(πkI0,286-

1)+ma1(1,05cVlt+x12/2g)=

1004,5T2

*(πkII0,286-

1)+ma2(1,05cVlt+x22/2g

С сосредоточенными парамет-рами СУЛА Рассматривается неустой-чивость вокруг равновес-ного режима

+

=+

−∂

+∂

=

−

∑

∑

nQm

nanCnK

nQnQknQF

m

nanL

nQ

.]

11

1

)*(

1

1[..

+

∑ ∑= =

+m

n

m

nanLanCnK

1 11

1 [Kn+1-

-nQ

nQknQF∂

+∂ )*( ]Qn=0

С распределенными пара-метрами СУЛА Уравнения(гидродинамики)

.

2

.2

.22

.22 x

PxCCCP −=+ ρ

0.

22.

2.

=+ xCP ρ

constkP

=

2

2ρ

Находятся взаимозависи-мые параметры как друг от друга, так и от времени. Ищутся выражения и фор-

мулы вида .),2(

*.Pfk =η

.),2(

*2

.qIIPfqIP = и т.д.

В табл. предложены трое видов путей разработки имитационных матема-

тических моделей компрессоров как объектов управления[2,3]. В первой графе представлены модели, содержащие акустические парамет-

ры двигателя. Здесь Wki – кинетическая энергия газа, заполняющего участок

трубы ГТД, x.

– амплитуда объемной скорости, mai – акустическая масса, ρi –

плотность, li – длина, Vi – объем, t – время, S –площадь поперечного сечения. Алгоритмы неустойчивости могут быть получены рассмотрением равенства ве-личин полных энергий Wki +Wni и Wk(n+1) +Wn(n+1) различных частей СУЛА.

Вторая графа посвящена разработке моделей, содержащих реальные пара-метры ГТД. Она подразделена на две подграфы.


69

нуля до температур, які перевищують 80°С. В той час як для рідиннокристале-вих дисплеїв вплив низьких температур виявляється несприятливим, і зазвичай вимагається підігрів підкладки, OLED-дисплеї добре працюють навіть при тем-пературі -40°С. При високих температурах OLED мають допустиму робочу те-мпературу порядку 70°С.

Дисплеї OLED [3] тонкі та легкі. Використовуючи скло товщиною 0,7 мм, дисплей OLED буде мати товщину порядку 1,4 мм. При необхідності дана тех-нологія дозволяє виготовляти також гнучкі та прозорі дисплеї.

Органічні дисплеї вбудовуються у телефони, цифрові фотоапарати, авто-мобільні бортові комп’ютери, комерційні OLED-телевізори, виготовляються невеликі OLED дисплеї для цифрових індикаторів, лицевих панелей автомагні-тол, MP3-плеєрів і т.д.

На основі даної технології було започатковано технологію AMOLED [4]: використання органічних світлодіодів в якості світловипромінювальних елеме-нтів і активної матриці з тонкоплівкових транзисторів для керування світінням світлодіодів.

Рисунок 1 – Будова дисплею на базі технології AMOLED

Для оцінки переваг та недоліків даної технології розглянемо і порівняємо основні технічні параметри з рідинно-кристалічними та плазмовими дисплеями.

Яскравість. Дисплеї AMOLED [4] рівномірно та без мерехтіння випромінюють яскра-

вість від декількох кд/кв.м до дуже високих яскравостей – понад 100000 кд/кв.м, при чому їх яскравість може регулюватися в досить широкому динамі-чному діапазоні. Так як термін працездатності дисплея оберенено пропорцій-ний його яскравості, для пристроїв рекомендується робота при більш прийнят-них рівнях яскравості до 1000 кд/кв.м.


68

сійного шару, тому що в органічних напівпровідниках дірки володіють біль-шою рухливістю, ніж електрони. При рекомбінації відбувається зниження енер-гії електрона, яке супроводжується еміссією електромагнітного випромінення в області видимого світла. Тому шар і називається емісійним [2]. Пристрій не працює при подачі на анод від’ємної відносно катоду напруги. В даному випад-ку дірки рухаються до аноду, а електрони в протилежному напрямі до катоду, і рекомбінація не відбувається.

В якості матеріалу аноду зазвичай використовується оксид індія, легований оловом. Він прозорий для видимого світла і має високу роботу виходу, яка сприяє інжекції дірок в полімерний прошарок. Для виготовлення катоду зазвичай викорис-товують метали, такі як алюміній і кальцій, оскліьки вони володіють низькою робо-тою виходу, яка сприяє інжекції електронів в полімерний прошарок.

По даній технології виготовляються OLED-дисплеї [2], які являють собою цільний тонкоплівковий напівпровідниковий пристрій, що випромінює світло, коли до нього прикладена напруга. OLED – дисплей складається з декількох тонких органічних плівок, які розташовані між двома тонкоплівковими провід-никами. Робоча напруга даних дисплеїв знаходиться в межах 3÷10 В.

Колір, ефективність і інтенсивність випромінювання пристроїв OLED за-лежать від застосовуваних органічних матеріалів, якими визначається різнома-нітнцість відтворюваних кольорів дисплеєм.

Отже, OLED [3] – це не що інше, як тонкоплівковий пристрій з світлови-промінювальною поверхнею. Дана поверхня утворена великою кількістю одно-часно випромінюваних світло комірок на одній підкладці. При чому дані комір-ки можуть виготовлятися методом напилення, або методом струйного друку, для створення дисплею з довільним структуруванням можни використовувати звичайну літографію. Іншими словами, OLED мають значні переваги в техно-логії формування структури.

Дисплеї OLED мають дуже широкий кут огляду (біля 180°) і малий час за-тримки – приблизно 10 мікросекунд [3].

Пристрої OLED рівномірно і без блимання випромінюються яскравість від декількох кд/м2 (для нічної роботи) до надвисоких яскравостей – понад 100000 кд/м2, при чому їх яскравість може регулюватися в дуже широкому динамічно-му діапазоні.

Для забезпечення прийнятного читання інформації, при прямому сонячно-му світлі необхідно збільшити контраст, а не яскравість пристроїв. Щоб досяг-нути цього, відображальна здатність дисплею повинна бути керованою. При-строї OLED мають дуже хорошу контрастність. Наприклад, стандартний OLED дисплей, що має круговий поляризатор з антиблисковим покриттям, володіє контрастом понад 300:1 при рівні освітленості 500 люкс, який вважається при-йнятним для наземного транспорту.

Можливість роботи в широкому діапазоні температур – актуальний мо-мент для транспортних дисплеїв, які повинні працювати від температур нижче


21

В одной из них рассматривается модель выделением отклонения расхода воздуха Q от равновесного режима. Здесь акустические импедансы определя-ются следующим образом

ΣLa=La(n+2)+ La(n+3)+Lanπkn+La(n+1)π k(n+1) ,

ΣCan=Ca(n+2))+Ca(n+3)+Can πkn+Ca(n+1)πk(n+1).

коэффициент сопротивления дросселя

Kn+1=2(P2(n+1) – P2

(n))/QB(n+1),

где n – номер рассматриваемого сечения. Далее полученные уравнения решаются относительно Q и определяются области устойчивости(например, ко-эффициент при Q – это статическая устойчивость(помпажный срыв, а коэффи-циент при производной Q – это динамическая устойчивость(помпажные коле-бания). Реализация получающихся алгоритмов и сравнение их с соответствую-щими порогами позволят построить различные устройства и системы.

В другой подграфе приведены модели, которые получены рассмотрением со-вокупности уравнений (гидродинамики) движения, неразрывности, адиабаты. Здесь P2, С2 и ρ2 – давление, скорость и плотность воздуха за компрессором, Р2Х, С2Х, ρ2Х – скорости изменения давления, скорости и плотности воздуха за компрес-сором по расстоянию Х. Р2, С2 – скорости изменения давления и скорости воздуха за компрессором по времени. В конечном счете определяются взаимозависимые функции, позволяющие найти области помпажа. Здесь η*

k, P2 – скорость изменения к.п.д. и давления воздуха за компрессором, Р2QI

(I), Р2QII – скорости изменения давле-ния воздуха за первой группой ступеней компрессора по его расходу и давления воздуха за компрессором по его расходу, соответственно. И далее, сравнивая по-лучающиеся алгоритмы и частные критерии устойчивости с соответствующими уставочными значениями можно построить системы и устройства.

Таким образом, представленная классификация представляет собой прак-тическую ценность, указывающая возможные пути разработки математических моделей помпажных явлений.

Литература: 1. Казакевич В.В. Автоколебания(помпаж) в компрессорах. М., Машино-

строение, 1974, 264с. 2. Шакирьянов М.М. Решающая таблица по устранению различных видов

газодинамической неустойчивости в системах, содержащих лопаточные маши-ны. Изв. вузов, Авиационная техника, 2000, №1, С.80.

3. Грейцер Е.М. Помпаж и вращающийся срыв в осевых компрессорах. Экспериментальные результаты и сравнение с теорией. Энергетические маши-ны и установки, 1976, Изд-во «Мир», с.75.


22

*155356* Перевозникова Я.В., Перекрестов А.П., Вавилина Н.А.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., г. Саратов, Россия

АНАЛИЗ И ВЫЯВЛЕНИЕ ПРИЧИН НИЗКОГО КАЧЕСТВА

СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ПОМОЩИ ТЕРМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДАВЛЕНИЯ (ТСД)

В последнее время для неразъемного соединения материалов интенсивно

внедряется способ диффузионной сварки, обеспечивающий большую проч-ность и стабильность качества соединения. Диффузионный метод сварки харак-теризуется тем, что процесс протекает в защитной (инертной или активной) среде при температурах и давлениях, обеспечивающих взаимную диффузию атомов соединяемых материалов в твердой фазе с образованием между свари-ваемыми поверхностями прочного и по всем остальным параметрам качествен-ного соединения. Технологическая характеристика диффузионной сварки была предложена Н.Ф. Казаковым и принята Международным институтом сварки в следующем виде: «Диффузионная сварка материалов в твердом состоянии – это способ получения монолитного соединения, образовавшегося вследствие воз-никновения связей на атомарном уровне, появившихся в результате сближения контактных поверхностей за счет локальной пластической деформации при по-вышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхност-ных слоях соединяемых материалов». Опыт применения диффузионной сварки при изготовлении различных узлов из широкого круга материалов показал большие преимущества этого способа перед пайкой и механическим креплени-ем. Такие отличительные особенности диффузионной сварки, как обычно не-большие скорости нагрева и охлаждения, отсутствие фазовых превращений ти-па «твердое тело – жидкость», диффузионный отжиг, способствуют получению наиболее низкой энергии и наиболее близкого к равновесному состояния в зоне соединения материалов, а значит и получению наиболее термодинамически стабильного неразъемного соединения по сравнению с известными способами сварки и пайки. Эти и другие преимущества данного способа сварки выдвигают его в число наиболее перспективных методов соединения материалов. Широкое применение диффузионная сварка получила в инструментальном производстве, в частности штамповом, при соединении твердых сплавов со сталями, а также в электроэнергетике при получении узлов с низким электрическим сопротивле-нием и соединении тугоплавких материалов. Однако, как и всем существую-щим способам соединения, диффузионной сварке присущи и некоторые недос-татки, среди которых можно выделить необходимость применения дорого-стоящего специального оборудования, что становится трудно преодолимым препятствием для внедрения в производство диффузионной сварки. Но данное


67

*156012* Вознюк В.А., Костюк Б.М., Коваль К.О.

Вінницький національний технічний університет

ПЕРСПЕКТИВА ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОРГАНІЧНИХ СВІТЛОВИПРОМІНЮВАЛЬНИХ

ДІОДІВ З АКТИВНОЮ МАТРИЦЕЮ Проблема розробки пристроїв відображення інформації супроводжує розро-

бників комунікаційного обладнання з часу винайдення електронно-променевої трубки (далі ЕПТ) і до сьогодення. 30-80-ті роки ХХ сторіччя пройшли під зна-ком використання ЕПТ в якості пристроїв відображення інформації. Це були громісткі і енерговитратні пристрої, але вони мали незаперечну перевагу – без-доганний огляд дисплею під всіма можливими кутами. Зі зміною ідеології кому-нікаційних пристроїв із стаціонарних на переносні, у зв’язку з габаритами, ЕПТ втратили свою актуальність. Перед розробниками постало питання заміни даної технології на альтернативну, але із мінімальними габаритними показниками. На зміну ЕПТ прийшли пристрої відображення інформації на рідких кристалах та з плазмовим світінням. При використанні дисплеїв на рідких кристалах була дося-гнута мінімізація габаритних розмірів, але дана технологія має погіршену огля-довість (зменшений кут огляду), недостатню контрастність, необхідність вико-ристання додаткової підствітки. Для виготовення великорозмірних дисплеїв ви-користовується технологія плазмового світання [1], обмеженість використання даної технології в комунікаційних пристроях (мобільні телефони, ноутбуки, планшетні комп’ютери) – висока вартість і застосування високих напруг (сотні вольт). Наведене вище вказує, що для подальшого розвитку комунікаційних тех-нологій (зменшення габаритних розмірів, покращення яскравості і контрастності, використання низьковольтових джерел напруги, збільшення кутів огляду) необ-хідно застосовувати технології, які не мають наведених вище недоліків. Однією з таких перспективних технологій являється створення дисплеїв на органічних сві-тловипромінювальних діодах з активною матрицею.

Органічні світловипромінювальні діоди (на англ. Organic Light-Emmitting Diode або OLED) [1] – прості органічні, тонкоплівкові світлодіоди, в яких у якості випромінюваного шару застосовуються органічні з’єднання. Для ство-рення органічних світлодіодів використовуються тонкоплівкові багатошарові структури, які складаються з шарів декількох полімерів. При подачі на анод по-зитивного відносно катода струму, потік електронів протікає через пристрій від катода до анода. Таким чином, катод віддає електрони в емісійний шар, а анод забирає електрони з провідного шару, іншими словами анод віддає дірки в про-відний шар. Еміссійний шар отримує негативний заряд, а провідний шар – по-зитивний. Під дією електростатичних сил електрони і дірки рухаються назузст-річ один одному і при зустрічі рекомбінують. Це відбуєваться ближче до еміс-


66

Рисунок 1 – Расположение и область определения полюсов полюсов недодемпфированной системы второго порядка

Литература: 1.Багаев А. Использование момента кориолисовых сил для измерения мас-

сового расхода потока зерна и продуктов его размола/А.А.Багаев, В.Г.Лукьянов, Р.С.Чернусь//Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2008.-№4(42).-С.47-49.

2.Багаев А.А. Обоснование критерия выбора электродвигателя центробеж-ного расходомера сыпучих сельскохозяйственных продуктов/А.А.Багаев, Р.С. Чернусь//Ползуновский вестник .-Барнаул; Изд-во Алтайского государственно-го технического университета им. И.И.Ползунова, 2011.-№2/1 –С.188-193.

3.Ключев В.И. Теория электропривода/В.И.Ключев.-М.: Энергоатомиздат, 2001.- 704 с.

4.Филлипс Ч. Системы управления с обратной связью//Ч.Филлипс, Р.Харбор.-М.: Лаборатрия Базовых Знаний, 2001.-616 с.


23

препятствие можно обойти за счет применения диффузионной сварки с терми-ческими системами давления (ТСД).

Диффузионная сварка с ТСД имеет свою специфику проектирования тер-мокомпрессионного устройства и разработки технологических режимов. Соз-данная методика позволяет как облегчить процесс разработки технологии, так и выявить ошибки последней и дать рекомендации по их устранению при полу-чении низкокачественных соединений, что и рассматривается в данной статье.

Металлографические исследования (рис. 1) показали, что в случае соеди-нения при помощи ТСД с предварительным зажимом в использовавшемся тер-мокомпрессионном устройстве твердого сплава ВК8 и стали 9ХС при темпера-туре 900 0С с охлаждением без промежуточных отжигов никелевая прослойка имеет трещины по границам зерен и расслоения, по границе между никелем и сталью наблюдаются расслоения и множественные пустоты.

Рис. 1. Микроструктура зоны соединения через прослойку никеля Н2

твердого сплава ВК8 и стали 9ХС

Появление дефектов в зоне соединения никеля и стали обусловлено недос-таточным развитием физического контакта и последующих диффузионных процессов. Дефекты в сердцевине никелевой прослойки возникли в результате превышения допустимой скорости охлаждения соединенных стали и твердого


24

сплава, имеющих большое различие величин ТКЛР, из-за чего возникающие в никеле напряжения не успевали релаксировать.

В результате структурного анализа диффузионного соединения меди М0б с композиционным материалом ХД50В-МП, полученного по существовавшей технологии, установлено (рис. 2):

– в меди имеет место разбросанная пористость (с размером пор 3 ÷ 8 мкм), характерная для литой структуры;

– водородная болезнь в меди не наблюдается; – структура меди крупнозернистая с оторочкой мелкого зерна (с размером

последних ~50 мкм), возникшей в результате высокотемпературной рекристал-лизации наклепанной при низких температурах контактной поверхности;

– размер зерен медной составляющей в псевдосплаве ~10 мкм; – место соединения обнаруживается после травления по различию в струк-

туре, при этом на отдельных участках имеет место образование совместных зе-рен, но определить их качество невозможно, так как разрешающая способность использованного микроскопа не позволяет выявить мелкие поры и непровары (величиной ~10-6 м и менее).

Рис. 2. Микроструктура зоны соединения

меди М0б (вверху) и псевдосплава ХД50В-МП (внизу), ×150·(0,5) В результате измерений микротвердости сварных образцов из твердого

сплава ВК8 и стали 9ХС с никелевой прослойкой (рис. 3) установлено: – микротвердость стали как в сердцевине, так и вблизи никелевой про-

слойки находится в пределах 200÷290 кг/мм2; – микротвердость твердого сплава в сердцевине составляет 690÷970 кг/мм2, а

на границе с никелем местами наблюдается ее снижение (до 520 кг/мм2); – микротвердость в сердцевине никелевой прослойки составляет

130÷140 кг/мм2, а на границе с твердым сплавом имеет разброс от 190÷400 кг/мм2 (вблизи расслоений в никеле) до 1030 кг/мм2;


65

область как правило за четыре постоянных времени , где -собственная частота колебаний, т.е. , где k =4.

Параметры переходной функции второго порядка непосредственно связа-ны с расположением полюсов (корней) передаточной функции вида (1). Для на-хождения области расположения полюсов преобразуем (1), разделив числитель и знаменатель правой части на и обозначив , получим

. (4)

Комплексные сопряженные корни знаменателя (4) яв-ляются полюсами передаточной функции.

Время установления обратно пропорционально действительной со-ставляющей корней (полюсов) передаточной функции. Если требуется, чтобы время установления было меньше или равно некоторому предельному значе-нию , то должно выполняться следующее условие и полю-сы должны располагаться в определенной области.

Пример. Пусть максимальное перерегулирование не должно превышать 4%, что согласно выражению (3) соответствует коэффициенту затухания ξ = 0,716 и α=arctg 0,98=49,390.

Предположим также, что максимальное допустимое время установления =1 с. В этом случае τ=1/ ≤1 и . Следовательно, область расположения полюсов недодемпфированной сис-

темы второго порядка ограничена заштрихованной областью на рисунке 1. По-люсы, соответствующие заданным ограничениям, имеют значения

0,973. Уменьшение угла α сопровождается уменьшением перерегулирования.

Следовательно, для того чтобы перерегулирование не превышало заданного значения расположение полюсов не должно выходить за пределы заштрихо-ванной области.

Учитывая, что коэффициенты (2), определяющие значения корней переда-точной функции (1) и расположение полюсов на комплексной S-плоскости, яв-ляются функцией параметров двигателя, нагрузки и механической передачи, можно утверждать, что изменяя параметры электромеханической системы можно обеспечить заданное качество переходного процесса.


64

частота вращения двигателя в режиме холостого хода; s – скольжение; - мо-мент сопротивления; Q – расход сыпучего продукта; i -передаточное число ре-дуктора; R2 – активное сопротивление ротора; U1 – фазное напряжение; xk – ин-дуктивное сопротивление короткого замыкания статора; I10 – ток статора; J� –момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя; ω2 – угло-вая скорость вращения крыльчатки.

Известно [3], что значение безразмерного коэффициента затухания , вы-раженное через параметры двигателя, нагрузки и механической передачи, оп-ределяет степень колебательности электропривода центробежного расходоме-ра. Коэффициент затухания может принимать отрицательные действительные или комплексно-сопряженные значения, что определяет общий вид временных характеристик переходного процесса устройства.

В свою очередь, на показатели качества переходных процессов оказывают влияние механические и электромагнитные инерционности привода, оцени-вающиеся соответствующими постоянными времени. Для обеспечения быстро-действия и точности измерений расхода необходимо оптимизировать переход-ные процессы во время действия переменной случайной нагрузки, т.е. по суще-ству необходимо определить требуемую область расположения полюсов пере-даточной функции расходомера на комплексной S-плоскости.

В связи с этим целью работы является формулирование требований к вре-менным характеристикам и обоснование области расположения полюсов пере-даточной функции расходомера на комплексной S-плоскости.

Переходная функция характеризуется рядом показателей, одним из кото-рых является максимальное относительное перерегулирование [4]:

, (3)

где iуст – установившееся значение тока; – максимальное значение тока; α – угол между отрицательной осью комплексной плоскости и линией, ограни-чивающей область расположения полюсов передаточной функции.

В теории электропривода [3] принято, что колебательный процесс должен зату-хать за один период, а перерегулирование не должно превышать 5%, что соответству-ет «модульному оптимуму», условием которого является равенство

Другим показателем качества переходного процесса является время уста-новления Туст.. Туст –это время, необходимое для того, чтобы выходной сигнал вошел в ±2- или ±5-процентную зону, прилегающую к установившемуся значе-нию. Для систем второго порядка переходная функция входит в 2-процентную


25

– микротвердость в сердцевине никелевой прослойки после испытания об-разца на сжатие повысилась до 170÷190 кг/мм2.

Рис. 3. Микротвердость в зоне соединения через прослойку никеля Н2 твердого сплава ВК8 и стали 9ХС

Измерения микротвердости у образцов, полученных соединением меди

М0б с композиционным материалом ХД50В-МП по использовавшейся техно-логии, показали возрастание микротвердости меди от 83÷95 кг/мм2 на расстоя-нии 80÷300 мкм от места соединения до 100÷120 кг/мм2 в зоне соединения.

Обнаруженное у всех исследованных образцов упрочнение приконтактных объемов произошло в результате смятия неровностей поверхностного рельефа при значениях температуры, недостаточных для достижения необходимой ско-рости разупрочнения последних.

Образцы биметаллических контактных наконечников дугогасительных камер ва-куумных выключателей, изготовленные по применявшейся технологии, в большинстве случаев расслаивались по месту соединения при дальнейшей механообработке.

Таким образом, экспериментальные исследования показали низкое для диффузионной сварки с ТСД качество соединений, полученных по применяв-шимся технологиям.

В результате анализа при помощи разработанной методики имевшейся тех-нологии соединения с помощью ТСД элементов комбинированных контактных наконечников дугогасительных камер вакуумных выключателей установлено, что используемое термокомпрессионное устройство не может обеспечить требуемый режим сварки (рис. 4) из-за высокого значения ТКЛР материала стягивающих сто-ек и низкого сопротивления деформированию материалов деталей устройства (рис. 5) при необходимом уровне термомеханического нагружения.


26

Рис. 4. Результаты расчета технологических параметров:

1 – приведенное удельное усилие сжатия соединяемых материалов в зависимости от приведенной температуры его приложения;

2 – нижняя граница технологической области диффузионной сварки данных материалов

0 10 20 30 40 500

0.03

0.06

0.09

0.12

0.15

0.18

0.21

0.24

0.27

1

2

δ, %

t, мин 125 325 525 725

Т-273,К 9250

2.55

7.510

12.515

17.520

22.510-6К-1

2

1

а) б) Рис. 5. а) интенсивность деформаций деталей термокомпрессионного устройства в зависимости от времени процесса сварки: 1 – обратимая

составляющая; 2 – необратимая составляющая б) ТКЛР материала стягивающих стоек термокомпрессионного устройства

в зависимости от значения температуры: 1 – истинный; 2 – средний

350 450 550 650 750 850 0

10

20

30

40

50

2

1

Т-273, К

Р, МПа


63

ELEKTROTECHNIKA I RADIOELEKTRONIKA

*155941* Багаев Андрей Алексеевич

д.т.н., профессор, зав. каф. ЭиАСХ Алтайский государственный аграрный университет

Чернусь Роман Сергеевич ассистент кафедры ЭиАСХ Алтайский государственный аграрный университет

АЛГОРИТМ ИДЕНТИФИКАЦИИ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОЛЮСОВ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ

ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАСХОДОМЕРА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА S–ПЛОСКОСТИ

Устройство и принцип действия центробежного расходомера представле-

ны в работе [1]. В работе [2] получена передаточная функция центробежного расходомера

сыпучих сельскохозяйственных материалов по току приводного двигателя

, (1)

где – безразмерный коэффициент затухания. Связь между параметрами электропривода и колебательного звена имеет

следующий вид [3]:

; ; . (2)

В выражениях (1) и (2) использованы следующие обозначения:

; ; ; ; ;

; ;

; ,

где – электромагнитная постоянная времени двигателя; β – жест-кость механической характеристики двигателя; - номинальная угловая


62

выходящая из скважины геотермальная вода питьевая, не содержит вредных при-месей и солей, температура достаточна высокая (42°С).

В работе предложена система тепло и электроснабжения санаторий на ос-нове возобновляемых источников энергии (рис.1).

Геотермальная система тепло и электроснабжения санаторий «Алтыарык» на основе возобновляемых источников энергии включает башню- скважину с высотой 20 м, микроГЭС, мощностью 15 кВт, солнечный модуль, плоский коллектор, пара-болоцилиндрический коллектор, теплоизолированный бак-аккумулятор, тепловой насос и контуры лечебного водоснабжения и низкотемпературного отопления зда-ний. Система дополнительно снабжена ветерогенератором.

Рис. 1 – Система тепло и электроснабжения санаторий «Алтыарык»

на основе возобновляемых источников энергии Литература 1. Каримов И.А. Выступление на шестом заседании Азиатского форума

солнечной энергии. Ташкент, 2013 г , 22 ноября. 2. Эргашев С.Ф., Кулдашов О.Х., Тожибоев А.К., Рустамов У.С., Иброхимов Ж.М.

Комбинированная солнечная – геотермальная система отопления на основе возобновляе-мых источников энергии // Научно-технический журнал ФерПИ. 2013. № 4. С. 35-40.


27

При применении разработанных технологических параметров и термоком-прессионного устройства для соединения элементов контактов вакуумных вы-ключателей расслоений сварных образцов при последующей механообработке не наблюдалось.

В результате ультразвуковой дефектоскопии промышленных образцов из сваренных по разработанной технологии твердого сплава марки ВК20-КС и стали 4Х5МФС через прослойку никеля Н2 толщиной 0,1 мм дефекты в зоне соединения и в твердом сплаве выявлены не были.

Литература 1. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. – 2-е изд., перераб. и

доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 312с. 2. Муха И.М., Любимов В.Е. Технология изготовления твердосплавных де-

талей и инструмента – К.: Техника, 1980. – 191с. 3. Сысоев А.П., Сергеев А.В., Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка меднохромо-

вого псевдосплава с медью. // Порошковая металлургия. – 1984. – №10. – с. 45-47. 4. Особенности технологического процесса диффузионной сварки с терми-

ческими системами давления – материалы науч-техн. конференции «Электрон-ные приборы и устройства нового поколения» – 2002. – с. 17-19. *155760*

Каймин В.Г. магистрант, Сабиров Ф.С. – д.т.н., профессор. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный

технологический университет «СТАНКИН»

ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАНКА НА КАЧЕСТВО ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Annotation. This research scientific work examines the opportunity of receiving

high roughness values (Ra 0, 20) by cutting tapered surface of one of the detail with a help of edge tool. The detail has a number of specific features: the tapered surface is located in the inner chamber, radial runout tolerance is 0,03mm, small size (11х18 мм), and complexity of cutting tool approaching. Formerly, high roughness values of inner tapered surface of a detail were achieved by bench finishing (grinding) after the lathe machining. This way is quite laborious and it gives a large amount of throw-out. The object of research is fluctuations and vibration of the machine tool.

Аннотация. Данная научно-исследовательская работа рассматривает воз-можность получения высоких показателей шероховатости (Ra 0,20) путем реза-ния лезвийным инструментом конической поверхности сложной детали. Деталь имеет ряд особенностей: коническая поверхность расположена во внутренней


28

полости, допуск радиального биения составляет 0,03 мм, малые габариты (11х18 мм), а также сложность подвода режущего инструмента. Ранее высокие пока-затели шероховатости внутренней конической поверхности детали обеспечива-лись ручной доводкой после токарной обработки путем притирки. Такой способ доводки весьма трудоемкий и давал большой процент брака. Объектом исследо-ваний являются колебания и вибрации металлорежущего станка.

Ключевые слова: Динамика металлорежущих станков, обработка, кони-ческая поверхность, вибрации, шероховатость, собственные частоты станка.

В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шеро-

ховатость. Она может быть следом от резца или другого режущего инструмента, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также из-за вынужденных вибраций самого станка. Шероховатость поверхности является од-ной из основных геометрических характеристик качества поверхности деталей и оказывает влияние на эксплуатационные показатели машины. [1]

В данном исследовании рассматривается возможность получения высоких показателей шероховатости (Ra 0,20) путем резания лезвийным инструментом конической поверхности детали (рис.1). Деталь имеет ряд особенностей: кони-ческая поверхность расположена во внутренней полости, допуск радиального биения составляет 0,03 мм, малые габариты (11х18 мм), а также сложность под-вода режущего инструмента.

Ранее высокие показатели шероховатости внутренней конической поверх-ности детали обеспечивались ручной доводкой после токарной обработки пу-тем притирки. Такой способ доводки весьма трудоемкий и давал большой про-цент брака.

Появилась задача, обрабо-тать коническую поверхность на станке за один установ вме-сте с обработкой внутренних поверхностей, чтобы исключить доводочные операции. Обраба-тываемый материал – нержа-веющая сталь 12Х18Н10Т-ВД. Рекомендуемая скорость реза-ния – 90 м/мин.

На имеющихся токарных станках обработать коническую поверхность не удавалось из-за ограниченной частоты враще-ния шпинделя (у токарного станка максимальная частота 4000 об/мин, а требуется порядка

Рис. 1


61

В Узбекистане выделены крупные артезианские бассейны с гидротермаль-ными водами, показатели которых приведены в табл. 1. Валовой потенциал разве-данных балансовых гидротермальных вод оценивается в 170,8 тыс. т. н. э. в год.

В 70-80-х годах прошлого столетия в Узбекистане на гидротермальных водах было построено довольно значительное количество теплиц. Однако мас-штабное использование геотермальных ресурсов в целях теплоснабжения, вы-работки электроэнергии требует комплекса исследований.

Таблица 1.

Бассейн Площадь,тыс.км2 Температура воды в

скважине,0С 1 Приташкентский 20,0 35-70 2 Ферганский 12,0 30-70 3 Кызилкумский 50,0 35-45 4 Зарафшанский 8,0-10,0 25-55 5 Кашкадаринский 35,0 25-90 6 Дехканабадский 6,0-8,0 30-50 7 Сурхандаринский 8,0-10,0 27-70 8 Устьюртский 30,0 27-75

Необходимо изучить возможности применения современных технологий

преобразования низкотемпературных первичных теплоносителей в энергетиче-ских циклах, базирующихся на низкокипящих теплоносителях в технологиче-ском контуре геотермальной электростанции.

Следует выделить важное преимущество использования геотермальной энергии, заключающееся в обеспечении стабильной выработки снабжения по-требителя тепловой или электрической энергией по сравнению с солнечной, ветровой и даже водной энергиями при существенной их изменчивости в тече-ние сезонов года и суток.

Например, Республиканский санаторий ветеранов войны и труда «Алтыа-рык» обладает большим потенциалом геотермальной энергии, уникальное тер-риториальное месторасположение геотермального водного объекта, выход под давлением теплой (42°С) геотермальной воды из под земли, дают возможности использования энергии геотермальной воды для отопления и электроснабжения производственных зданий.

В данной санаторий геотермальная вода используется только в лечебных це-лях. Производственные здания санатория отапливаются за счёт сжигания природ-ного газа и угля. Из- за нехватки природного газа, зимой часто возникают пробле-мы отопления. Анализ геотермального водного потенциала санатории показали, что достаточное применение могут найти микроГЭС, мощностью до 15 кВт, так как геотермальная вода из скважин естественно поднимается на высоту 20 метров и со-бирается в ёмкости объёмом 20 тонн. Дальнейшее распределение геотермальной воды по потребителю происходит с расходом 20 тонн/час. Целесообразно исполь-зование геотермальной воды для обогрева зданий санаторий и парников. Так как


60

ENERGETYKA

*156323* к.т.н., доц. Кулдашов О.Х.

Ферганский политехнический институт

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В УЗБЕКИСТАНЕ

За последние 35 лет мировое потребление энергоресурсов и сырья воз-

росло почти в 10 раз. Современная энергетика базируется на углеводородных видах топлива (газ, нефть, уголь).

В настоящее время использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – это реальный путь получения экологически чистой энергии. Рост цен на органическое топливо и повышение эффективности современных техноло-гий с использованием ВИЭ, способных конкурировать на рынке энергии, по-зволяют рассматривать последние как важнейшую составляющую стратегиче-ского развития мировой энергетики.

На сегодняшний день в Узбекистане активно развивается геотермальная энергетика. На территории Узбекистана прогнозные геотермальные ресурсы на доступных глубинах (до 5-6 км) в 4-6 раз превышают ресурсы углеводородов. Главными потребителями геотермальные ресурсы на ближайшую и отдаленную перспективу в Узбекистане, несомненно, будут теплоснабжение и, в значитель-но меньшей мере, выработка электроэнергии [1].

По абсолютному значению из всех видов возобновляемой энергии наи-большим интегральным энергетическим потенциалом располагают недра Узбе-кистана в виде тепла сухих горных пород (петротермальные ресурсы) и круп-ных бассейнов с гидротермальными водами.

Наиболее перспективными для энергетического использования считаются петротермальные ресурсы – огромные массивы гранитоидов, залегающих на глубине 4-6 км, нагретые от 70 до 3000С в зонах Амударьинской геологической впадины, Южного Приаралья, пустыне Кызылкумы, Чустско-Адрасмановской петротермальной аномалии в Ферганской долине [2] .

Рассчитаны осредненные термограммы до глубины 3000 м с учетом сред-них статистических величин плотности теплового потока и теплопроводности горных пород. Валовой потенциал геотермальной энергии, заключенной в су-хих нагретых породах, в объеме, ограниченном глубиной 3 км и площадью рес-публики Узбекистан, оценен с использованием средних величин теплоемкости и плотности горных пород. При таком подходе валовой потенциал петротер-мальных ресурсов составляет 6700 000 млн т.н.э.


29

8000 об/мин). Была предложена идея обработки конической поверхности на фрезерном станке с ЧПУ модели MDV 50811, закрепив заготовку в шпинделе, а расточной резец – на столе. У станка хорошо отбалансированный шпиндель и диапазон частот от 0-15000 об/мин.

Оценка показателей шероховатости проводилась по профилограммам об-работанной поверхности деталей, полученным с помощью станции контроля шероховатости Hommel Tester T8000 (рис. 2). Станция предназначена для опре-деления большинства параметров шероховатости и контура поверхности по действующим в настоящее время стандартам. Одна из полученных профило-грамм показана на рис. 3.

а

б

Рис. 2. Общий вид станции для оценки шероховатости поверхности (а) и контролируемая деталь (б)

Рис. 3. Профилограмма конической поверхности образца, обработанного на фрезерном станке с ЧПУ без СОЖ

На профилограмме отчетливо видны периодические погрешности профи-

ля, которые связаны с колебаниями элементов упругой системы во время обра-


30

ботки. Для определения источников вибрации были получены частотные харак-теристики упругой системы, спектры вибрации, спектры огибающих вибрации по методике и с помощью программ анализа, описанным в [2]. Спектр вибра-ции, показанный на рис. 4, свидетельствует о колебаниях резца с частотой 8,6 кГц. Меры, предпринятые для устранения колебаний резца, позволили в даль-нейшем вести обработку без вибрации, т.е. снижены до нуля.

Рис. 4. Спектр вибрации

(виброускорения резца при резании конуса) Ось Х – частота в Гц, ось У- амплитуда, в условных единицах dK. Точение конической поверхности, выдерживая постоянство скорости реза-

ния, т.е. с переменной частотой вращения шпинделя дала результаты хуже, чем при резании с постоянной частотой вращения соответствующей среднему диа-метру конуса.

При резании с постоянной скоростью резания (бесступенчатое изменение частоты вращения по мере изменения диаметра) получены следующие резуль-таты: Ra=0.29 мкм, Rz=1.71 мкм, Rmax=2.00 мкм.

Резание с постоянной частотой вращения, соответствующей резанию со скоростью 90 м/мин при среднем диаметре конической поверхности, дало сле-дующие результаты: Ra=0.13 мкм, Rz=0.83мкм, Rmax=1.28 мкм.

Таким образом, полученные данные позволяют назначать режимы обработки, которые обеспечивают заданную шероховатость Ra 0,20 при лезвийной обработке конической поверхности деталей, не прибегая к дополнительной обработке.

Литература: 1. Металлорежущие станки. Под ред. Бушуева В.В. Том 1. М.: Машино-

строение, 2011. – 608 с.


59

Различный уровень загрязнения объясняется различными условиями экс-плуатации, техническим состоянием агрегатов, чувствительностью к загрязне-нию гидросистемы, вызванной ее конструктивными особенностями, условиями технического обслуживания, хранения техники и ее ремонта [1,4,6].

Таким образом, абразивное изнашивание является основным видом изна-шивания деталей агрегатов гидросистем. Такому виду изнашивания подверже-ны втулки, корпуса и цапфы шестеренных насосов, уплотнения, штоки гидро-цилиндров, прецизионные детали распределительных устройств и др. Абразив-ное изнашивание вызвано, в первую очередь, посторонними примесями, содер-жащимися в рабочей жидкости, гидроемкостях, агрегатах и т.д. Примеси разли-чаются по своим физико-химическим свойствам. Их главные физические ха-рактеристики – размер частиц и твердость, которые в основном состоят из кварца, полевого шпата и окисидов металлов.

Литература: 1. Рылякин, Е.Г. Повышение работоспособности тракторных гидросистем

терморегулированием рабочей жидкости: Дис. … канд. техн. наук / Е.Г. Рыля-кин. – Пенза, 2007. – 149 с.

2. Ефимов, В.В. Обеспечение эксплуатационной надежности гидросистем сельскохозяйственной техники при альтернативном использовании рапсового масла в качестве рабочей жидкости: Дис….канд. техн. наук / В.В. Ефимов. – Самара, 2000. – 177 с.

3. ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определе-ния. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 20 с.

4. Черкун, В.Е. Ремонт тракторных гидравлических систем / В.Е. Черкун. – М.: Колос.–1984. – 253 с.

5. Власов, П.А. Надежность сельскохозяйственной техники / П.А. Власов. – Пенза: РИО ПГСХА, 2001. – 124 с.

6. Орехов, А.А.Снижение интенсивности изнашивания зубчатых трактор-ных трансмиссий применением рациональных температур трансмиссионных масел: Дис. … канд. техн. наук / А.А. Орехов. – Пенза, 2001. – 162 с.

7. Дидур, В.А. Диагностика и обеспечение надежности гидроприводов сельскохозяйственных машин / В.А. Дидур, В.Я. Ефремов. – Киев: Техника, 1986. – 128 с.


58

поступает до 0,3-0,35 м3/ч воздуха, в одном кубическом метре которого содер-жится 0,16-160 г пыли [4].

Многие исследователи считают, что загрязнение рабочей жидкости абра-зивом – наиболее вредное явление процесса эксплуатации гидросистем моби-льных машин. Есть мнение, что по распространенности и отрицательному воз-действию на эффективность и ресурс работы машины изнашивание абразивом – одна из основных причин, сдерживающих технический прогресс.

Абразивное изнашивание – это механическое изнашивание материала в ре-зультате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц [1,3]. В условиях абразивного изнашивания сроки службы машин сокращаются от 2 до 10 раз.

Абразивное изнашивание подшипников колесных тракторов класса МТЗ-80/82 составляет: шариковых – 52,6%, роликов – 71%; гусеничных тракторов класса ДТ-75 – соответственно 62,9 и 47,5% (согласно данным НАТИ) [5]. Ха-рактер износа подшипников – абразивный и объясняется низкой герметичнос-тью агрегатов машин. В интервале между заменой масла в трансмиссии новой машины накапливается до 0,25% абразивных частиц от массы всего тела (допу-стимый – 0,1%).

Схожие показатели имеют и гидросистемы. Ттрактор Т-150К, с наработкой в 600 мото-ч., имеет в гидробаке 5,526 г пылевидной массы [5]. В естественных условиях эксплуатации реальное содержание загрязнений может быть и больше.

На различных работах мобильных машин велика степень насыщения воз-духа пылью вокруг них. При пахоте она составляет 0,05…1,1 г/м3; при севе – 0,2…2,5 г/м3; культивации – 0,9…2,2 г/м3; на транспортных работах – до 2,1 г/м3; при планировании земель – до 3,15 г/м3 [2,6]. Основу ее составляет (62…63%) окись кремния – наиболее агрессивный абразивный компонент, с твердостью в 2…3 раза выше твердости многих сталей [6].

Средняя концентрация загрязнения по массе составляет 0,071% [7]. Конце-нтрацию загрязнения рабочей жидкости 0,06-0,08% имеет 31% гидросистем; 0,05-0,09 – 57,6% и 0,04-0,1 – 78%.

Дисперсный состав частиц коагулянтов показал, что около 95% частиц имеют размер до 10 мкм; около 3-5% – размер 10-25 мкм; около 2% – размер 25…50 мкм [4].

Рассмотренные результаты исследований дают основание полагать, что в процессе изнашивания детали агрегатов гидросистем мобильных машин изме-няют свои начальные геометрическую форму и размеры, а также нарушаются их регулировки. Взаимное расположение деталей, а также посадки в соедине-ниях, могут быть нарушены из-за износов сопрягаемых поверхностей, что при-водит к изменению режимов работы гидроагрегатов, дополнительным потерям рабочей жидкости и снижению КПД агрегатов.

В период эксплуатации происходит наибольшее загрязнение. Однако степень загрязнения для различных конструкций и типов гидросистем неодинаковый.


31

2. Козочкин М.П., Маслов А.Р., Сабиров Ф.С. Испытания и диагностика технологического оборудования. Учебное пособие. М.: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», 2012. – 250 с.

3 . Кудинов В.А. Динамика станков М.: Машиностроение, 1967. – 368 с. 4. Сабиров Ф.С., Производительность и точность в рабочем пространстве-

станков М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2012 – 175 с.. *155961*

Данияров Нурлан Асылханович Евразийский национальный университет ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, профессор

Арпабеков Муратбек Ильясович Евразийский национальный университет ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, профессор

Арпабек Айдана Евразийский национальный университет ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, Астана,

магистрант кафедры транспорт, транспортная техника и технологии

CОСТАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ АДАПТАЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ К УСЛОВИЯМ РАБОТЫ

Понятие «сложные системы» относится к системам, состоящим из большого

числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способ-ных выполнять сложные функции. Эксплуатация таких систем, к которым можно отнести и технические средства, в т.ч. комплекс транспортной техники, как систе-му механизации разработки полезного ископаемого, предполагает постоянное ре-шение задач по преодолению определенных проблем, возникающих в процессе их работы (отказы машин, недостаточная надежность, старение и т.п.). Для решения этих задач необходимо выделить и четко сформулировать цели, осуществление которых позволит значительно снизить остроту или полностью устранить выяв-ленную проблему. Возможные пути достижения поставленной цели (повышение надежности, уровня качества технических средств и т.п.) обладают разной эффек-тивностью. Системный анализ рекомендует сравнивать эти пути между собой и выбирать из них лучший на основе эффективности, к которой приводит тот или иной путь (вариант действий, стратегия или операция). Эффективность операций, т.е. системы действий, направленных для повышения работоспособности слож-ных систем, является важной категорией системного анализа и оценивается с це-лью решения определенных задач, в числе которых и задача сравнительной оцен-ки способов действий или систем, позволяющая количественно сравнивать одно-типное или разнотипное оборудование, предназначенное для выполнения одних и


32

тех же функций и выбирать из них для практического применения те, которые дают больший эффект1.

Целесообразность широкого использования элементов теории адаптации применительно к вопросам эксплуатации горной техники и в особенности са-моходного оборудования связана со множеством факторов. Основной причиной этой необходимости, на наш взгляд, является то, что в период активного вне-дрения дорогостоящего зарубежного оборудования на рудниках Жезказганско-го, Ачисайского, Текелийского и др. предприятий цветной металлургии, подбор состава машин производился путем перебора различных типов моделей, резерв машин определялся экспериментально, срок их службы назначался на основа-нии данных практики без учета горно-технических условий эксплуатации2.

Прикладные исследования эффективности обычно предполагают решение следующих задач:

- оценка эффективности технической системы; - выбор рационального способа использования технических систем. Оценка эффективности заключается в определении пригодности или приспо-

собленности технических систем к решению определенных задач, исходя из их функционального назначения. Одним из результатов такой оценки является выра-ботка технико-экономических требований к конструкциям сравниваемых объектов.

При оценке эффективности технических систем, как правило, выделяют такие факторы, как качество машин и их условия функционирования (эксплуатации).

В зависимости от сложности систем, цели исследования признают целесо-образным введение нескольких уровней качества, в числе которых: устойчи-вость, помехоустойчивость, управляемость, способность и

Более сложным качеством технических средств является помехоустойчи-вость, которая объединяет ряд свойств, присущих, в основном, системам управления и связи. В частности, к ней относятся: надежность систем связи и систем переработки информации, их пропускная способность, электромагнит-ная совместимость электронных средств и т.д.

Такое качество системы как управляемость, обеспечивается, главным об-разом, наличием прямой и обратной связей, служащих для передачи управляе-мой системе информации, получения от нее сообщений о рассогласовании ре-ального (фактического) и требуемого состояний управляемого объекта. Управ-ляемость технической системы объединяет такие ее свойства как гибкость управления, быстродействие, инерционность и др.

Особое место в ряду усложнения качеств для технических средств занима-ет способность системы, которая объединяет совокупность свойств, опреде-ляющих функциональное назначение сложной системы (производительность, мощность и т.д.). Способность системы – это качество, которое является опре- 1 Торбин В.У., Охотников Г.Н. и др. Надежность и эффективность в технике // Справочник: В 10 т. – М.: Машиностроение, 1988. Т.3. Эффективность технических систем / Под общ. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова. 328 с.


57

Литература 1. Власов, А.Б. Модели и методы термографической диагностики объектов

энергетики / А. Б. Власов. – М.: Колос, 2006. – 280 с. 2. Власов, А. Б. Система сопровождения оборудования по техническому

состоянию (тепловизионная диагностика) / А. Б. Власов, А. В. Джура // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования / Петербургский энергетический ин-т повышения квалификации рук. работников и специали-стов. – 2002. – Вып. 20. – С. 294–301.

4. Подобед, В.А. Анализ пожаров на судах рыбопромыслового флота Се-верного бассейна / В. А. Подобед, А. А. Панкратов // Вестник МГТУ. – 2011. – том. 14. – № 4. – С. 728-732

5. Сайт Центрального союза морских страховщиков www.cefor.no *156129*

К.т.н. Рылякин Е.Г. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

ИЗМЕНЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОАГРЕГАТОВ

МОБИЛЬНЫХ МАШИН

Работа гидросистем мобильных машин происходит в сложных эксплуата-ционных условиях, например, в излишне запыленном окружающем воздухе. Твердые частицы коагулянтов, в результате попадания в неплотности и зазоры прецизионных соединений, приводят к изнашиванию сопрягаемых деталей, а также заклинивают детали распределительной и регулирующей аппаратуры в виду появления повышенных сил трения.

Работа гидравлических систем мобильных машин с высокой степенью на-дежности во многом зависит от качества рабочей жидкости. Существенно вли-яют на изменение свойств рабочей жидкости, особенно, физико-химических, следующие параметры гидросистемы: степень вентиляции и аэрации бака, си-ловой и температурный режим работы гидросистемы.

С вентиляцией и аэрацией бака связаны: диффузия воздуха и увеличение его притока в рабочую жидкость. Что улучшает его растворимость в рабочей жидкости, усиливает засорение ее частицами пыли, находящимися в воздухе и интенсифицирует окислительные процессы. За семь часов рабочего дня, при пахоте, в гидробак трактора класса 1,4…3,0 кН может поступить 0,1-2,4 г/м3 во-здуха, содержащего 0,2-3,4 г/м3 пыли [1,2,3].

Установлено, что при работе на тракторах с навесными, полунавесными и прицепными гидрофицированными машинами через сапун в гидробак трактора


56

Однако, не смотря на применение указанных документов, эксплуатацион-ная надежность оборудования судна остаётся низкой, что подтверждается вы-сокой аварийностью. Так по данным ассоциации морских страховщиков CEFOR за 2012 год произошло 823 страховых случая, связанных с выходом из строя механизмов и оборудования, ущерб от которых (без учета числа случаев, приведших к пожару) превысил 180 млн. долларов США [3, 4].

Морское страхование является одним из методов уменьшения аварийных расходов судовладельца. Интерес судовладельца в отношении страхования за-ключается в получении страховой защиты, которая выгодна по цене и необходи-мому объёму покрытия, а задачей страховой компании является предоставление этой защиты по стоимости, обеспечивающей принимаемые на себя риски.

При этом обе стороны заинтересованы в повышении эксплуатационной надежности судового оборудования и, тем самым, обеспечения безопасности мореплавания.

В настоящее время в России законодательно не регламентированы методы и порядок оценки технического состояния судна для целей страхования. Исходя из этого, является актуальным разработка и внедрение новых современных ме-тодов технического аудита судов с учетом существующих тенденций повыше-ния безопасности транспорта, развития морского страхования.

Развитие данных методов позволит правильно оценивать риски для мор-ского страхования, которое направлено на повышение безопасности морепла-вания, и тогда судовладелец должен будет активнее внедрять эти методы в сис-тему управления безопасностью компании (СУБ).

Одним из таких методов является метод количественной термографии, ос-нованный на получении информации о пространственном и временном распре-делении тепловой энергии объектов диагностирования путем бесконтактной ре-гистрации оптического излучения в инфракрасном диапазоне.

Применение данного метода позволяет контролировать тепловое состоя-ние различного оборудования судна без вывода его из работы, выявлять дефек-ты на ранней стадии их развития, сокращать издержки на техническое обслу-живание и ремонт.

Экономический эффект от внедрения метода тепловизионной диагностики для компаний, эксплуатирующих морские суда, обеспечивается за счет умень-шения эксплуатационных затрат, убытков от простоя судна в связи с ремонтом, уменьшения страховой премии. Обзорные сведения, связанные с экономиче-ским эффектом от применения тепловизионной техники в различных отраслях народного хозяйства представлены в [2].

Применение систем технической диагностики позволяет устанавливать оп-тимальные сроки выполнения планово-предупредительного ТО и ремонта, пре-дотвращать или существенно сокращать число отказов судового оборудования и вынужденных остановок в море, сокращать время поиска неисправностей.


33

деляющим при введении понятия эффективности системы. Способность систе-мы является ее важнейшим фактором, необходимым (но не достаточным) усло-вием эффективности операции (высокая эффективность операции должна обу-словливаться также рациональным использованием системы).

Наиболее сложным качеством системы является самоорганизация, которой обладают системы только большой сложности, способные изменять свою структу-ру и параметры с целью повышения эффективности выполняемых ими функций.

Очевидно, что для комплексов самоходного оборудования, как сложных систем, оценка способности выполнять свои функции в соответствии с назна-чением, является достаточно актуальной.

Выбор рационального способа использования систем тесно связан с про-блемой их надежности. Надежность является характеристикой степени реали-зации значения конечного полезного результата функционирования системы и обычно исключается из показателей ее качества. С увеличением сложности систем уменьшается надежность элементов, составляющих систему и соответ-ственно, снижается надежность всей системы и ее эффективность. Недостаточ-ная надежность эксплуатируемых систем является проблемой, для решения ко-торой могут выдвигаться различные цели (определение сроков эффективной эксплуатации машины, замена существующего оборудования усовершенство-ванной моделью, повышение надежности эксплуатируемой машины до требуе-мого уровня, улучшение условий эксплуатаций и др.), затем осуществляется выбор одной из этих целей и организуется операция для ее достижения. Эффек-тивность такой операции может быть оценена, например, вероятностью безот-казной работы системы в течение заданного времени. В этом случае показатель надежности системы выступает в качестве показателя эффективности иссле-дуемого объекта.

По отношению к исследуемому объекту факторы, определяющие его каче-ство, способы использования и условия функционирования, могут быть внеш-ними и внутренними. К внешним факторам обычно относят влияние внешней среды и взаимодействующих средств или систем. Внутренние факторы отра-жают взаимовлияние движущих сил внутри системы. Среди внешних факторов, которые учитываются при исследовании эффективности, большую их долю контролировать невозможно, например: погодные условия, условия среды и т.п. Такие факторы относятся к неуправляемым. Соответственно, к управляемым факторам относят такие, которыми можно оперировать в процессе работы сис-темы, в частности способы применения технических средств.

В нашем случае, комплекс горного оборудования в процессе эксплуатации также подвергается воздействию внешних и внутренних факторов, причем, очевидно, что к внешним факторам можно отнести технологические и горно-технические условия эксплуатации.


34

К горно-техническим условиям эксплуатации относят факторы внешней среды, которые влияют на состояние машин при их работе2. В частности, для подземной горной техники к ним можно отнести:

- фактор выработки – габаритные размеры выработки; длина и профиль трассы, состояние дорожного покрытия и др.;

- фактор атмосферы – температура, влажность, запыленность и т.д.; - фактор горной массы – плотность, крепость, абразивность, кусковатость и т.д. Состояние элементов машин и параметры их взаимодействия в процессе экс-

плуатации, на наш взгляд, следует отнести к внутренним факторам. Состояние элементов определяется качеством их изготовления, монтажа, текущей наработки тех режимов и условий, в которых работала машина. Параметры взаимодействия элементов определяются: во-первых, их состоянием; во-вторых, управляющими воздействиями, которые задают режим работы машины; в-третьих, условиями эксплуатации, которые определяют режим работы и нагруженность элементов машины. Другими словами, влияние внутренних факторов обусловливается изме-нением параметров эксплуатационной надежности машин.

Надежность оборудования обусловливается его безотказностью, ремонто-пригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его элементов. Абсо-лютное большинство техники оценивается, как правило, тремя из вышепере-численных показателей. Сохраняемость, как свойство объекта, характерно для машин, в основном, сезонного применения. Для деталей горных машин количе-ственные показатели безотказности и долговечности совпадают, так как пре-дельное состояние таких изделий наступает после первого отказа. Уровень на-дежности элементов зависит от прочности деталей, сборочных единиц и их ре-сурса до выхода из строя.

Необходимо отметить, что оптимальный уровень надежности, оптималь-ная долговечность и срок службы оборудования во многом определяются как показали исследования влиянием на эксплуатационные показатели машин, фак-торов и закономерностей старения.

Поддержание действующих технологических машин в работоспособном состоянии и их надежность, обеспечивается, как правило, применением совре-менных адаптивных видов технического обслуживания и ремонта: агрегатно-узлового метода и ремонта по фактическому состоянию с применением техни-ческих средств диагностики. Очевидно, что факторы, влияющие на оборудова-ние при проведении технических обслуживаний (ТО) и ремонтов, также следу-ет отнести к внутренним.

Любая задача исследования эффективности предполагает измерение всех учитываемых факторов, при этом факторы отображают в виде переменных (чи- 2 Филимонов А.Т., Данияров Н.А., Жуманов М.А., Жалгасбеков А.З. Адаптация горных машин и обо-рудования к горно-техническим условиям эксплуатации // Тр. ун-та. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006, №3. С. 57-59.


55

поездов также необходимо четкое и оперативное взаимодействие между желез-ной дорогой и портом и соответствующие технологии. Нужно стремиться к то-му, чтобы при организации вывоза по железной дороге процесс постановки контейнера на платформу и процедура подготовки документов на груз хотя бы совпадали по времени.

В связи с тем, что основные морские порты и припортовые железнодорож-ные станции России имеет ограниченные возможности для своего развития, предлагаемое решение проблемы заключается в переводе работы железной до-роги на магистрально–фидерную систему во взаимодействии с тыловым терми-налом «сухим портом». *156001*

Д.т.н. Власов А.Б., аспирант Буев С.А. Мурманский государственный технический университет

ТЕХНИЧЕСКИЙ АУДИТ СУДОВ

НА БАЗЕ МЕТОДА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ТЕРМОГРАФИИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СТРАХОВАНИЯ

Инфракрасная инспекция является современным и эффективным методом

контроля работоспособности электрооборудования под нагрузкой, для раннего обнаружения образуемых дефектов и индикации критических отказов. Допол-нительным преимуществом ИК-диагностики является оперативный осмотр (в течение ограниченного времени) большой выборки однотипного оборудования и его элементов [1].

Безопасная эксплуатация водного транспорта обеспечивается безотказной работой судового оборудования. Безотказность характеризует способность объ-екта (изделия, системы) сохранять работоспособность в течение определенного времени (наработки) при нормальных условиях эксплуатации. Количественны-ми показателями безотказности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, интенсивность отказов и др. [2].

ИК-диагностика была разработана для системного сопровождения объек-тов энергетики и доказала свою эффективность.

Техническое состояние судна регламентируется следующими норматив-ными документами «Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации», РД 31.20.01-97 «Правила технической эксплуатации морских судов. Основное руководство», РД 31.28.30-88 «Комплексная система техниче-ского обслуживания и ремонта судов», РД 31.21.30-97 «Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций», РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» и др.


54

нение необходимых таможенных и других процедур, экспедирование и переад-ресовку грузов; формирование, как магистральных железнодорожных маршру-тов, так и организацию фидерного транспортного сообщения, а также выполне-ния функций дистрибуционного логистического центра (ДЛЦ) для обслужива-ния торговых сетей и промышленных предприятий.

Тыловые терминалы получили широкое распространение за рубежом, их услуги пользуются большим спросом – движение поездов (блок-трэйнов), кото-рые вывозят контейнеры из портов в «тыл», расписано буквально по минутам.

В Евросоюзе в районах расположения портов не бывает «брошенных» по-ездов именно потому, что в портах промышленно развитых стран имеется хо-рошо оснащенные грузовые терминалы и склады с гибкой технологией погру-зочно-разгрузочных работ, заключающейся в том, что, если возможно, пере-грузка из судов в вагоны осуществляется по прямому варианту, когда нет такой возможности – груз из судна выгружается на склад.

Комплекс услуг мультимодального «сухого порта» может включать в себя: - оптимальную схему перевозки грузов по условиям грузоотправителей и

грузополучателей; поиск железнодорожных вагонов, автофургонов и контроль их продвижения;

- выбор вида декларирования грузов, подготовку к таможенному досмотру, взвешивание груза;

- обработку и хранение грузов в крытых складах, на открытых площадках, в контейнерах, СВХ, таможенных складах;

- обработку и подготовку вагонов, цистерн под погрузку и выгрузку, в том числе перегрузку и перевалку экспортно-импортных грузов из крытых вагонов в контейнеры и обратно, а также обработку и подготовку цистерн под налив нефтепродуктов;

- отправку гружёных и порожних контейнеров ускоренными контейнер-ными поездами;

- стивидорные работы; - организацию перевозки всех родов грузов, в том числе скоропортящихся,

в негабаритных, длинномерных, тяжеловесных контейнерах; - прочие услуги по организации и условиям перевозок грузов железнодо-

рожным и авто- транспортом, в том числе охрану грузов, отслеживание в ре-жиме «онлайн» контейнеров в их статусе по пути следования.

Практически большинство контейнеров из любого порта вывозится авто-мобильным транспортом, причем нагрузка на автодорожную инфраструктуру колоссальна, не говоря уже о том, что в условиях постоянных пробок регуляр-ное движение между портом и «сухим портом» организовать практически не-возможно. Выход один – загружать железную дорогу, но низкая пропускная способность железнодорожной сети на подступах к порту и отсутствие разви-той системы грузовых терминалов не позволяют увеличить долю вывоза кон-тейнеров этим видом транспорта. Для организации ускоренных контейнерных


35

словых и нечисловых). С точки зрения наличия информации об этих перемен-ных, факторы подразделяют на определенные и неопределенные. К определен-ным относят переменные, интервалы изменения которых обычно известны с достаточной точностью. В частности, большинство конструктивных и режим-ных параметров горных машин можно отнести к детерминированным величи-нам, интервалы изменения которых, приведены в технических характеристиках, правилах безопасной эксплуатации и других инструктивных материалах.

К неопределенным относят переменные, информация о которых в реаль-ном процессе работы технических систем имеется не полностью. К таким фак-торам, очевидно, можно отнести факторы среды и параметры эксплуатацион-ной надежности машин. Это обусловлено тем, что вышеперечисленные факто-ры, в особенности параметры условий работы оборудования (среды), несо-мненно, являются случайными переменными. Постоянно действующие нагруз-ки обусловлены условиями эксплуатации машин и комплексов, к которым можно отнести: температуру окружающей среды, влажность, абразивность гор-ной массы, химическую агрессивность шахтных вод и т.п. Другими словами, нагрузки, действующие на машину в процессе работы, не являются вполне оп-ределенными, соответственно, изменение эксплуатационных показателей на-дежности целесообразно описывать случайными величинами.

Понятие адаптации предполагает «процесс накопления и использования информации в системе, направленный на достижение определенного, обычно оптимального в некотором смысле, состояния или поведения системы при на-чальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. При адаптации могут изменяться параметры и структура системы, алгоритм функционирова-ния, управляющие воздействия и т.п.».

Основываясь на этом определении можно утверждать, что в процессе функ-ционирования любой сложной системы, в т.ч. комплекса оборудования происхо-дит его приспосабливание к изменениям внешних и внутренних условий работы, т.е. адаптация. Поясним это на примере эксплуатации комплекса самоходного горного оборудования при подземной разработке рудных месторождений.

Литература: 1 Торбин В.У., Охотников Г.Н. и др. Надежность и эффективность в тех-

нике // Справочник: В 10 т. – М.: Машиностроение, 1988. Т.3. Эффективность технических систем / Под общ. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова. 328 с.

2 Филимонов А.Т., Данияров Н.А., Жуманов М.А., Жалгасбеков А.З. Адаптация горных машин и оборудования к горно-техническим условиям экс-плуатации // Тр. ун-та. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006, №3. С. 57-59.


36

*156033* Доктор техн. наук. Петрина Ю.Д., асистент Лукань Т.В.

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

ВПЛИВ РIЗНИХ ЕКСПЛУАТАЦIЙНИХ ФАКТОРIВ НА ДОВГОВIЧНIСТЬ ДЕТАЛЕЙ БУРОВИХ ДОЛIТ

Конструктивнi особливостi породоруйнiвного бурового iнструменту за-

лежать, в першу чергу, вiд характеру його дiї на гiрничу породу, а потiм вже вiд його функцiонального застосування, виду гiрничої породи, для руйнування якої вiн призначений, а також вiд глибини та дiаметру свердловин [1] .

Породоруйнівний iнструмент – iнструмент разового використання. Це обумовлює пiдвищенi вимоги до його проектування, виготовлення i експлуата-цiї. Принципи механiчного руйнування гiрничих порiд є загальними незалежно вiд розмiрiв породоруйнівних iнструментiв, а зміна глибини, дiаметру та твер-достi розбурюваних гiрничих порiд ставить пiдвищенi вимоги до матерiалiв де-талей бурових долiт i дотримування технологiчних параметрiв бурiння [1].

Досвiд вiдпрацювання долiт показує, що довговiчнiсть зубчастого оз-броєння шарошок долiт залежить перш за все вiд iнтенсивностi його зношуван-ня. Умови роботи суттєво впливають на процес зношування та руйнування озброєння шарошок. Цi умови характеризуються рiзноманiтнiстю одночасно дiючих факторiв.

Поверхня зубiв пiддається сильному i нерiвномiрному навантаженню, пов’язаному з дiєю на долото високих статичних i динамiчних навантажень, крутного моменту, гiдроабразивної рiдини пiд високим тиском та iн. Величина сили тертя колони бурильних труб по стiнках свердловини при змiнi наванта-ження на долото в процесi бурiння змінюється в межах ±9...28 кН при змiнi на-вантаження на долото в дiапазонi 100 кН.

Дiючi на зубки навантаження носять циклiчний характер з числом циклiв напружень в секунду по 18 при турбiнному бурiнні i до 36 – при роторному, а число контактiв за час вiдпрацювання долота залежить вiд його конструкцiї та розмiрiв, частоти обертання i знаходиться в межах 1·105...3·105 i вище. Контакт супроводжується ударом, особливо при бурiннi твердих i мiцних порiд. В цьо-му випадку ударна дiя зубiв шарошок – основна форма передачi енергiї вiд до-лота на забiй. При ударi зубiв по твердiй породi вiдбувається в основному точ-ковий контакт на порiвняно невеликiй фактичнiй площi дотику, при цьому пи-томий тиск на поверхнi контакту зуба з породою досягає високих значень. Роз-виток високих питомих тискiв на поверхнях викликає інтенсивне зношування i в рядi випадкiв поломку зубiв.

При роботi долота з великими швидкостями створюються умови для ви-никнення високих температур в зонах контакту зубiв з породою (до 1000-1250


53

Окончание таблицы 1

Несовершенная конструкция вагона Небольшая грузо-подъемность вагона Устаревший парк вагонов

Запрет на погрузку вагонов собственников Низкая доля вагонов, перегружаемых по пря-мому варианту Частый ремонт вагонов на причалах порта Длительное таможенное оформление грузов

Недостаточный уро-вень использования подвижного состава по мощности и вре-мени

Сверхнормативное время простоя ваго-нов на причалах порта Простои вагонов со смерзшимся углем из-за

недостаточной производительности уст-ройств для разогрева Сильный ветер Ледовая обстановка Погодные условия Шторм Нет федерального закона о смешанных пере-возках

Форс-мажорные об-стоятельства Несовершенство

нормативно-правовой базы Отсутствует понятие и статус оператора

смешанной перевозки На основании метода экспертных оценок было установлено, что основны-

ми факторами, влияющими на перерабатывающую способность припортовой станции, являются следующие:

− низкая перерабатывающая способность причалов порта, в частнос-ти, недостаточная вместимость складов и небольшая длина грузовых фронтов;

− несогласованный подвод вагонов и судов, а именно: отсутствие ко-ординирующего органа, информации о подходе, отсутствие логистических принципов управления продвижением грузопотока;

− неравномерное прибытие грузов в вагонах на станцию. Увеличить перевалку грузов, а, следовательно, и перерабатывающую спо-

собность припортовой станции можно двумя способами: строить дополнитель-ные перевалочные мощности или быстро вывозить грузы с причальных стенок за пределы порта на тыловой терминал, тем самым освобождая их для новых партий и повышая оборачиваемость. Тыловой терминал играет роль своеобраз-ного буфера на стыке морского и других видов транспорта.

Под тыловым терминалом («сухим портом») можно понимать терминал, рас-положенный вне границ территории порта, который связан с портом единой тех-нологией обработки грузов, за счет которой обеспечивается вывод с территории порта операций, не связанных с перевалкой грузов с морского транспорта.

«Сухой порт», это терминал, принявший от морских портов транспортно–распределительные функции: координацию и взаимодействие различных видов транспорта, выполнение всего комплекса логистических операций с грузами и контейнерами, включая краткосрочное и длительное хранение, формирование судовых и вагонных партий, укрупнение грузовых мест, своевременное выпол-


52

Таблица 1 Причины низкой перерабатывающей способности припортовой

железнодорожной станции

Факторы, способствующие низкой перерабатывающей способности Причины Первый уровень Второй уровень Дефицит и недостаточная длина сортировоч-ных путей Недостаточное количество вытяжных путей Большое количество враждебных маршрутов

Нерациональная схема станции

Удаленность причалов порта Недостаточное количество маневровых локо-мотивов Поломки оборудования и перегрузочных средств

Низкая производи-тельность транс-портных средств и оборудования Устаревшее оборудование

Недостаточное количество ПРМ Недостаточная вместимость складов Недостаточное число причалов Небольшая длина грузовых фронтов Отсутствие тепляков для оттаивания груза

Недостаток инфра-структуры и тех-нического оснаще-ния

Недостаточная пере-рабатывающая спо-собность причалов порта

Простои из-за неподхода судов Нерациональная очередность подач вагонов на причалы порта Ограниченное число вагонов в подаче

Неоптимальная ра-бота маневровых ло-комотивов Сверхнормативное время простоя локомотива

в ожидании операций Несовершенство технологии таможенного оформления грузов Недостаточный уровень квалификации работ-ников Использование не современных технологий разгрузки вагонов

Несовершенство технологии работы

Низкий уровень ор-ганизации работы

Несоответствие штата сотрудников объему ра-боты Отсутствие координирующего органа Отсутствие информации о подходе судов Несогласованный

подвод вагонов и судов Отсутствие логистических принципов управ-

ления продвижением грузопотоков Погрузка сверх заявки без учета перегрузоч-ных возможностей порта

Несогласованность действий железной дороги и порта Неравномерное при-

бытие грузов в ваго-нах на станцию Нарушение графиков отгрузки


37

К), з наступним швидким охолодженням в промивальнiй рiдинi та зв’язаними з цим структурними перетвореннями в мiкрооб’ємах металу та трiщиноутворен-нями [2]. Дiя поверхнево-активних середовищ, до яких вiдноситься буровий розчин, сприяє зниженню втомної мiцностi металу, що також негативно вiдби-вається на роботi зубiв шарошки.

Опора шарошок представляє собою в більшості випадків своєрідний пе-рехідний підшипник кочення, має строго обмежені габаритами шарошок роз-міри та нерухомі внутрішні бігові доріжки. Це створює односторонню наван-таженість внутрішніх бігових доріжок (цапф) зі сторони забою та посилене зношування їх по дузі 120-160°.

Високi швидкостi руху бiгових дорiжок шарошки та тiл кочення особливо небезпечнi в безсепараторних пiдшипниках кочення. Тiла кочення в зонi наван-таження обертаються в протилежних напрямках один відносно другого i труть-ся вдвоє швидше, нiж по сепаратору. В результатi зростає робота тертя та зно-шування тiл кочення. Виходячи з зони навантаження при великому зазорi тiла кочення втрачають зв’язок з шарошкою i швидкiсть. Пiд дiєю сусiднiх тiл ко-чення вони можуть обертатися в протилежному напрямі. При входi тiл кочення в зону навантаження при великiй рiзницi мiж швидкостями бiгових дорiжок i поверхонь тiл кочення будуть проходити проковзування поверхонь, якi доти-каються, i їх посилене зношування. Після досягнення певної критичної величи-ни зношування бiгових дорiжок i роликiв по дiаметру та довжинi з’являється можливiсть розвороту роликiв i заклинювання шарошки. В зв’язку з цим дуже важливими стають завдання з пiдвищення зносостiйкостi тiл кочення пiдшипникiв. Мабуть, в цьому випадку доцiльно застосувати не тiльки тра-дицiйнi методи термiчного змiцнення, але й рекомендованi технологiї поверх-нево-деформацiйного оброблювання.

Важкi умови роботи опор доліт підсилюються присутнiстю в промиваль-ній рідині абразивних частинок вибуреної породи.

Наявність в промивальних рідинах води викликає трiщиноутворення в зоні чистого кочення та прискорене відшарування металу, пов’язане з водневою крихкістю. Разом з тим промивальні рідини, будучи в тій чи іншій мірі корозій-ними середовищами, знижують циклічну міцність металів.

Ефект адсорбційного зниження міцності залежить від типу навантаження (короткочасне, тривале, циклічне), характеру напруженого стану, структурного стану матеріалів. Якщо поверхнево-активні речовини практично не впливають на короткочасну мiцнiсть гладких зразкiв, то вони iстотно знижують їх мiцнiсть при циклiчних навантаженнях i випробуваннях зразків з тріщинами. Рiзниця у вимогах, якi ставляться до промивальних рiдин на рiзних стадiях бурiння свердловин, i рiзноманiтнicть умов бурiння зумовили появу великої кiлькостi бурових розчинiв. Всі бурові розчини можна поділити на дві групи [3]: на водяній та на нафтовій основі. Для отримання бурових розчинів з заданими властивостями в них вводять різнi хiмiчнi реагенти, якi мiстять поверхнево-


38

активнi, стабiлiзуючi, коагулюючi та iншi речовини. Звiльняючи забiй свердло-вин вiд вибуреної долотом породи, буровий розчин насичується абразивними частинками та iншими елементами, що мiстяться в нiй. В результатi буровий розчин набуває властивостей хiмiчної агресивностi, абразивностi, а також виявляє властивостi фiзичної та хiмiчної активностi з металами .

В роботi [3] вивчали вплив найбiльш поширених технологiчних середо-вищ на контактну витривалість долотних сталей при чистому коченнi. Встанов-лено, що контактна витривалiсть сталi 20ХН3А у водi та глинистому розчинi приблизно в 25 разiв нижча, нiж в маслi iндустрiальному. В той же час введення в воду ОП-10 i сульфанолу пiдвищує контактну витривалiсть сталi в 1,5 раза. Введення в глинистий розчин змащувальних добавок рiзко – в 8,4 (СМАД-1) i 10,8 (СГ) разiв пiдвищує контактну витривалiсть. Незалежно вiд середовища електрошлаковий переплав сталi дозволяє пiдвищити контактну витривалiсть сталi в 1,3 рази.

При накладаннi динамiчного навантаження 0,6·103 МПа при постiйному статичному навантаженнi (4,8·103 МПа) контактна витривалiсть сталi 20ХН3А знижується в середньому на 30% для масла, на 37% для глинистого розчину з 2% СГ i на 60% для води. Таке суттєве зниження довговiчностi сталi при ди-намiчному навантаженнi вказує на необхiднiсть бiльш повного дослiдження цих залежностей i встановлення методiв пiдвищення контактної витривалостi.

Незважаючи також на те, що рiдкi технологiчнi середовища, якi викори-стовуються при бурiннi, мають суттєвий вплив на роботоздатнiсть бурових доліт, вивчення їх впливу на тріщиностійкість долотних сталей знаходиться за-раз в початковiй стадiї.

Лiтература 1.Бобров С.Н. Износостойкость машиностроительных сталей в условиях

изнашивания абразивом // МиТОМ.-1993ю-№1.-С.18-21. 2.Виноградов И.Н.,Сорокин Г.М.,Бобров С.Н. Специальная высокопрочная

машиностроительная сталь Д5//МиТОМ.-1989.-№2.-С.53-61. 3.Петрина Ю.Д., Ленец Н.А. К методике образования трещин на образцах,

предназ-наченных для оценки вязкости разрушения// Методы и средства оцен-ки трещино-стойкости конструкционных материалов.-Киев:Наук.думка,1981.-С.152-155


51

*155946* Король Р.Г., Балалаев А.С.

Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Россия

ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ МУЛЬТИМОДАЛЬНЫХ «СУХИХ ПОРТОВ»

Специфика транспортной системы России определяет ведущую роль же-

лезных дорог в обеспечении внешнеторговых перевозок, поскольку на их долю приходится около половины экспортно – импортных перевозок, большая часть которых осуществляется через морские порты. В общем объеме перевалки гру-зов России через морские порты почти 95 % составляют внешнеторговые грузы и 5 % – грузы, перевозимые в каботажном плавании.

Анализ объемов перевалки внешнеторговых грузов в период с 2000 по 2012 годы показывает, что идет устойчивый рост перевозок экспортных грузов в смешанном сообщении через порты (доля перевозок через порты возросло более чем в два раза с 250,3 млн. тонн 2000 г. до 661,6 млн. тонн 2012 г.).

Грузооборот морских портов России за 2012 год увеличился на 5,9% по сравнению с 2011 годом, в Дальневосточном бассейне переработка грузов уве-личилась на 7,1% до 134,4 млн.т.

Положительная тенденция увеличения объёма перевозок, к сожалению, приводит к проблемам, связанным с взаимодействием железнодорожного и морского транспорта и, как следствие, к «брошенным» поездам на подходах к припортовым станциям.

Данные проблемы, систематизированные в виде «дерева проблем», пока-зывают, что основными причинами, влияющими на перерабатывающую спо-собность припортовой станции, являются (таблица 1):

− недостаток инфраструктуры и технического оснащения; − несовершенство технологии работы; − несогласованность действий железной дороги и порта; − недостаточный уровень использования подвижного состава по мо-

щности и времени; − форс-мажорные обстоятельства.


50

Математическая модель судна должна быть максимально точной, но она все равно никогда не будет на 100% соответствовать реальному судну. Чтобы сделать ее максимально точной для данной ситуации в нее постоянно вносятся необходимые изменения.

Модель судна создает оценочные данные позиции судна, его скорости, сил те-чения и волнения. Эти данные сравниваются с требуемой позицией судна, введен-ной пользователем, скоростью и любыми другими силами, и после обработки соз-дается команда для подруливающего устройства. Результат после подруливания вновь возвращается на обработку с тем, чтобы обновить модель судна.

Использование модели судна и коэффициентов Кальмана обеспечивает следующие преимущества:

- сигналы от датчиков фильтруются для уменьшения работы подруливаю-щих устройств;

- явно ошибочные данные будут сравнены с моделью и отброшены; - при отсутствии или потери вводных данных о позиции и/или курсе судно

может оставаться под автоматическим контролем, используя расчетные данные, основанные на показаниях приборов за последние несколько минут. Это назы-вается Контроль по Модели (КМ);

- позиционирование становится возможным при больших изменениях по-годных условий, что позволяет судну расширить свои возможности.

Литература: 1. Симоненко, А.С. Устройство плавучих буровых установок: Учебник:

для ВУЗов/А.С.Симоненко – СПб.: ГМТУ, 1994. – 370 с. 2. Фрейдзон, И.Р. Автоматические системы динамического удержания бу-

ровых судов/ И.Р. Фрейдзон, Л.Г.Филипов // Судостроение за рубежом.- 1980.-№ 1.-С. 13-27.

3. Холодов, Г.Г. Требования национальных морских классификационных обществ к работам на морских шельфах и системам ориентации судов, осна-щенных системами динамического позиционирования, и их классификация /Г.Г.Холодов//Вестник МГТУ. Т. 13. – №4/1.- 2010. - Стр.712-718.

4. Шостак, В.П. Некоторые особенности проектирования плавучих средств освоения океана и континентального шельфа/В.П.Шостак и др.//Навигация и гидрография. – №10.-2000. – С.47-58.


39

*156103* Д.т.н., профессор Поветкин В.В., докторант Ибрагимова З.А.

Казахский национальный технический университет им К.Сатпаева ПРОГРАММНЫЕ ПАКЕТЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Сегодня рынок сложной промышленной продукции развивается таким об-

разом, что производители программных пакетов для моделирования элементов производственного цикла в своих проектах они используют сочетание элек-тронных, механических и программных компонентов – мехатронику. Исполь-зование мехатроники очень выгодно, но требует гораздо лучшей организации работы: производственные процессы должны быть более точными и координи-рованными. Задачу их оптимизации можно решить с помощью технологии цифровых прототипов, которая позволяет различным специалистам работать с одной и той же цифровой моделью, что экономит время и снижает число оши-бок при проектировании [1].

Мехатроника – это область науки и техники, основанная на объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютер-ными компонентами, обеспечивающая проектирование и производство качест-венно новых модулей, и комплексов машин с интеллектуальным управлением.

Постоянная модернизация и разработка новых изделий на машинострои-тельном рынке – не просто залог процветания, но условие выживания. По оцен-кам экспертов абсолютное большинство технологий и продуктов, которые се-годня обеспечивают 70% прибыли крупных промышленных предприятий, уста-реют уже через 3 года. К счастью, участники рынка это прекрасно понимают – 92% из них активно внедряют электронные компоненты в свои проекты.

Самый показательный пример в этом смысле – машиностроительная от-расль. В общей стоимости механизмов в последние несколько лет доля элек-троники ежегодно увеличивается в среднем на 8,3%, а доля механики – наобо-рот снижается на 3,2%. И эта тенденция отнюдь не единичная.

Процесс превращения механических изделий в электромеханические под-разумевает преодоление значительных трудностей при объединении компонен-тов различных классов в единую систему. Для этого производителю нужно эф-фективно организовать и контролировать работу разрозненных групп инжене-ров и конструкторов [2].

Преимущества мехатроники: Опыт использования основанного на мехатронике подхода к проектирова-

нию показывает, что последний позволяет добиться значительных преимуществ сразу в нескольких сферах. В самом общем смысле это, прежде всего, снижение


40

стоимости разработки продукта, повышение его качества и, как следствие, рост прибыли, а кроме того:

− возможность добавлять дополнительные функции; − оптимизация веса и габаритов изделия, а также его стоимости; − контроль и диагностика для повышения надежности и снижения

эксплуатационных расходов; − возможность настройки и совершенствования продукта путем об-

новления его программной прошивки; − снижение уровня рисков. Однако, при внедрении такого подхода производители зачастую сталкива-

ются со значительными трудностями, самые серьезные из которых – плохо на-лаженное взаимодействие проектных групп и недостаток знаний специалистов о смежных дисциплинах. Рабочие группы попросту не понимают воздействия изменений, сделанных в одних разделах, на состояние других, что ведет к росту ошибок и коллизий в проекте в целом. А средства разработки, которые могут объединять данные обо всех составляющих продукт элементах, к сожалению, есть мало у кого.

Если участник рынка хочет получить максимальный эффект от перехода к мехатронике, ему обязательно нужно внедрить технические решения, позво-ляющие организовать коммуникацию специалистов различных разделов и оп-ределять проблемы системного уровня еще на начальных этапах проектирова-ния. Это, в конечном счете, ведет к более эффективному контролю соблюдения требований к продукту и дает возможность предсказывать его поведение в ре-альных условиях.

Ключевые элементы электромеханических решений: В идеале процесс проектирования электромеханических изделий должен

отвечать следующим требованиям: − кросс-функциональное конструирование и проектирование; − управление взаимодействием и бизнес-процессами; − эффективная проверка на ранних этапах проектирования. Кросс-функциональное конструирование и проектирование Определение уровня требований к изделию – первый шаг к определению

его будущих характеристик. Как говорится: «кто ищет – тот всегда найдет». Собственно, именно способность четко устанавливать эти требования и есть одно из ключевых отличий ведущих мировых производителей от конкурентов.

Распространено мнение, что наилучший способ координации взаимодейст-вия специалистов – поддержание единого процесса проектирования. Но в этом случае те дополнительные усилия, которые приходится тратить на его обеспе-чение, попросту нивелируют возможные выгоды. Вместо этого лидеры отрасли дифференцируют разработку, что позволяет использовать специфические зна-ния и навыки сотрудников. С практической точки зрения это требует внедрения


49

В системе контроля ДП можно выделить две различные функции: - Оценка отклонения судна от заданной позиции и расчет сил необходимых

для возвращения судна в требуемую точку. - Оценка воздействия сил окружающей среды, действующих на судно и

расчет требуемых противодействующих сил. Система контроля обычно действует именно в рамках первой функции.

Вторая же функция приобретает особенно важное значение при работе в усло-виях шквалистого ветра.

Таким образом, основными действиями системы контроля являются: - измерение отклонения судна от заданной позиции и установленного курса; - расчет отклонений в плоскостях X, Y, N; - передача команд на определенные подруливающие устройства для созда-

ния противодействующих сил. Чтобы выполнить это, требуются: - оборудование для определения смещения позиции судна относительно

заданной точки; - оборудование для измерения курса судна (обычно для этого используют-

ся показания гирокомпаса); - оборудование для обсчета команд подаваемых на устройства, создающих

противодействующие силы. Система контроля состоит из следующих компонентов: - Статические коэффициенты. Определяют необходимые усилия подрули-

вающих устройств в зависимости от различий имеющихся значений скорости и позиции с требуемыми.

- Распределение ПУ. Это система уравнений, в которых выражается общее требуемое усилие подруливающих устройств, выраженных через координаты X, Y, N. Затем это усилие распределяется на имеющиеся подруливающие уст-ройства с учетом их характеристик.

- Имеющиеся ПУ. - Модели ПУ. Модель принимает во внимание индивидуальные характеристики

подруливающих устройств и рассчитывает общее усилие, прилагаемое к судну. - Коэффициент Кальмана. Коэффициент, который может изменяться в пре-

делах от 0 до 1. Определяет какой модели оцененной позиции стоит отдать предпочтение. Значение 0.5 означает их равнозначность.

- Направление и скорость ветра. На основании данных о направлении и скорости ветра рассчитываются силы, действующие на судно.

- Модель судна. Это максимально возможно точное описание поведения судна при действии различных внешних сил. Модель должна учитывать те си-лы, которые влияют на поведение реального судна: подруливающие устройст-ва, ветер и волнение, течение, сила натяжения якорь-цепей, другие внешние си-лы (например, сила натяжения тросов, трубопровода)


48

- системы туго натянутого троса; - гиперболические разностно-дальномерные радионавигационные системы; - лазерные системы. 3. Системы определения параметров возмущающего фактора на корпус судна: - курс; - величину качки; - скорости и направления ветра. IV Система контроля ДП Основная задача системы контроля ДП – контроль удержания судна в ус-

тановленной позиции, либо на установленной курсовой линии в пределах до-пустимых отклонений. Система должна быть способна справиться с изменени-ем внешних сил, отказом оборудования для определения места судна или гиро-компаса, поломкой одного из подруливающих устройств. Вторичная задача системы контроля – минимизировать расход топлива и износ подруливающих устройств. Система контроля ДП – это циклическая система с обратной связью.

Суть простого цикла с обратной связью состоит в том, что изменение ус-ловий, определяемое оборудованием, вызывает создание противодействующей силы направленное на то, чтобы ликвидировать это изменение. Эффект измене-ния вновь обрабатывается и в случае необходимости цикл повторяется.

Система контроля с обратной связью является достаточно сложной из-за природы действующих внешних сил, и характеристик судна (см. рис. 2).

Рисунок 2. Система контроля ДП


41

четких процессов эффективного информирования об изменениях и коллектив-ной работы [3].

Управление взаимодействием и бизнес-процессами: В то время как большинство компаний в машиностроении стремится коор-

динировать и синхронизировать работу отдельных групп проектировщиков, существует множество способов интеграции информационных потоков. Обыч-но предприятие формирует спецификацию на основе базы данных, предостав-ленной заказчиком. Этот метод требует не только специализированной техни-ческой поддержки и обслуживания, но и ручной синхронизации информации о проекте, что делает структуру, и без того состоящую из тысяч деталей, еще бо-лее сложной и подверженной ошибкам.

Более эффективный вариант – опираться на специализированные подраз-деления разработчиков, каждое из которых оперирует собственным информа-ционным массивом, а в общую базу предоставляет только результат работы. Но и такой подход в состоянии вызвать множество проблем, если не регулировать эти процессы должным образом. В конечном счете, необходимо разделить свое внимание между производством компонентов и обеспечением их полной со-вместимости.

Эффективная проверка на ранних этапах проектирования Разрешение проблем интеграции и совместимости до начала производства

– это бесспорно хорошая идея. Поэтому ведущие игроки рынка промышленной продукции стремятся урегулировать эти вопросы как можно раньше и контро-лировать их в течение всей разработки, вплоть до окончательного тестирова-ния. Должное внимание, оказанное анализу и симуляциям в начале проектиро-вания снижает финансовые и временные затраты на этапе внедрения.

Цифровые прототипы в мехатронике: Вместо попыток объединить информацию разных типов из разрозненных

источников, можно сэкономить время и деньги, предоставив разработчикам возможность работать с одной и той же цифровой моделью, используя собст-венные данные. Сегодня многие компании предпочитают физическим прототи-пам прототипы цифровые. Отслеживая результаты тестов в обеих категориях, они получают более комплексное представления об условиях, в которых пред-стоит работать их продукции, и требованиях, которым она должна отвечать. А это означает повышение качества [4].

Согласно последним исследованиям, производители, использующие цифровые прототипы, конструируют на 50% меньше физических прототипов, чем их конку-ренты, получают продукцию в среднем на 58 дней раньше, снижают стоимость рабо-ты с прототипами на 48% и освобождают время и ресурсы для инноваций.

Хотя о преимуществах цифровых прототипов говорят в течение многих лет, бюджеты большинства промышленных компаний до сегодняшнего дня не позволяли создавать и тестировать их. Однако в последнее время разработчики


42

ПО представили новые программные решения, которые более доступны, адап-тивны и экономически эффективны, нежели их предшественники.

Aberdeen Group определила четыре главных характеристики, которым должна отвечать идеальная работа с мехатроникой:

− внедрение процессов, способных улучшить коммуникации и ком-пенсировать недостаток межотраслевых знаний;

− использование симуляции для определения системных проблем на ранней стадии проектирования;

− управление проектными требованиями на протяжении всего жиз-ненного цикла конструкции;

− ускорение разработки системы управления с помощью автоматизи-рованных программных средств и симуляций.

Все это говорит о том, что участникам промышленного рынка требуется комплексный пакет для проектирования, который позволяет в полной мере реа-лизовать преимущества мехатроники за счет быстрого создания проекта и лег-кой работы c единой цифровой моделью. Так как последняя полностью имити-рует готовый продукт, инженеры смогут лучше видеть и оптимизировать его конструкцию до начала создания физического прототипа.

Кроме того, одновременно с этим можно использовать инструменты управления данными, которые объединяют информацию об электронике и ме-ханике, что позволяет создавать более аккуратные двухмерные и трехмерные чертежи электромеханических изделий за меньшее время и, тем самым, выво-дить продукт на рынок гораздо быстрее.

Литература: 1. Булгаков Э. Б, Компьютерное проектирование эвольвентных зубчатых

передач в обобщающих параметрах. 2002 2. Гутин, Я. Применение программы «Информационные технологии в эс-

кизном проектировании и оптимизации параметров зубчатых цилиндрических редукторов для дисциплин завершающих общеинженерную подготовку Мате-риалы международной конференции «Информационные технологии в откры-том образовании».- Россия Москва, 11-12 октября 2001.

3. Руководства по моделированию, построению геометрии и динамике в Ansys. Екатеренбург, 2005.

4. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ., М.: «Мир», 1975.


47

гом. ПУ туннельного типа располагают настолько ниже ватерлинии, насколько это возможно. ПУ должны быть насколько возможно независимы, иметь собст-венную систему экстренной остановки, мониторинга и сигнализации. Возмож-ность дестабилизации всей системы ДП из-за поломки одного ПУ должна быть минимизирована.

Так же должна быть обеспечена стабильная, надежная выработка энергии. Должно учитываться количество, местоположение и мощности имеющихся ди-зель-генераторов. Здесь главная задача – подача энергии на ПУ.

Рисунок 1. ПУ в системе динамического позиционирования

III Система ориентации ДП В задачи системы ориентации ДП входит контроль географического ме-

стоположения судна, относительной позиции, и отслеживание силы воздейст-вия погодных условий. На основе полученных со всех приборов данных, произ-веденных оценок и математической модели судна, имитирующей его динамику, вычислительный комплекс производит расчет и вырабатывает сигналы на ПУ. Системы ориентации ДП включают в себя:

1.Системы определения географического местоположения судна: -судовая радиолокационная система (РЛС) 3 и 10 см диапазона; -судовой радиотепловой локатор (РТЛ); -импульснофазовая радионавигационная система (ИФРНС) Лоран-С; -спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС, GPS; - система EUROFIX. 2. Системы точного определения позиции судна (должны отличаться по

принципам действия): - гидроакустические;


46

TRANSPORT

*155233* Юдин Юрий Иванович

д.т.н., профессор, заведующий кафедры Судовождение Грабаровский Алексей Борисович, аспирант

Иванов Виталий Витальевич, аспирант Судоводительский факультет МА МГТУ(г.Мурманск), кафедра Судовождения

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ

ДИНАМИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

I Применение систем динамического позиционирования Основное назначение системы динамического позиционирования (ДП) – это ав-

томатический контроль курса и позиции судна. Или, если быть точнее, динамическое позиционирование – удержание изменений курса и позиции судна в пределах допус-тимых границ при минимальном использовании подруливающих устройств.

Современный уровень техники, а также постоянно ужесточающиеся тре-бования по обеспечению безаварийных работ и экологической безопасности при освоении шельфа стимулировали широкое применение на судах систем ДП. В настоящее время СДП разной конфигурации применяются на судах: транс-портно-буксировочных, судах-снабженцах, трубовозах; научно-исследовательских, изыскательских, инженерно-геологических; пожарных, ава-рийно-спасательных; буровых; специализированных водолазных, обеспечи-вающих подводно-технические работы; крановых; трубоукладочных; полупо-гружных платформах; добывающих и перерабатывающих судах и платформах, плавучих нефтехранилищах (суда типа FSO, FPSO); ледоколах; танкерах.

II Установка ДП судна Установка динамического позиционирования судна – комплекс элек-

тронного оборудования, включающий в себя систему ориентации и систему ко-нтроля, который определяет местоположение судна с точностью до одного мет-ра и удерживает судно в заданной точке, автоматически управляя одновремен-но всеми судовыми движителями.

Системы ДП характеризуются большой энергоемкостью, высокой сложно-стью технической реализации и высоким уровнем автоматизации. Здесь комби-нированно применяются подруливающие устройства различных типов, винт, рулевое устройство (см. рис. 1).

Подруливающие устройства располагают таким образом, чтобы обеспе-чить максимальный момент и минимальное взаимное пересечение друг с дру-


43

*156388* Засухина М.Н.

Национальный Исследовательский Иркутский Государственный Технический Университет

МОДЕРНИЗАЦИЯ УЗЛА ТРАНСПОРТИРОВКИ МЕЛАМИНА

НА ОАО «НЕВИННОМЫССКИЙ АЗОТ» Проект «Меламинового Комплекса» на «Невинномысском Азоте» ОАО

«Еврохим»разработан с применением катализатора. Одним из основных недос-татков данной технологии производства является то, что в процессе эксплуата-ции образуется большое количество побочного продукта – мелема, к тому же происходит унос частиц катализатора из реакционной зоны, и, как следствие, невозможно дальнейшее его применение. Проектировщиками предусмотрена возможность захоронения побочного продукта в герметичных контейнерах на полигоне. Это техническое решение считается невыгодным как с точки зрения экономики, так и экологии.

В данной статье рассмотрена модернизация узла фильтрации технологиче-ского газа от побочных продуктов, с целью уменьшения вредных выбросов в атмосферу и уменьшения производимых отходов, связанное с покупкой доро-гостоящего катализатора, но с большими экономическими и экологически по-казателями. На рисунке 1 представлена действующая технологическая схема. Транспортирующий азот из коллектора установки редуцируется регулятором прямого действия поз. PCV15121 до избыточного давления от 28 до 54 КПа. После узла редуцирования азот подается в один из выгрузочных переходников ротационного питателя поз. PU-1501-ME-02A или поз. PU-1501-ME-02B, туда же через шнековые питатели поз. ME-1304A/B из циклона поз. V-1303 подается готовый продукт. Для защиты линии азота и транспортной системы от превы-шения давления после узла редуцирования предусмотрена установка предохра-нительного клапана поз. 15PSV080 с давлением срабатывания 0,15 МПа.

Выдача меламина из ротационного питателя поз. PU-1501-ME-02A или поз. PU-1501-ME-02B осуществляется по двум специальным трубопроводам. Затем меламин через переключающий клапан выдается в один общий транс-портный трубопровод, откуда готовый продукт поступает в бункера поз. PU-1501-V01-A/B. Транспортирующий азот сбрасывается в атмосферу через фильтры PU-1501-F-01A/В, установленные в верхней части бункеров.


44

в атм. в атм.

Азот транспортировочный Р=0,4 МПа

V-1303

PU-1501 A PU-1501 B

Поток меламина из кристаллизатора V-1302

Меламин в систему фасовки

PU 1501 F01 A PU 1501 F01 B

Редуцирующий клапан PCV15121

PU –1501ME 02 A/B

ME-1304 BME-1304 А

Пред.клапан 15PSV080

Рисунок 1 – Технологическая схема

Данное технологическое решение, с точки зрения как экономики, так и экологии нерентабельно. Для транспортировки готового продукта используется азот из заводской сети Р = 0,4 МПа. Выделение азота из воздуха довольно доро-гостоящий процесс, что отражено в цене на этот продукт. К тому же азот после транспортировки безвозвратно выбрасывается в атмосферу, тем самым, проис-ходит загрязнение окружающей среды.

В сложившейся ситуации существует два способа решения данной про-блемы: исключить сброс азота в атмосферу, изменив конструкцию фильтров и снова выдавать его в коллектор или заменить азот на менее дорогостоящий транспортирующий газ. Первый способ требует значительных технических из-менений, при этом остается риск, что выпускаемый через фильтры азот будет не на 100% отделен от меламина, что приведет к нежелательному загрязнению коллектора азота.. Второй способ был выбран по причине небольших измене-ний в конструкцию, с сохранением действующих систем КИП и А. Технологи-ческая схема практически полностью сохранена, за исключением того, что вме-сто азота на транспортировку подается воздух технологический. А так как тех-нологический воздух значительно более влажный в сравнении с азотом, что может привести к попаданию воды в транспортируемый продукт, до врезки пе-


45

ред клапаном предусматривается установка двух сепараторов для отделения влаги. Сепараторы подключены параллельно – один в работе, второй в резерве.

в атм.в атм.

V-1303

PU-1501 A PU-1501 B

Поток меламина из кристаллизатора V-1302

Меламин в систему фасовки

PU 1501 F01 A PU 1501 F01 B

PCV15121

PU –1501ME 02 A/B

ME-1304 BME-1304 А

15PSV080

Воздух техн.

С А С В

Азот 0,4 МПа

Рисунок 2 – Узел технологической схемы

Для автоматического удаления скопившейся влаги на дренажном вентиле предлагается установить электронный конденсатоотводчик.

При такой модернизации узла транспортировки меламина предложенные технические решения позволяют повысить экономическую эффективность про-изводства, снизить затраты в процессе эксплуатации установки и уменьшить нежелательные выбросы в атмосферу.

Литература 1. Описание технологического процесса производство меламина мощно-

стью 50000 т/год. НИИК., – Дзержинск, 2008г 2. Экономика химического предприятия и предпринимательства. Учебное

пособие. /Под. ред. П.П. Табурчака. – СПб.: Химия, 1995 3. Строительная документация Lurgi

Documents

«KLUCZOWE ASPEKTY NAUKOWEJ DZIA ALNO CI - 2014»inmad.vntu.edu.ua/portal/static/22303BC8-E96B-466F-9216-60B47164040F.pdfУправление системами переработки,