В работе представлены результаты моделирования процесса литья с оценкой полученной макроструктуры и геометрии полых и сплошных заготовок. Цель работы – разработка рекомендаций по совершенствованию существующей технологии непрерывной разливки трубной заготовки и конструкции для ее осуществления, применяемой на трубопрокатном заводе ТОО «KSP Steel». Основным решением является осуществление двустороннего охлаждения полой заготовки в зоне вторичного охлаждения на машине непрерывной разливки заготовок. Обосновано оптимальное соотношение расхода охладителя на внутреннюю и наружную поверхности заготовки. Результатом предлагаемых решений является улучшение качества макроструктуры и геометрии заготовки. При анализе макроструктуры заготовки выявлено уменьшение дефектов более чем в два раза. Исследование поперечного сечения заготовки показало снижение отклонения минимальной толщины стенки от максимальной с 6,1 до 1,8 мм. Равномерность механических свойств по показаниям твердости повышена с ±10,5 до ±3 НВ.

https://doi.org/10.48081/ULEX7789

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 представлен анализ существующих методов бинаризации изображений. Систематизированы данные по определению и описанию различных методик бинаризации изображений, разработанных современными учеными. Целью исследований служили апробация современных методов бинаризации и определение оптимальных методов бинаризации изображений микроструктур металлов и сплавов на примере образцов конструкционных марок сталей. Рассмотрены следующие методы бинаризации: бинаризация методом среднего, бинаризация с помощью С-образной кривой, метод Оцу (Отса или Отсу), метод мульти-Оцу, адаптивная бинаризация, метод локальной бинаризации, метод медиан, алгоритм Niblack, метод Sauvola и метод Bernsen. Описаны достоинства и недостатки данных методик бинаризации. Проведена апробация применения ряда существующих методик бинаризации для обработки изображений микроструктур сталей и сплавов на примере образцов конструкционных сталей с целью дальнейшего их применения в информационно-цифровом металлографическом анализе. Представлены результаты исследований по качеству получаемых изображений с использованием различных методик бинаризации. Определены наиболее подходящие оптимальные методики бинаризации изображений микроструктур сталей с целью их дальнейшего применения в информационно-цифровом анализе сталей и сплавов. Исследования перспективны для дальнейшей цифровизации методов металлографического анализа металлов и сплавов.

https://doi.org/10.48081/QCEZ3788

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

В данной статье предложен энерготехнологический критерий для оценки эффективности работы Ферросплавной электропечи. Его физическая сущность заключается в том, что с учетом теплопотерь и степени извлечения ведущего элемента в сплав, он определяет долю энергии, получаемой от источника тока, полезной части которой является углеродно-термический процесс восстановления руды производства ферросплавов (ферросилиций, феррохром, ферромарганец). На примере получения различных марок ферросилиция представлены результаты анализа параметров плавки ферросплавов в электрических печах углеродным термическим процессом с использованием энерготехнологических критериев работы ферросплавной печи. Показано, что с увеличением значений энерготехнологического критерия печи ферросплава удельный расход электроэнергии на 1 тонну сплава уменьшается. Для электропечи средней мощности, плавящей 75% ферросилиция, значения энерготехнологического критерия ферросплавной печи соответствуют диапазону от 0,300 до 0,314. При этом удельный расход электроэнергии составляет от 9,0 до 8,6 МВт•ч/т сплава. Удовлетворительным, но более эффективным вариантом работы печи является диапазон значений энерготехнологических измерений от 0,272 до 0,293, при котором удельный расход электроэнергии варьируется от 9,8 до 9,2 МВт•ч/т. Такую комплексную величину, как энерготехнологическое измерение, можно рассматривать как основной элемент энергетического и технологического аудита ферросплавного печного агрегата, а также использовать для определения эффективных режимов работы печей, анализа применения различных видов шихтовых материалов (рудного сырья, восстановителей углерода) и инновационных технологий плавки

https://doi.org/10.48081/GNWN1428

2024

Выпуск 4

В последние годы беспилотные летательные аппараты (БПЛА) приобрели широкую популярность благодаря своим уникальным возможностям и разнообразным применениям в различных сферах, включая экономику, оборону и научные исследования. Однако их функциональность ограничена рядом факторов, таких как автономность полета и связь с наземной станцией. Одним из ключевых решений для улучшения этих аспектов является использование радиопрозрачных материалов в конструкциях БПЛА. Полимерные композиты с низкими диэлектрическими характеристиками и высокой радиопрозрачностью играют ключевую роль в современных телекоммуникационных технологиях, обеспечивая высокую скорость передачи сигналов и высокую степень интеграции устройств. Однако создание таких диэлектрических полимерных композитов с необходимыми характеристиками представляет собой сложную задачу, требующую глубокого анализа и экспериментов. В данной работе представлены сравнительные результаты исследования диэлектрических потерь и радиопрозрачности различных композитных материалов, таких как арамидно-эпоксидный композит, стеклопластик, углепластик и сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности. В данной работе эксперименты показали, что процент пропускания для этих материалов варьируется: углепластик (УП) имеет всего 2,45%, тогда как арамидно-эпоксидный композит (АЭК) демонстрирует 79,43%, сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) показывает 80,16%, а стеклопластик (СП) — 78,88%. Угол тангенса диэлектрических потерь у УП значительно выше, чем у других композитов, что указывает на его низкую эффективность. В то же время СВМПЭ проявляет наименьшие значения угла тангенса, а АЭК и стеклопластик обладают стабильной и низкой диэлектрической потерей, что делает их перспективными для применения в высокочастотных устройствах и системах связи.

https://doi.org/10.48081/YAMS7377

2024

Выпуск 4

В данной статье рассмотрен метод расчета максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи в системах интервального регулирования движения поездов на основе радиосвязи. На железнодорожной сети Республики Казахстан интенсивно внедряется система интервального регулирования движения поездов, функционирующая на базе канала радиосвязи последнего типа. В системе интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала используются подвижные блок-участки. В настоящее время данная система функционирует на участках железной дороги дислоцированных на базе Акционерного общества «Национальная компания» Қазақстан темір жолы» Узень – Болашак (143 км), Жетыген – Алтынколь (280 км), Аркалык-Шубарколь (214 км), Шалкар – Бейнеу (471 км) и Жезказган-Саксаульская (517 км). Однако в настоящее время на железнодорожных участках, где введена в эксплуатацию система интервального регулирования движения поездов на основе радиосвязи, наблюдается большая потеря радиосвязи между центром радиосвязи и бортовой системой состава поездов. Чем дольше сохраняется потеря радиосвязи, тем большее негативное влияние поезда оказывают на выполнение графика движения. В этой связи одним из актуальных вопросов является установление максимального предела времени восстановления радиосвязи путем расчета максимально допустимого времени отсутствия канала радиосвязи в таких системах. Применяя на практике описанные в статье методы расчета, учитывая время, затрачиваемое на восстановление радиосвязи, можно рассмотреть возможность применения резервного канала связи на этот временной интервал для бесперебойной работы рассматриваемой системы.

https://doi.org/10.48081/XMCL2311

2024

Выпуск 4

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