Обледенение дорог и тротуаров является одной из актуальных проблем, влияющих на безопасность дорожного движения. В зимний период для борьбы со скользкостью на дорогах и тротуарах часто применяют механический способ удаления льда с их поверхности. Эффективным механическим способом удаления льда с дорог и тротуаров является его разрушение ударным воздействием твердой сферической поверхностью, для чего были разработаны новые рабочие органы. В результате теоретических исследований получены теоретические расчетные зависимости механико-математической модели для определения параметров рабочего органа ударного действия со сферической рабочей поверхностью для разрушения льда, учитывающие характеристики льда, позволяющие проводить инженерные расчеты и определять как на стадии разработки и проектирования, так и в процессе работы, параметры рабочего органа ударного действия со сферическими бойками и подбирать такую величину разрушающего воздействия рабочего органа на лед, при которой возможно разрушить лед заданной прочности и толщины. Разработаны несколько конструктивных решений рабочих органов для разрушения льда на дорогах с регулированием величины разрушающего воздействия на лед изменением радиуса расположения бойка относительно оси вращения рабочего органа, которые за счет возможности адаптации к условиям работы имеют высокую эффективность при разрушении льда и качество очистки дорожных покрытий. Результаты исследований позволяют разрабатывать усовершенствованные конструкции рабочих органов с повышенной технологической и экономической эффективностью.

https://doi.org/10.48081/PKBH8649

2024

Выпуск 4

Данная работа посвещена изучению влияния электрофрикционной обработки на параметры лемеха при проведении полевых испытаний. В данной работе полевые испытания проводились на поле площадью 100 Га с почвой горный каштан с наличием большого количества горных пород и кристаллических оброзований, типичные для горных районов Восточного Казахстана. После проведения полевых испытаний были исследованы потеря массы для заводских серийных лемехов с наплавкой сормайтом и лемехов после электрофрикционного упрочнения (ЭФУ) поверх сормайта в равных количествах по 4 шт. Были полученны изображения поперечного сечения при помощи СЭМ, а также данные линейного ЭДС анализа. На рисунках отчетливо видно зональности в микроструктуре. Результаты проведения полевых испытаний показали, что лемеха после ЭФУ на 14 % менее склонны к износу по потере массы, чем их заводские аналоги. Также для визуального сравнения все 8 лемехов до и после полевых испытаний были отсканированы на 3D сканере, для сравнения объемов износа. По результатам 3D сканирования, обработанные методом ЭФУ лемеха в среднем на 10 % меньше теряли исходный объем по сравнению с заводскими. Также по результатам 3D сканирования, основываясь на моделях лемеха были сделаны выводы о механизме износа лемеха при вспашке. Больше всего подвержена износу носовая часть лемеха, а именно кончик кромки лезвия (острие лемеха), который берет на себя всю нагрузку при вспахивании почвы. Более плотная структура полученная комбинированным методом способствует улучшению коррозионной стойкости лемехов. По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что электрофрикционная обработка является хорошим средством для увеличения износостойкости лемехов, и может служить в качестве метода, дополняющего и улучшающего обработку наплавкой сормайтом.

https://doi.org/10.48081/DAZB3904

2024

Выпуск 4

В статье изложены результаты исследования высокоэнтропийного покрытия системы AlCrCoFeNi, полученного с использованием механохимического синтеза и нанесенного на подложку из стали 40Х методом детонационного напыления. Уникальные микроструктурные и механические свойства этого покрытия были тщательно изучены, включая детальный анализ распределения фаз и твердости материала. Исследование поперечного сечения покрытия выявило равномерное распределение компонентов, что способствует повышению его эксплуатационных характеристик. Проведённый рентгеноструктурный анализ показал сложную многофазную структуру, представленную фазами ГЦК, ОЦК, ГПУ, а также интерметаллическими соединениями, которые обеспечивают прочность покрытия. Результаты измерений микротвердости по Виккерсу подтвердили высокие значения твердости, а также устойчивость к пластическим деформациям, что делает это покрытие перспективным для применения в качестве конструкционного материала. Таким образом, исследованное покрытие может использоваться в условиях, требующих повышенной износостойкости и прочности, что открывает перспективы для его широкого применения в различных отраслях промышленности.

https://doi.org/10.48081/GMAK3071

2024

Выпуск 4

В данной статье представлено исследование процесса лазерной резки авиационных алюминиево-литиевых сплавов системы Al-Mg-Li с использованием импульсного и непрерывного излучения. Лазерная резка является высокоэффективным методом обработки металлов, обеспечивающим высокую скорость и качество реза. Однако для алюминиевых сплавов процесс осложняется их высокой теплопроводностью и отражательной способностью. В статье сообщается о результатах механических испытаний образцов из алюминий-литиевого сплава системы Al-Mg-Li, полученных лазерной резкой непрерывным и импульсным излучением. Для резки использовался СО2-лазер. Резка импульсным излучением производилась при частоте следования импульсов 40 кГц при одновременном воздействии на материал лазерного излучения и плазмы оптического разряда, создаваемого лазерным излучением в струе технологического газа (аргона). Разрезались листы толщиной 1,5 мм при средней мощности лазерного излучения 1,5 кВт и давлении аргона 0,05 МПа. Определен диапазон скоростей резки, в котором зона термического влияния на кромке реза имеет минимальную величину. По результатам испытаний на малоцикловую усталость образец, вырезанный импульсным излучением, выдержал в 2.6 раза больше циклов нагружения по сравнению с образцом, вырезанным непрерывным излучением при прочих равных условиях. Испытания на растяжение не выявили какого-либо влияния метода резки на прочность.

https://doi.org/10.48081/JRJD4191

2024

Выпуск 4

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