В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований автоматической системы контроля аварийных ситуаций при работе токарного станка с ЧПУ на основе теоретически разработанных алгоритмов работы этой системы. Своевременное выявление и идентификация аварийной ситуации, возможность охвата наибольшего числа диагностируемых аварийных ситуаций, делает эффективной работу автоматической системы, предохраняет от поломок дорогостоящие узлы технологического оборудования. Объектом исследования являются реализованные на базе токарного станка с ЧПУ функциональные элементы системы. Диагностируемым параметром является сила резания или её составляющие. Дана характеристика основным узлам и блокам системы. Введён алгоритм идентификации аварийных ситуаций временны́х задержек при пересечении автоматически регистрируемым информативным диагностируемым параметром его предельных значений, а также дополнительно введены временны́е блокировки принятия решения при функционировании оснащённого автоматической системой токарного станка, а именно, «наезд», «поломка инструмента», «износ инструмента». Раскрыты основные режимы функционирования системы. Даны примеры визуализации на экране блока отображения символьной информации (БОСИ) каждого режима. С помощью предложенной системы достигнута мобильность выявления и надёжная идентификация каждой аварийной ситуации, что улучшает функциональные и технические характеристики автоматической системы контроля работы токарного станка.

https://doi.org/10.48081/TRKA3441

2024

Выпуск 3

Для объективной оценки восстановимости получаемых окускованных материалов и расшифровки физико-химических характеристик процессов их восстановления, протекающих при выплавке углеродистого феррохрома, необходимы специальные исследования. В связи с этим в данной статье была изучена кинетика процесса восстановления брикетов, что крайне важно для понимания механизма карботермического восстановления с целью совершенствования металлургических технологий при использовании окускованных материалов. В ходе изучения исследованы 6 различных вариантов брикетов с хромовой рудой и различными видами углеродистых восстановителей, такие как кокс КНР, спецкокс шубаркольский, уголь борлинский и уголь шубаркольский. Степень восстановления хрома изучали в печи Таммана термогравиметрическим методом при температурах 1200; 1300; 1400; 1500; 1600ºС в течении 1 часа. В данной статье также приведены расчеты по определению степени восстановления хрома и железа с применением уравнений Яндера и Гистлинга-Броунштейна. Из шести вариантов брикетов наиболее лучшие результаты при изучении кинетики восстановления хроморудного сырья были получены с использованием брикетов № 1, 3, 5. Исследование подчеркивает критическую важность понимания режимов редукции и разрушаемости хромовых брикетов для оптимизации процессов плавления углеродного феррохрома. Выводы из этого исследования являются ключевыми для развития как научного понимания, так и практических применений в металлургической промышленности. Эта статья кратко излагает основные результаты и значения исследования авторов, подчеркивая его вклад в повышение эффективности и качества производства углеродного феррохрома через систематическое изучение поведения при восстановлений в хромовых рудных брикетах.

https://doi.org/10.48081/OPNI1176

2024

Выпуск 3

В данной статье представлен выбор параметров оптимизации геометрии станины длинномерного металлорежущего станка (МРС), была задана задача проектирования и граничные условия. Спроектированы пять различных геометрий для дальнейшего проведения математического анализа, отвечающие требованиям поставленной задачи. Выполнен статический анализ математической модели корпусов станин методом конечных элементов (МКЭ) инструментом BETA CAE System, ABAQUS, который показал, что с применением ребер жесткости в виде двух спиралей с переменным шагом и трех полых труб, а также изменение конструкции в месте соединения опоры балки на тумбы длинномерной станины металлорежущего станка были снижены напряжения, которые возникали в этих местах при угле равном 90°. Геометрии были выбраны таким образом чтобы была возможность снизить напряжения возникающие в месте резания, уменьшить прогиб, увеличить жесткость конструкции. Проведен экономический расчет, направленный на определение себестоимости длинномерного металлорежущего станка с предлагаемой геометрией. Проведен анализ себестоимости единицы продукта (длинномерной станины металлорежущего станка из полимербетона с оптимизированной геометрией), выполнен расчет годового экономического эффекта от использования предлагаемого метода изготовления..

https://doi.org/10.48081/FHUC1221

2024

Выпуск 3

В работе проведены укрупненно-лабораторные испытания и показаны результаты по высокотемпературной восстановительной плавке металлизированных окатышей, который представляет заключительную стадию разрабатываемой новой комплексной безотходной технологии переработки мелкодисперсных марганцевых отходов, получаемых от обогащения руды на Джездинском ГОКе. В работе акцент сделан на заключительной стадии технологии – получении ферросплавов, в частности ферромарганца, путем восстановления металлизированных окатышей в электропечи, минуя традиционные процессы науглероживания металла и образования чугуна. Установлены оптимальные технологические параметры процесса: скорость нагрева печи – 40 ºС/мин.; температура плавки – 1650 ºС; продолжительность плавки – 2 ч., которые обеспечивают получение высококачественного ферромарганца с низким содержанием углерода (1,25 %). Полученные результаты химического состава ферромарганца свидетельствуют о высоком качестве и показывают его востребованность для легирования стали. Установлено, что выход ферромарганца составил ~40 % от загрузки. При этом получен сплав высокого качества, % масс.: 38,5 Fe, 54,44 Mn, 1,25 С. На основании положительных результатов исследований сформулирована общая концепция и разработана технологическая схема новой высокоэффективной энергосберегающей технологии, направленной на переработку различного по типу и составу марганец-, хромсодержащего техногенного сырья с получением ферросплавов высокого качества.

https://doi.org/10.48081/WTSS3884

2024

Выпуск 3

Цель этой статьи - повысить износостойкость концевой фрезы с помощью метода приработки. Ротатабельное планирование второго порядка используется для планирования экспериментального исследования процесса приработки концевой фрезы. Экспериментальные исследования по приработки концевых фрез проводились на вертикально-фрезерном станке ХН950А при фрезеровании заготовки из материала стали 45. Установлено, что увеличение режимов обработки до определенных их значений (s = 60 мм/мин; n = 110 об/мин; t = 6 мин) положительно влияет на период стойкости инструмента. При этом удалось увеличить период стойкости инструмента до t=155 минут. Определение периода стойкости концевой фрезы выполнялось в условиях лабораторной базы. После предварительной приработки определялся длительность работы фрезы с резанием заготовки. Установлено, что оптимальный режим приработки инструмента обеспечивает наилучшие деформационно-тепловые условия для упрочнения режущей части инструмента. В результате моделирования с помощью программы ANSYS, по сути, было обнаружено, что после обработки на режущей части концевой фрезы образуется упрочненный слой. Исследовательские работы выполнены в рамках грантового проекта АР14972884 «Повышение износостойкости металлорежущих инструментов методом приработки».

https://doi.org/10.48081/MZAU1710

2024

Выпуск 3

Данное статья относится к сельскохозяйственному машиностроению и в статье разработана конструкция щелереза со специальными рабочими органами для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным внесением в них смеси гидрогелей с целью увеличение накопления влаги в почве. Для повышения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур, в частности зерновых, необходимо совершенствование технологий и техники, что позволит улучшить качество и увеличить количество получаемой продукции. Большинство территории Казахстана относится к зоне рискованного земледелия. Ежегодно здесь наблюдаются засухи, которые существенно снижают урожайность зерновых культур. Многие земледельцы идут по пути внесения большого количества удобрений с целью хоть как-то увеличить прирост урожая. Однако существует проблема нерационального использования удобрений. Так, большая часть туков, внесенных в почву, вымывается в ее нижние слои и становится недоступной корням растений. Поэтому для накопления питательных элементов и почвенной влаги нами предлагается использовать локальным внесением влагоудерживающий смеси гидрогеля. Его гранулы способны вбирать в себя жидкость, в объеме, многократно превышающем их собственный, и удерживать её продолжительное время. Для лучшего питания растений нами предлагается обогащать гидрогель с удобрениями. «Анализ возможных способов внесения гидрогеля с удобрениями в почву» рассмотрены возможные машины для внесения смеси гидрогеля. Отмечается, что в современной системе машин отсутствуют агрегаты, способные проводить локальное внесение гранул с удобрениями совместно с щелерезами в посевной площадь. Существующие машины позволяют вносить гидрогель разбросным или внутрипочвенным способом, а локальное использование гранул совместно с удобрениями применяется впервые и позволяет заделывать гидрогель уже в насыщенном туками виде. На основе общепринятых и частных методов произведен выбор оптимального способа внесения гранула смеси гидрогеля и разработан конструкция машины для его осуществления.

https://doi.org/10.48081/NOJG7591

2024

Выпуск 3

Аддитивные технологии играют важную роль в современном проектировании и производстве автомобилей, демонстрируя ежегодное расширение своего применения. Первоначально используемая преимущественно для создания прототипов и макетов, 3D-печать теперь все чаще применяется для изготовления ключевых компонентов автомобилей, причем некоторые компании предлагают полностью напечатанные на 3D-принтере автомобили. В данной статье анализируются возможности печати несущих конструкций и проектирование ключевого элемента - кронштейна крепления электромотора для прототипа болида TOQ. TOQ Prototype EV представляет собой энергоэффективный прототип электромобиля, разрабатываемый командой SU Racing Team из Satbayev University. Целью проекта является создание сверхлегкого, прочного, энергоэффективного прототипа автомобиля с большой дальностью хода на 1 кВт·ч энергии. Применение новых материалов и аддитивных технологий открывают возможности для создания разнообразных комбинаций, как для производства деталей с повышенной прочностью, так и для использования прогрессивных материалов в интерьере салона. Процесс создания прототипа энергоэффективного электромобиля с применением аддитивных технологий иллюстрирует инновационный подход к повышению энергоэффективности и снижению энергопотребления. В статье детально описан процесс проектирования кронштейна электромотора с использованием генеративного дизайна и аддитивного производства. Исследование направлено на оценку возможности 3D-печати несущих и критически важных элементов прототипа электромобиля, а также на моделирование нагрузок при работе электромотора с пиковой мощностью 2 кВт.

https://doi.org/10.48081/CLSC9327

2024

Выпуск 3

Разработан экспериментальный стенд для оценки работы центробежного консольного насоса. Для измерения вибрации и кавитации, стенд оснащен акселерометром, микрофоном, датчиком оборотов, манометром, вакуумметром и расходомером воды. Для регулировки частоты вращения вала центробежного консольного насоса, стенд оснащен частотно-регулируемым приводом. Для сбора экспериментальных данных применяется анализатор спектра ZET 017-U2 с 2 входными каналами и с программным обеспечением компании ZETLAB. Экспериментальный стенд для оценки работы центробежного консольного насоса позволяет определять следующие неисправности: не соосность, дисбаланс, неисправный подшипник, неисправное рабочее колесо и механическая ослабленность и кавитационные явления. Проверена работоспособность экспериментального стенда для оценки работы центробежного консольного насоса. Протестирована работа оснащаемых датчиков стенда: акселерометра, микрофона, датчика оборотов. При помощи разработанного стенда проведены экспериментальные исследования центробежного консольного насоса СНР 32-160 компании Karlskrona. Приведены результаты экспериментальных исследований центробежного насоса СНР 32-160, выполненных на данном стенде. Проведены экспериментальные исследования колебаний угловой скорости вала центробежного консольного насоса. Определены средне-квадратичные значения радиальной виброскорости подшипников центробежного консольного насоса, и проведен их анализ и выданы рекомендации. Определен спектр звукового давления центробежного консольного насоса. Анализ спектра выявил кавитационные явления в центробежном консольном насосе, даны рекомендации по их устранению.

https://doi.org/10.48081/EAQI5770

2024

Выпуск 3

Статья посвящена выводу зависимости энергопотребления работ по планированию грунта бульдозером, оснащенным отвалом с разноуравневым изменением геометрии, от изменения в процессе выполнения работ формы отвала и, соответственно, его текущих углов зарезания и захвата. Дана классификация работ, выполняемых бульдозерным оборудованием. В статье приведены конструктивные схемы перспективных отвалов с разноуровневым изменением геометрии, подробно проанализировано изменение геометрической формы отвала с перераспределением потоков призмы волочения грунта, плоскость отвала показана под разными углами со всеми точками приложения сил и изменения специфических углов, влияющих на форму и геометрию отвала. Показан краткий обзор вывода основных математических зависимостей, по которым, в зависимости от положения средней или боковых частей отвала, происходит синхронное изменение углов захвата и зарезания, которые влияют на перераспределение сил, препятствующих резанию и планированию грунта. В статье получены и приведены зависимости, которые позволяют рассчитывать геометрические параметры, определяющие процесс взаимодействия с грунтом адаптируемого отвала с разноуровневым изменением геометрии в функции от: отношения длины средней секции к максимальной ширине захвата отвала, углов установки шарниров в продольной и поперечной плоскостях бульдозера; угла поворота боковых секций относительно шарниров.

https://doi.org/10.48081/DWQM4458

2024

Выпуск 3

Одной из актуальных проблем аддитивной технологии является армирование стандартными рифлёными стальными арматурными стержнями. Для автоматического изготовления арматурной сетки из стандартных рифлёных стальных стержней был создан специальный автоматический механизм армирования. Автоматический механизм армирования размещает арматурные стержни в горизонтальном и вертикальном направлениях и использует точечную контактную сварку для их соединения. При точечной контактной сварке тепло передается через электроды, сделанные из меди, на свариваемые вертикально и горизонтально расположенные арматурные стержни. Поскольку процесс сварки происходит очень быстро, визуально контролировать нагрев и охлаждение вертикально и горизонтально расположенных арматурных стержней невозможно. Для определения температуры нагрева вертикально и горизонтально расположенных арматурных стержней, а также точного времени их нагрева и охлаждения был использован тепловизор с высоким разрешением InfraTec VarioCAM HD head. Этот тепловизор показал, что сваренные арматурные стержни нагреваются до более чем 150°C за 0,5 секунды и остывают до 37,9°C только через 49 секунд. Это показало необходимость установки дополнительной системы охлаждения для автоматического армирующего механизма.

https://doi.org/10.48081/GMSL2529

2024

Выпуск 3