В последние десятилетие нефтегазовая отрасль остро нуждается в стальных бесшовных трубах стойких к корррозионному разрушению, что связано с развитием добычи нефти содержащей большое количество сероводорода и других агресивных примесей. Ключевая роль в достижении высоких показателей по стойкости к водородному растрескиванию отводится разработке и использованию методов управления типом, количеством, размером и морфологией неметаллических включений, форм присутствия примесей, выделений неметаллических избыточных фаз или упрочняющих структурных составляющих. Авторами проведен анализ действующей технологии выплавки и разливки стали 13ХФА на предприятии ПФ ТОО «KSP Steel» и разработан комплекс технологических мероприятий по выплавке, внепечной обработке и разливке стали марки 13ХФА, обеспечивающих высокий уровень показателей по стойкости к водородному растрескиванию. Проведенная серия плавок по разработанным технологическим показателям обеспечила достижение основных показателей HIC на уровне CLR и CTR = 0%. Исследования проводились в рамках грантового финансирования Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан по конкурсу на грантовое финансирование по научным и (или) научно-техническим проектам на 2024-2026 годы по проекту АР23487674 «Комплексная переработка бокситов Казахстана с доизвлечением железа альтернативными восстановителями при реализации стратегии низкоуглеродистого развития».

https://doi.org/10.48081/RXIH6581

2024

Выпуск 4

Современные воздушные компрессоры, используемые в горнодобывающей индустрии, должны иметь высокий запас прочности при работе в сложных условиях: это и неровный рельеф, высокие перепады температур, работа под землей. Научные исследовательские разработки, как комплекс теоретических и экспериментальных исследований, проводится с целью получения обоснованных исходных данных, изыскания принципов и путей создания компрессоров нового поколения для используемые в горнодобывающем месторождении. Воздушные компрессоры используются в глубоких шахтах в том числе и для подачи чистого воздуха, поскольку в шахте его может не хватать. Компрессор может забирать наружный воздух, сжимать и фильтровать его, а затем подавать в туннель. Необходимо очень тщательно подходить к выбору компрессорного оборудования для использования в шахтах, поскольку существует множество потенциальных рисков и ограничений. Базовая проблема, ее актуальнось – в данной работе рассматривается вопросы, связанные с устройством, работой и возможностью оптимизация конструкции винтового компрессора газокомпрессорной станции в горнодобывающей индустрии. Применяемые методы. Моделирование процессов и построение блок-схем велось с использованием программ MathCad, Drawio, MS PowerPoint и др. Получена упрощенная математическая модель винтового компрессора. Ключевые гипотезы и выводы. В результате проведенной работы определены оптимальный регулятор, способный управлять системой с минимальными затратами энергии. Оригинальность. Актуальность темы объясняется тем, что в Казахстане и других развивающихся странах уделяется особое внимания вопросу энергосбережения. Это требует повышения эффективности работы газокомпрессорного оборудования в целом и компрессорных станции в частности. Практическим значением является оптимальный регулятор, способный управлять системой с минимальными затратами энергии.

https://doi.org/10.48081/XITR9105

2024

Выпуск 4

В данной статье приведены результаты термодинамического моделирования процесса выплавки хром-марганец-кремнийсодержащего ферросплава из техногенного сырья Казахстана. Термодинамическое моделирование хром-марганец-кремнийсодержащего ферросплава было проведено с использованием программного комплекса HSC Chemistry 6 (Outokumpu, Финляндия), основанного на принципах минимизации энергии Гиббса и термодинамических вариационных принципах. Термодинамический анализ для моделирования процесса выплавки комплексного сплава осуществлялся в температурном интервале от 500 до 2000 ℃ для четырех реальных составов шихты (с недостатком 5 % твердого углерода, с нормальным ходом режима и с избытком твердого углерода 5% и 10 % от стехиометрии). Механизм совместного карботермического восстановления кремния, марганца, хрома и железа изучали по системе Fe-Cr-Mn-Si-Al-Са-Mg-C-O. Проведенные расчеты позволяют полноценно изучить все физико-химические процессы, происходящие при выплавке хром-марганец-кремнийсодержащего ферросплава карботермическим методом. На основе термодинамических данных был определен оптимальный расход твердого углерода на 100 кг шихты (хромовой и марганцевой пыли), составивший 10,75 кг. Химический состав ферросплава при 1800 °С составляет, %: Cr – 35,84; Mn – 24,47; Si – 16,25 и Fe – 22,63.

https://doi.org/10.48081/MJRO9482

2024

Выпуск 4

Актуальность исследования обусловлена растущими требованиями к точности и качеству обработки деталей в машиностроении и строительстве. Статья посвящена изучению возможности применения метода конечных элементов (МКЭ) для оптимизации конструкций металлорежущих станков и строительного оборудования, в частности, кран-балок. В работе проведены расчеты методом конечных элементов для различных геометрий станин кран-балок и станин металлорежущих станков. Проведен анализ деформации, напряжения и частоты собственных колебаний конструкций. Результаты показали, что применение МКЭ позволяет оценить прочность и жесткость конструкций, выявить зоны повышенных напряжений и оптимизировать геометрию для повышения их несущей способности. Особое внимание уделено использованию новых материалов и конструктивных решений. Так, было рассмотрено применение полимербетона в качестве материала для изготовления станин металлорежущих станков, а также использование ребер жесткости с переменным шагом для повышения прочности и жесткости конструкций. Полученные результаты подтверждают эффективность применения МКЭ для оптимизации конструкций станков и строительного оборудования. Разработанные на основе МКЭ модели позволяют повысить точность и надежность работы оборудования, снизить материалоемкость и затраты на производство.

https://doi.org/10.48081/ZNZL7535

2024

Выпуск 4

В данной статье отражено исследование нестабильно-деформированного состояния трубной запорной арматуры, в частности клиновых задвижек, которые используются для управления потоками различных сред в трубопроводных системах. В работе приведены особенности эксплуатации запорной арматуры, принцип действия задвижки, материалы для ее изготовления, методы измерения изностостойкости и надежности. Также описаны преимущества и недостатки клиновых задвижек. Многообразие условий эксплуатаций, высокая потребность в надежности и долговечности, а также конструктивные отличия задвижек усложняют подбор оптимального оборудования для конкретных рабочих условий. Сделан акцент на необходимости учитывать реальные эксплуатационные параметр – такие как скорость потока, температура транспортируемой среды и положение клина – в процессе проектирования и расчета прочности. Основное внимание уделяется вопросам наплавки, твердым износостойким материалам, а также устойчивости к повреждениям уплотнительных поверхностей. Экспериментальная часть исследования включает в себя проведение наплавки Св-10Х17Т в среде защитных газов и наблюдение механических свойств наплавленного слоя. В ходе проведенных расчетов получены результаты подтверждения эффективности наплавки в повышении стойкости арматуры к износу и устойчивости к кавитационным воздействиям, что особенно важно для условий эксплуатации в агрессивных средах.

https://doi.org/10.48081/LOWU5474

2024

Выпуск 4

Это статья показывает возможности и потенциал 3D-печати при производстве компонентов электродвигателей, уделяя особое внимание ее преобразующему влиянию на создание прототипов, кастомизацию и производство. Основная цель - изучить возможность создания функциональных и эффективных электродвигателей с использованием аддитивных технологий, в частности, для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC). Ключевые аспекты включают определение того, какие компоненты могут быть эффективно напечатаны в 3D-формате, а также понимание преимуществ и проблем интеграции деталей, напечатанных в 3D-формате, в узлы двигателей. В исследовании рассматриваются успешные примеры электродвигателей, напечатанных на 3D-принтере, такие как электродвигатель BLDC Halbach-array мощностью 600 Вт Кристофа Лаймера, и другие, предназначенные для беспилотных летательных аппаратов, робототехники и образовательных целей. Эти примеры подчеркивают способность 3D-печати создавать нестандартные геометрические формы, оптимизировать использование материалов и быстро изменять дизайн. Кроме того, в исследовании подробно описываются текущие усилия по печати и сборке двигателя постоянного тока мощностью 600 Вт, разработанного компанией Laimer, с акцентом на технические характеристики и роль 3D-печати в повышении эффективности и адаптивности. Демонстрируя потенциальные возможности применения двигателей, напечатанных на 3D-принтере, в таких областях, как робототехника, электромобили и аэрокосмическая промышленность, авторы исследования приходят к выводу, что аддитивное производство представляет собой революционный сдвиг в разработке электродвигателей. Это не только ускоряет процессы создания прототипов, но и снижает затраты и открывает новые возможности для инноваций в дизайне и оптимизации производительности. Ключевые слова: Машиностроение, аддитивное производство, автомобильная промышленность, 3D-печать, индустрия 4.0, дроны, беспилотные транспортные средства.

https://doi.org/10.48081/ZPSI4565

2024

Выпуск 4

В данной статье рассматриваются колебания самоходных бетонных миксеров в продольной плоскости с акцентом на дорожный микропрофиль, представленный как одномерная функция ℎ(?). Корреляционная функция базируется на стационарном дорожном микропрофиле, который остается неизменным на различных участках дороги. Для аналитического описания периодических микропрофилей с произвольной формой неровностей применяются ряды Фурье. Этот подход позволяет детально моделировать дорожные профили и их влияние на динамику транспортных средств, в частности, на поведение самоходных бетонных миксеров. Значительное наблюдение заключается в том, что эксплуатация транзитных миксеров на неровных поверхностях с твердым покрытием приводит к существенной неравномерности движения. Результаты подчеркивают важность точного моделирования дорожных неровностей для лучшего понимания эксплуатационных условий самоходных бетонных миксеров, что предоставляет важные данные для оптимизации их конструкции и работы на неровных дорожных покрытиях.

https://doi.org/10.48081/IEMN6812

2024

Выпуск 4

Система автоматизированного проектирования (САПР) используется в различных отраслях в процессах проектирования и разработок. Данная система позволяет упрощать процессы создания проектов, тем самым экономит время и ресурсы. В данной статье показаны процессы проектирования и моделирования зубчатых колес для ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения. Зубчатые пары представляют собой важные компоненты механических систем и выполняют ключевую функцию в работе различных механизмов. Проектирование и производство зубчатых пар, обеспечивающих передачу крутящего момента, лежат в основе машиностроительной отрасли. Геометрический расчет зубчатых пар может осуществляться с помощью программного обеспечения SolidWorks. Solidworks является программным комплексом САПР для автоматизации работ промышленного предприятия. Используется на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает проектирования изделий любой сложности и предназначения. В программе представляется метод для проектирования зубчатых колес, которое способно проектировать различные типы зубчатых колес на основе исходных геометрических параметров. Естественно, для процесса проектирования необходима компетентность пользователей в отношении теоремы о зубчатом колесе и технологии производства. Разработанные зубчатые пары можно применить в различных областях техники (роботы, рабочие машины, транспортные средства и т.д.).

https://doi.org/10.48081/WVJN3057

2024

Выпуск 4

В данной статье подробно исследовано влияние геометрии экструдера на его механические свойства, в частности, на напряжение и деформацию. Исследование проводилось в программе ANSYS Workbench (WB) путем изменения геометрических параметров, включая детальный анализ влияния толщины стенки экструдера на его механическое поведение. Полученные результаты показали, что увеличение толщины стенки приводит к повышению жесткости конструкции и, следовательно, к уменьшению деформации. Однако, при достижении определенной толщины стенки было замечено снижение напряжений. Этот феномен подчеркивает важность определения оптимальных значений толщины стенки при проектировании экструдера. Изменение толщины стенки повышает устойчивость экструдера к деформациям и динамическим нагрузкам, значительно улучшая его надежность в работе. Оптимальный выбор толщины стенки увеличивает эффективность экструдера и продлевает срок его службы. Полученные результаты позволяют улучшить механические свойства экструдера, повысить его прочность и обеспечить долгосрочную надежность. Результаты исследования способствуют не только повышению эффективности использования экструдера в производственной сфере, но и внедрению решений, направленных на продление срока его эксплуатации, что улучшает качество производства. Методология, представленная в статье, ускоряет процесс проектирования, предоставляя возможность для разработки эффективных и экономически выгодных решений. Результаты работы дают инженерам и конструкторам конкретные рекомендации по оптимизации структурных параметров экструдера, что позволяет повысить качество производства и снизить затраты.

https://doi.org/10.48081/VPHW5599

2024

Выпуск 4

Данная статья посвящена совершенствованию структурной схемы опытного соковыжималочного оборудования для получения сока на малых производствах. Рассмотрен теоретический анализ процесса отжима сока на шнековом прессе. Описана и решена проблема вращения жидкой фазы из дисперсного материала с использованием методов математического моделирования. Также приведены принципиальная схема и характеристики прессового оборудования и принцип его работы. Определены силы, действующие на прессовое оборудование и механизм саморегулирования давления:: Ғдавл. - сила давления, Н; Ғсдв.- сила сдвига, Н; Ғ упр. - сила упругости, Н. В связи с изменением зазора между зеерным соплом и обмоткой шнека в связи с работой прессового оборудования были определены силы, действующие на схему и любую точку механизма саморегулирования давления. Предложенная методика теоретического расчета процесса прессования позволяет определить оптимальные параметры и прессовать облепиховый сок, используя предложенную структуру рабочего органа. Получены зависимости (выражения) математической модели, позволяющие определить оптимальные значения с предварительным учетом необходимых параметров при усилении процесса прессования. Предложенный метод инженерного расчета процесса прессования позволяет заранее определить оптимальные параметры и создать пресс любой мощности в зависимости от условий производства.

https://doi.org/10.48081/BBMZ5380

2024

Выпуск 4