В работе рассмотрены особенности процесса тонкого измельчения материалов при различных направлениях и типах силового воздействия. Проведён теоретический анализ четырёх характерных случаев нагружения частицы шарообразной формы мелющими телами: одностороннего, двустороннего и комбинированных воздействий с взаимно перпендикулярными направлениями сил. Для определения теоретической тонкости помола использована математическая модель, основанная на контактной задаче Герца–Штаермана и ранее разработанных авторами зависимостях. Результаты расчётов показали, что двустороннее воздействие обеспечивает более высокую степень измельчения по сравнению с односторонним при одинаковых скоростях соударения. Это объясняется формированием равномерного напряжённо-деформированного состояния в объёме частицы и более полным использованием энергии удара. В случаях многовекторных воздействий, когда направления сил взаимно перпендикулярны, расчёт выполнялся с учётом равнодействующей скорости, что позволило адекватно оценить суммарное влияние разнонаправленных нагрузок. Полученные теоретические зависимости могут быть использованы при проектировании энергоэффективных методов тонкого измельчения и создании новых конструкций мельниц, реализующих многовекторные режимы нагружения. Результаты исследования способствуют развитию научных основ энергосбережения в процессах дезинтеграции твёрдых материалов и открывают перспективы для оптимизации промышленных технологий помола.

10.48081/BGQF1907

2026

Выпуск 1

Поиск оптимальных способов переработки накопленных хромсодержащих отходов является одной из актуальных задач в металлургической отрасли. С учетом растущего спроса на феррохром, наиболее целесообразным направлением является переработка хромсодержащих отходов с получением товарного хромового концентрата. Существующие способы переработки подобных отходов показывают возможность применения для этой цели недорогого и доступного реагента – серной кислоты. К хромсодержащим отходам относится и пыль, улавливаемая мокрым методом из отходящих газов руднотермических печей при выплавке углеродистого феррохрома. Накопление данной пыли представляет серьёзную экологическую проблему, поскольку она содержит значительное количество хрома и других компонентов, способных негативно воздействовать на окружающую среду. В статье приведены результаты исследования химического и фазового состава хромсодержащей пыли, а также представлены лабораторные эксперименты по её сернокислотному выщелачиванию. Исследования проводились по двум направлениям: сульфатизирующему обжигу с последующим выщелачиванием спека и прямому выщелачиванию пыли растворами серной кислоты. Экспериментальные данные подтвердили высокую эффективность применения серной кислоты, что обеспечивает перевод значительной части хрома в раствор и последующее выделение хромового концентрата. Использование недорогого реагента способствует снижению себестоимости процесса и делает возможной переработку больших объёмов отходов, образующихся при производстве феррохрома. Реализация такого подхода позволит не только получить вторичное сырьё для металлургического производства, но и существенно уменьшить экологическую нагрузку, связанную с хранением и накоплением пыли на полигонах, обеспечивая тем самым повышение уровня экологической безопасности предприятий.

10.48081/BGQF1924

2026

Выпуск 1

Для однопутных железнодорожных участков составление оптимального графика движения поездов является задачей особого значения и представляет собой основную составляющую планирования поездопотоков. На однопутных железнодорожных участках столкновения, ожидание очереди и обгоны поездов, движущихся с разной скоростью и в разных направлениях, приводят к увеличению общей задержки. В связи с этим актуальной является задача разработки сбалансированного графика движения путём регулирования скоростей поездов и оптимального определения станций для выполнения обгонов. В статье поставлена цель составить сбалансированный график движения поездов с минимальным коэффициентом задержки с учётом влияния скорости хода поездов. Предложена модель оптимизации, учитывающая допустимые ограничения скорости для определения оптимальных скоростей движения каждого поезда на железнодорожной линии. Данная модель направлена на минимизацию общего времени задержки с учётом различий во времени прибытия поездов на станции, требований безопасности и соотношения скоростей. Предложенная модель имеет практическое значение в повышении пропускной и провозной способности железнодорожных участков, а также в улучшении эффективности перевозок по сравнению с действующими методами, и устойчивости работы в условиях неравномерных потоков движения.

10.48081/BGQF1932

2026

Выпуск 1

Представлены результаты моделирования и экспериментальных исследований по совершенствованию технологического процесса получения низколегированных сталей с повышенным уровнем эксплуатационных свойств и экологичностью производства. Повышенный уровень потребительских свойств был достигнут за счет снижения неметаллических включений в стали при внепечной обработке металла. Экологичность производства обеспечивалась за счет использования флюсообразующей добавки на основе отходов огнеупорных материалов с содержанием Al2O3. Данный материал позволил стабилизировать рафинировочные шлаки, снизить затраты на производство стали, а также стал заменителем плавикового шпата (CaF2). Для исследования возможности использования флюсообразующей добавки на агрегатах внепечной обработки были проанализированы образцы шлаков ряда металлургических предприятий. Пробы отбирались по ходу процесса обработки металла на агрегате ковш-печь. Оценка рафинировочных и физико-химических свойств образцов отобранных шлаков проводилась расчётным путём с использованием полимерной модели строения шлаков. Подтверждена возможность стабилизации рафинировочных шлаков с помощью добавки на основе отходов огнеупорных материалов с содержанием Al2O3. Показано, что ввод в шлаки Al2O3, позволяющий работать на высокоосновных шлаках, улучшает поверхностные свойства шлаков, повышая стойкость огнеупоров, снижая потери металла в виде корольков и количество неметаллических включений. С использованием экспериментальных данных, представленных в литературе, а также термодинамических расчётов определено, что максимально допустимое с точки зрения технологии обработки металла на агрегате ковш-печь содержание Al2O3 в шлаке не более 30 % Al2O3. Результаты экспериментов по стабилизации модельного шлака исследуемой добавкой показали, что в этом случае реализуется в основном химический способ стабилизации.

10.48081/BGQF1921

2026

Выпуск 1

В данной статье представлено математическое моделирование процесса термофрикционного фрезерования с импульсным охлаждением стали HARDOX 450 с использованием программного обеспечения ANSYS Workbench, позволяющее в динамическом режиме исследовать тепловые и физические процессы, протекающие в зоне резания. Разработанная методика ориентирована на исследование тепловых процессов в зоне резания и определение оптимальных режимов резания при термофрикционном фрезеровании с импульсным охлаждением высокопрочных износостойких сталей на примере стали HARDOX 450. Для выполнения исследования из множества существующих моделей разрушения при резании использован критерий, впервые предложенный профессором В.Л. Колмогоровым, адаптированный к условиям больших пластических деформаций и высоких температур. С целью повышения вычислительной эффективности предложена упрощённая математическая модель, включающая два объекта: заготовку в форме параллелепипеда из стали HARDOX 450 и режущую кромку фрезы трения в виде пластины. В модели учитывался коэффициент трения между режущей кромки фрезы трения (пластиной) и заготовкой, принятый равным μ = 0,4. Для анализа температурного поля в подконтактном слое заготовки были введены координаты девяти характерных точек с равномерным шагом в локальной системе координат. В результате моделирования получены значения контактной температуры в указанных точках при различных частотах вращения фрезы трения. Результаты исследования показали возможность эффективного управления тепловыми процессами при термофрикционном фрезеровании с импульсным охлаждением стали HARDOX 450.

10.48081/BGQF1911

2026

Выпуск 1

В работе исследованы физико-химические и минералогические свойства окатышей, полученных на основе вторичных алюминиевых шлаков с добавлением аспирационной пыли ферросплавного производства, обогащённой кремнезёмом. Для вовлечения мелкодисперсных техногенных отходов в металлургический передел применён метод окомкования в тарельчатом грануляторе с использованием водного раствора лигносульфоната в качестве связующего. Полученные окатыши подвергались высокотемпературному обжигу при температурах 600, 800 и 1000 °С. Фазовый и минералогический состав исследовался методами рентгенофазового и петрографического анализа, а микроструктура — с использованием электронной микроскопии. Установлено, что при повышении температуры обжига происходит интенсификация твёрдофазных взаимодействий и формирование кальцийсиликатных и алюмосиликатных фаз, таких как волластонит, двухкальциевый силикат и муллит. Введение аспирационной пыли с высоким содержанием SiO₂ способствует снижению температуры начала спекания и упрочнению структуры окатышей за счёт образования связующей силикатной матрицы. Показано, что оптимизация состава и температурного режима обжига позволяет получать термостойкие и механически прочные окатыши, перспективные для использования в процессах получения ферросилиция с повышенным содержанием алюминия.

10.48081/BGQF1923

2026

Выпуск 1

В работе рассмотрена конструкция сборной крупномодульной шестерни с вставляемыми зубьями и крышками, установленными с обеих сторон венца и предназначенными для ограничения осевого смещения зубьев. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения ремонтопригодности и ресурса зубчатых передач за счёт применения сборных конструкций при сохранении их прочностной надёжности. Особенностью рассматриваемой конструкции является отсутствие силового зажима зубьев со стороны крышек: фиксация зубьев осуществляется за счёт их посадки в пазы корпуса, а крышки выполняют вспомогательную ограничительную функцию. Выполнен аналитический расчёт крепёжных элементов крышек с учётом действия осевой составляющей силы зацепления, а также распределения нагрузки между одновременно работающими зубьями. Проведена проверка прочности винтов по условиям среза и по допускаемым напряжениям, что позволило обосновать выбор их типоразмера и количества. Отдельное внимание уделено выбору толщины крышек, которая принята минимально возможной с целью исключения влияния на процесс зацепления и увеличения массы шестерни. Для подтверждения результатов аналитического расчёта выполнено численное моделирование напряжённо-деформированного состояния крышек и крепёжных элементов методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. В результате моделирования получены поля главных напряжений, показавшие низкий уровень напряжённого состояния как в крышках, так и в винтах. Установлено, что принятая толщина крышек и выбранные параметры крепежа обеспечивают значительный запас прочности и не приводят к возникновению опасных напряжений. Сопоставление аналитических и численных результатов подтвердило корректность принятой расчётной схемы и возможность применения предложенного конструктивного решения при проектировании сборных шестерён с вставляемыми крупномодульными зубьями.

10.48081/BGQF1916

2026

Выпуск 1

В статье представлены результаты разработки и испытаний конической роторной центрифуги для первичной очистки растительных масел, в частности сафлорового, с применением льняных волокон в качестве фильтрующего материала. Описана конструкция установки, сочетающей центробежное разделение с барьерной фильтрацией через слой волокнистого материала. Проведены экспериментальные исследования для определения оптимальных режимов работы: температуры масла (35°C), массовой доли примесей (0,1%) и фактора разделения (1300). Установлено, что предложенная технология позволяет достичь степени очистки масла до 93% и снизить содержание шлама до 0,02%. Методами планирования эксперимента получено регрессионное уравнение, описывающее влияние основных факторов на эффективность процесса. Разработанная центрифуга является экономически эффективным решением для малых и средних перерабатывающих предприятий, способствует внедрению ресурсосберегающих технологий и утилизации вторичного сырья. Кроме того, она обладает значительным потенциалом для адаптации к другим видам масел и производственным условиям.

10.48081/BGQF1915

2026

Выпуск 1

В статье представлено научно-техническое обоснование применения песчано-полимерного композитного материала (ППКМ) в качестве альтернативы стали для изготовления ключевых несущих элементов (обечайки и стакана) роликов ленточных конвейеров, используемых, в частности, в горнодобывающей отрасли. Для подтверждения реализуемости концепции проведено компьютерное прочностное моделирование ролика ЛКР-1000 с элементами из ППКМ, с последующим сравнительным анализом напряженно-деформированного состояния (НДС) с аналогичной стальной конструкцией (сталь С35). При моделировании толщина композитной обечайки была принята 10 мм, а стальной - 3,5 мм. Расчеты выполнялись при варьировании нагрузки от 200 до 600 кПа. Результаты показали, что, несмотря на то, что ППКМ является менее жестким материалом и демонстрирует большие напряжения (70 МПа против 55 МПа для стали при 400 кПа) и перемещения (0,64 мм против 0,097 мм при 400 кПа), его коэффициент запаса прочности (FOS) остается на приемлемом уровне (FOS ≥1,5) для нагрузок до 600 кПа. При максимальной нагрузке 600 кПа, FOS для ППКМ составляет 1,6.Ключевым преимуществом является снижение массы ролика с композитными элементами на 37% по сравнению со стальным аналогом, что способствует уменьшению энергопотребления и повышению эффективности привода конвейера. Исследование научно обосновывает возможность применения ППКМ в роликах конвейеров, предлагая более легкое и эффективное решение для горнодобывающей промышленности.

10.48081/BGQF1908

2026

Выпуск 1

В статье рассмотрено влияние стохастических задержек передачи разрешения на пропускную способность железнодорожного участка. В качестве объекта исследования выбран однопутный участок с полуавтоматической блокировкой, для которого характерна высокая вариативность временных интервалов, обусловленная участием дежурного по станции и особенностями взаимодействия технических средств. В существующую формулу расчёта пропускной способности введён дополнительный параметр, учитывающий стохастическую составляющую задержек передачи разрешений. Для его оценки использованы нормальное, экспоненциальное и эмпирическое распределения, сформированные на основе выборки наблюдений. Выполнен сравнительный анализ влияния различных подходов к описанию задержек на фактическую пропускную способность участка. Показано, что учёт стохастических задержек приводит к снижению расчётной пропускной способности по сравнению с детерминированной оценкой и позволяет более реалистично учитывать эксплуатационные условия движения поездов. Отдельное внимание уделено анализу хвостов распределений задержек, которые оказывают наибольшее влияние на устойчивость графика движения и фактические эксплуатационные показатели. Предложенный подход обеспечивает воспроизводимость расчётов и может быть адаптирован для различных типов железнодорожных линий и систем интервального регулирования движения поездов. Полученные результаты подтверждают целесообразность применения стохастического подхода при оценке пропускной способности железнодорожных линий и могут быть использованы при анализе эффективности систем интервального регулирования движения поездов.

10.48081/BGQF1933

2026

Выпуск 1