Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА С НАПЛЫВАМИ МЕТАЛЛА, ПОЛУЧЕННЫМИ НА ГЛАДКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ШТРИПСЫ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЕЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ
Get PDFThe paper is devoted to a physical modeling of the process pertaining to interaction of the machined material with metal deposits along a hole edge which are obtained on a smooth tool surface due to its electro-erosion modification. A technique for obtaining single holes on a cutting tool (strip) is given in the paper. The paper describes main geometric elements which have obtained due to the action of a single electric discharge. Geometric parameters of a single hole initiated on a working strip surface in the course of this effect have been given in the paper. The paper provides a justification and description of a tape tool prototype used in the investigations brass band strips, on which a washer with different rounding radius of an outer edge is fixed. The prototype makes it possible to simulate metal deposits on the modified working surface of the strips. The paper presents methodology for carrying out experiments on investigations for interaction of the created strip prototype with a processed material, including a description of a device for studying the process of washer interaction with the samples from paraffin and gypsum. Photographs are given that allow to visualize a destruction process of samples which is caused by a washer (model of metal deposits). The paper shows stages of sample fracture when using washers with different rounding radius and describes nature of the destruction for various sample materials. The results of the conducted studies reflecting an influence of the shape of an outer washer edge, in particular a radius of its rounding, on the course of characteristic stages in the process of destruction of samples from paraffin and gypsum are presented and discussed in the paper. It has been experimentally confirmed that metal deposits which are formed at the hole edge and extend beyond an initial surface contour, represent cutting-deforming elements with a capability to destroy material which ranks below in hardness to metal of the deposits.Статья посвящена физическому моделированию процесса взаимодействия обрабатываемого материала с наплывами металла по краю лунок, полученными на гладкой поверхности инструмента в результате ее электроэрозионного модифицирования. Приведена методика получения на режущем инструменте (штрипсе) единичных лунок. Описаны основные геометрические элементы, полученные в результате воздействия единичного электрического разряда. Указаны геометрические параметры единичной лунки, полученной на рабочей поверхности штрипсы при таком воздействии. Приведены обоснование и описание примененного в исследованиях макета ленточного инструмента – штрипсы в виде латунной полосы, на которой закреплена шайба с различным радиусом скругления наружной кромки, моделирующая наплывы металла на ее модифицированной рабочей поверхности. Изложена методика проведения экспериментов, заключавшихся в исследовании условий взаимодействия созданного макета штрипсы с обрабатываемым материалом, включая описание устройства для изучения процесса взаимодействия шайбы с образцами из парафина и гипса. Представлены фотографии, позволяющие визуализировать процесс разрушения шайбой (модель наплывов металла) образцов. Показаны стадии разрушения образцов при использовании шайб с разным радиусом скругления, описан характер разрушения различных материалов образцов. Приведены и обсуждены результаты исследований, отражающие влияние формы наружной кромки шайбы, в частности радиуса ее скругления, на протекание характерных стадий процесса разрушения образцов из парафина и гипса. Экспериментально подтверждено, что образовавшиеся по краю лунки наплывы металла, выходящие за исходный контур поверхности, представляют собой режуще-деформирующие элементы, способные разрушать материал, уступающий по твердости металлу наплывов
ПЛАНЕТАРНАЯ ПЛАВНОРЕГУЛИРУЕМАЯ ПЕРЕДАЧА С СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ САТЕЛЛИТА И ЦЕНТРАЛЬНОГО ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА: ОТ ИДЕИ К КОНСТРУКЦИИ
Get PDFOne of the reasons constraining use of a continuously adjustable gear train with compound poly-sector gear wheels in general and its most perspective version that is a planetary continuously adjustable gear train in particular is its design complexity. For example, a complex design of the mechanism for regulation of transmission gear ratio is specified by the use of involute gearing that requires a presence of backlash and bottom clearances for normal functioning and, therefore, autonomous but synchronous movement of a planet gear, as well as sectors of a central gear. In order to simplify the design of especially this mechanism for continuously adjustable gear train the paper justifies a transition to a backlash-free gearing and during this process either a planet gear or sectors of central gear are forcibly moving for regulation of the transmission ratio without losing contact with the mating element. Contact constancy of interacting elements under load is ensured by their force closure which is meant to overcome an action of gearing forces. The paper describes options for implementation of backlash-free gearing as a result of planet gear and central gear force closure, each variant is characterized by selection of active (controlled) and passive (execution of force closure) gear element. In the case of gear transmission with planet pinion coaxial tooth rims it is appropriate to implement a version with involute gearing, passive planet gear and active gear sectors of central gears. In the case of gear transmission with planet pinion opposite tooth rims the most acceptable option is with the cycloidal pin wheel gear, active planet gear and passive gear sectors of central gears. The paper proposes to carry out the force closure for teeth of gear components by means of an elastic element (a spring). A method for determination of parameters for an elastic element has been described depending on a planet gear design and the paper also shows simplification level in the gear design.Одной из причин, сдерживающих применение плавнорегулируемой зубчатой передачи с составными полисекторными зубчатыми колесами вообще и наиболее перспективной ее разновидности – планетарной плавнорегулируемой передачи в частности, является ее конструктивная сложность. Например, сложная конструкция механизма регулирования передаточного отношения передачи обусловлена использованием эвольвентного зацепления, требующего для нормального функционирования наличия бокового и радиального зазоров и, следовательно, автономного, но синхронного перемещения сателлита и секторов центрального зубчатого колеса. В статье с целью упрощения конструкции именно этого механизма планетарной плавнорегулируемой передачи обоснован переход к беззазорному зацеплению, в процессе которого для регулирования передаточного отношения принудительно перемещаются или сателлит, или сектора центрального зубчатого колеса, не теряя при этом контакта с сопряженным элементом. Постоянство контакта взаимодействующих элементов под нагрузкой обеспечивается их силовым замыканием, призванным преодолевать действие сил зацепления. Описаны варианты реализации беззазорного зацепления в результате силового замыкания сателлита и центрального зубчатого колеса, каждый из которых характеризуется выбором активного (управляемого) и пассивного (осуществляющего силовое замыкание) элемента передачи. В передаче с соосными зубчатыми венцами сателлита целесообразно реализовать вариант с эвольвентным зацеплением, пассивным сателлитом и активными зубчатыми секторами центрального зубчатого колеса. В передаче с оппозитными зубчатыми венцами сателлита наиболее приемлем вариант с циклоидально-цевочным зацеплением, активным сателлитом и пассивными зубчатыми секторами центрального зубчатого колеса. Предложено осуществлять силовое замыкание зубьев элементов передачи посредством упругого элемента (пружины). Описана методика определения параметров упругого элемента в зависимости от формы выполнения сателлита и показан достигаемый при этом объем упрощения конструкции передачи
Расчетная модель размыва грунтовых плотин при переливе
Get PDFWater flow over soil dam crest causes its fast failure. Break-through wave being formed in dam ebb side leads to drastic economic and social consequences. Accuracy in calculation of the break-through wave parameters depends on the accuracy of discharge hydrograph construction in the dam erosion site. A calculation scheme for soil dam wash-away due to overflow has been devised on the basis of the experimental data. Wash-away process is divided in two stages in accordance with the devised scheme. Wash-away of the downstream toe occurs at the first stage. The crest level from the side of upstream edge remains constant. Intensive crest lowering is observed at the second stage. The eroding body is considered to have a shape of a round-crested weir. In such a case the washed-away massif has a form of nappe-shaped crest profile. A mathematical model has been developed on the basis of this scheme and according to this model equations of deformation and flow motion are considered simultaneously. The model is consistent in a good way with physical erosion pattern during fast flood rise and when the erosion width is known; the model is recommended for calculation of breaching sections in reserve water outlets. In general case and when the width is unlimited (three-dimensional problem) calculation formulae have one more unknown variable that is flow width within the erosion site. The paper describes peculiar features in physiccal erosion pattern for such case and a number of the known formulae for determination of the erosion have been given and analyzed in the paper. The equation which fits in a good way in the proposed mathematical model has been chosen, and it provides the possibility to adapt the model for three-dimensional erosion conditions. Calculations made in accordance with the proposed methodology make it possible to construct discharge hydrograph in the dam erosion site.Перелив воды через гребень грунтовой плотины приводит к ее быстрому разрушению. Образующаяся в нижнем бьефе волна прорыва ведет к тяжелым экономическим и социальным последствиям. Точность расчета параметров волны прорыва зависит от точности построения гидрографа расхода в створе размываемой плотины. На основании экспериментальных данных разработана расчетная схема размыва грунтовой плотины при переливе. В соответствии с этой схемой размыв разделен на две стадии. На первой стадии происходит размыв низовой упорной призмы. Отметка гребня со стороны верховой бровки остается постоянной. На второй стадии наблюдается интенсивное снижение гребня. При этом размываемый массив имеет форму водослива практического профиля. На основании этой схемы разработана математическая модель, в соответствии с которой рассматриваются совместно уравнения деформации и движения потока. Данная модель хорошо согласуется с физической картиной размыва при быстром нарастании паводка и известной ширине размыва, например, при расчете размываемых вставок резервных водосбросов. В общем случае и при отсутствии ограничений по ширине (пространственная задача) в расчетных формулах появляется еще одна неизвестная величина – ширина потока в створе размыва. Описаны особенности физической картины размыва для такого случая, приведен и проанализирован ряд известных формул по определению ширины размыва. Выбрано уравнение, которое хорошо вписывается в предложенную математическую модель, что дает возможность адаптировать ее для пространственных условий размыва. Расчеты по данной методике позволяют построить гидрограф расхода в створе размываемой плотины
ГРАФОВАЯ МОДЕЛЬ КОНФЛИКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА РАЗЛИЧНЫХ ПЕРЕКРЕСТКАХ
Get PDFThe paper introduces a new notion that is a graph of crossroad transport flows. It has been shown that the given graph serves as a unification of conflict graphs. The paper provides numerical characteristics of graphs on conflict interaction of transport flows in the process of their merging and intersection at crossroads of various configuration. The following construction of the graph has been carried out: merging graphs where their nodes correspond to conflicting flows and their edges indicate what flows enter into a merging conflict between themselves; intersection graphs where graph nodes correspond to conflicting flows and their edges indicate what flows enter into an intersection conflict between themselves. Taking into account the conflict interaction between traffic and pedestrian flows, traffic conditions and traffic trajectories before possible physical interaction the traffic flow graph takes such form which contains complete information about existing conflicts for the required intersection. As a result of the construction in accordance with theoretical aspects of a graph theory and actual interaction of transport and pedestrian flows at intersections, some regularities have been revealed that allow to estimate a danger of any particular intersection within the urban street-road network. The proposals can be identified as hazard markers of an object and that is especially topical with due account of available actual data on driving regimes, traffic light regulation, flow intensity and driving speed (especially single vehicles exceeding permissible driving speed for urban traffic or taking into account local restrictions on certain sections of street-road network) which form a vehicle or pedestrian graph. The proposed approaches can be used to assess quality of road traffic in conflict areas of the street-road network in cities and settlements and public roads as well.В статье введено понятие графа транспортных потоков перекрестка. Показано, что данный граф является объединением графов конфликтов. Приводятся числовые характеристики графов конфликтного взаимодействия транспортных потоков в процессе их слияния и пересечения на перекрестках разной конфигурации. Выполнено построение: графов слияния, в которых вершины соответствуют конфликтующим потокам, а ребра указывают, какие из потоков вступают в конфликт слияния между собой; графов пересечения, в которых вершины соответствуют конфликтующим потокам, а ребра указывают, какие из потоков вступают в конфликт пересечения между собой. С учетом конфликтного взаимодействия транспортных и пешеходных потоков, условий движения, а также траекторий движение до возможного физического взаимодействия приобретает вид графа транспортных потоков, который для перекрестка содержит полную информацию об имеющихся конфликтах. В результате построений в соответствии с теоретическими аспектами теории графов и реальным взаимодействием транспортных и пешеходных потоков на перекрестках выявлены закономерности, позволяющие судить об опасности того или иного перекрестка на улично-дорожной сети городов. Предложения могут быть идентифицированы как маркеры опасности объекта, что особенно актуально с учетом имеющихся фактических данных о режимах движения, светофорном регулировании, интенсивности потоков, формирующих граф автомобилей или пешеходов, а также скорости движения (особенно единичных транспортных средств, превышающих допустимое значение разрешенной скорости для городского движения или с учетом местных ограничений на отдельных участках улично-дорожной сети). Данные подходы могут применяться для оценки качества дорожного движения на конфликтных участках улично-дорожной сети городов и населенных пунктов, а также на дорогах общего пользования
РАСЧЕТ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛИТЫ НА ДВУХСЛОЙНОМ ОСНОВАНИИ
Get PDFOperating experience of concrete with vigorous motion of heavy vehicles has shown that, despite the high strength concrete slabs themselves, they need a strong base. When concrete is close to the ground in it, as a result pushes elastically flex when the aisles plates vehicles accumulated residual deformation. Initially, under the plates formed cavity plate lose contact with the ground, and then these cracks. The increase in base strength increases the cost of the pavement. In this paper, a static analysis of rectangular plate on two-layer elastic foundation in the traditional setting. As the base, taken homogeneoussoils, with the upper and lower layer in the form of half-spaces. Considered plate loading variant symmetrical about two axes from the calculated external load wheels. The calculation is performed by B. N. Zhemochkina using symbolic mathematics package. When this plate was divided into 72 rectangular portion in the center of which was placed vertical brace, through which the elastic plate contact with a base. The resulting statically indeterminate system, calculated by the method of mixed structural mechanics, where efforts were taken for unknown in vertical connections, as well as linear and two angular displacements inputted pinching plate along the axis of symmetry. Coefficients of the unknowns related efforts B. N. Zhemochkina determined by the method described previously by one of the authors. The calculation of the vertical plate prepared surface displacements reactive voltage across the contact plate and an elastic base. The proposed approach can be used to find the optimal solutions to (sufficiently) base strength to the estimated vehicle as well as for calculations hinged precast concrete plates. Опыт эксплуатации бетонных покрытий при интенсивном движении тяжелых автомобилей показал, что несмотря на высокую прочность самих бетонных плит, под них необходимы прочные основания. В процессе укладки бетона на грунт в нем в результате нажимов упруго прогибающихся при проезде автомобилей плит накапливаются остаточные деформации. Вначале под плитами образуются полости, плиты теряют контакт с грунтом, а затем в них появляются трещины. Увеличение прочности основания повышает стоимость дорожной одежды. Выполнен статический расчет прямоугольной плиты на двухслойном упругом основании в традиционной постановке. В качестве основания принимались однородные грунты с верхним и нижним слоями в виде полупространства. Рассмотрен вариант нагружения плиты симметричной относительно двух осей внешней нагрузкой от колеса расчетного автомобиля. Вычисления выполнены методом Б. Н. Жемочкина с использованием пакета символьной математики. При этом плита разбивалась на 72 прямоугольных участка, в центре каждого участка устанавливалась вертикальная связь, через которую осуществлялся контакт плиты с упругим основанием. Полученная статически неопределимая система рассчитывалась смешанным методом строительной механики, где за неизвестные принимались усилия в вертикальных связях, а также линейное и два угловых перемещения введенного защемления по оси симметрии плиты. В результате расчета получены поверхности вертикальных перемещений плиты, реактивные напряжения на контакте плиты с упругим основанием. Предлагаемый подход может быть использован для поиска решений по оптимальной (достаточной) прочности основания для расчетного автомобиля, а также для расчетов шарнирно соединенных сборных железобетонных дорожных плит
ТЕРМОХИМИЯ РЕАКЦИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СУЛЬФАТОВ НАТРИЯ И АЛЮМИНИЯ С КОМПОНЕНТАМИ ГИДРАТИРУЮЩЕГОСЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
Get PDFChemical additives are widely used in the technology of concrete with the purpose to solve various problems and sulphate-containing additives-electrolytes are also used as accelerators for setting and hardening of cement. Action mechanism of additive accelerators for setting and hardening of cement is rather complicated and can not be considered as well-established. An influence of sulfate-containing additives such as sodium sulfate is reduced to acceleration of cement silicate phase hydration by increasing ionic strength of the solution. In addition to it, exchange reactions of anion additive with portlandite phase (Ca(OH)2) and aluminate phases of hardening cement have a significant effect on hardening process that lead to formation of readily soluble hydroxides and hardly soluble calcium salts. The influence of sulfate-containing additives on properties of water cement paste and cement stone is quite diverse and depends on salt concentration and cation type. For example, the action of the aluminum sulphate additive becomes more complicated if the additive is subjected to hydrolysis in water, which is aggravated in an alkaline medium of the water cement paste. Formation of hydrolysis products and their reaction with aluminate phases and cement portlandite lead to a significant acceleration of setting. Thus, despite the similarity of additives ensuring participation of anions in the exchange reactions, the mechanism of their influence on cement setting and hardening varies rather significantly. The present paper considers peculiar features concerning the mechanism of interaction of sodium and aluminum sulfate additives in cement compositions from the viewpoint of thermochemistry. Thermochemical equations for reactions of sulfate-containing additives with phases of hydrated cement clinker have been given in the paper. The paper contains description how to calculate thermal effects of chemical reactions and determine an influence of the formed products on the setting and hardening of Portland cement.В технологии бетона для решения различных задач широко применяют химические добавки, в том числе сульфатосодержащие добавки-электролиты – ускорители схватывания и твердения цемента. Механизм действия добавок-ускорителей схватывания и твердения цемента достаточно сложен и не может считаться надежно установленным. Влияние сульфатосодержащих добавок типа сульфата натрия сводится к ускорению гидратации силикатных фаз цемента за счет повышения ионной силы раствора. Кроме того, существенное влияние на твердение оказывают обменные реакции аниона добавки с фазой портландита (Са(ОН)2) и алюминатными фазами твердеющего цемента, что ведет к образованию легкорастворимых гидроксидов и труднорастворимых солей кальция. Влияние сульфатосодержащих добавок на свойства цементного теста и камня достаточно разнообразно и зависит от концентрации соли и вида катиона. Например, действие добавки сульфата алюминия осложняется тем, что в воде добавка подвергается гидролизу, который усиливается в щелочной среде цементного теста. Образование продуктов гидролиза и их реакция с алюминатными фазами и портландитом цемента приводят к существенному ускорению схватывания. Таким образом, несмотря на схожесть добавок по участию анионов в обменных реакциях, механизм влияния их на схватывание и твердение цемента существенно различается. В настоящей статье рассмотрены особенности механизма взаимодействия добавок сульфатов натрия и алюминия в цементных композициях с позиций термохимии. Приведены термохимические уравнения реакций сульфатосодержащих добавок с фазами гидратирующегося цементного клинкера. Рассчитаны тепловые эффекты химических реакций и определено влияние образующихся продуктов на процессы схватывания и твердения портландцемента
Управление в интеллектуальной транспортной системе г. Минска
Get PDFThe paper considers algorithms for searching a maximum traffic volume of road vehicles in a traffic light cycle with a distributed intensity pulse and optimization of shifts under coordinated traffic flow control. Modeling of traffic flows have been made while using a computer program developed by the authors and it has made it possible to improve efficiency of traffic management by taking into account the distributed pulse of transport intensity. The paper proposes a model for minimizing total losses in road traffic during the integration of an incident control sub-system and route guidance for and an automatic road traffic management system as part of Minsk intelligent transportation system which has been studied as a tool for modeling a computer-aided design system "Backbone management". The model that minimizes vehicle delays, uses an algorithm implementing traffic flow intensity parameters depending on the time of day, days of the week. As a result of the simulation it has been revealed that the most effective parameter is an indicator of vehicle delays which does not always satisfy drivers trying to choose routes of their traffic which are based on a minimum transportation speed. However, from the point of view of managing an intelligent transportation system, it is necessary to choose parameters based on the requirements for minimizing delays on the road traffic network of the largest city in our country. All the proposed algorithms and models are used in the automatic traffic management system of Minsk city and will be used while creating an integrated intellectual transportation system of the city.В статье рассмотрены алгоритмы поиска максимального объема движения дорожных транспортных средств в светофорном цикле при распределенном импульсе интенсивности и оптимизации сдвигов при координированном регулировании движения транспортных потоков. Выполнено моделирование транспортных потоков с использованием разработанной авторами компьютерной программы, что позволило повысить эффективность управления дорожным движением за счет учета распределенного импульса интенсивности транспорта. Предложена модель для минимизации суммарных потерь в дорожном движении при интеграции подсистемы контроля инцидентов и маршрутного ориентирования и автоматизированной системы управления дорожным движением в составе интеллектуальной транспортной системы г. Минска, которая исследована в качестве инструмента для моделирования системы автоматизированного проектирования «Магистральное управление». Модель, минимизирующая задержки автомобилей, использует алгоритм реализации по параметрам интенсивностей транспортных потоков в зависимости от времени суток, дней недели. В результате моделирования выявлено, что наиболее эффективным параметром является показатель задержек автомобилей, который не всегда удовлетворяет водителей, стремящихся выбирать маршруты своего движения исходя из минимальной скорости сообщения. Однако, с точки зрения управления интеллектуальной транспортной системой, необходимо выбирать параметры с учетом требований минимизации задержек на улично-дорожной сети крупнейшего города нашей страны. Предложенные алгоритмы и модели применяются в автоматизированной системе управления дорожным движением города Минска и будут использованы при создании целостной интеллектуальной транспортной системы города
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СКОРОСТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕЗЦОВ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ МАШИН В СРЕДЕ ПРОГРАММЫ DEFORM-3D
Get PDFMilling picks for road milling machine are considered as equipment which must meet the most stringent requirements associated with fatigue and static strength. Therefore, majority of modern milling picks are manufactured while using high-quality steels alloyed with manganese and chromium. In order to extend service life of the picks for the road milling machine they are supplemented with carbide inserts soldered to the head. In this connection, an application of high-speed hot extrusion technology which has already proved itself in a number of investigations as a highly efficient technology for obtaining precise billets for tools with increased mechanical properties, manufacture of road milling picks, is a very promising direction of the research. The aim of the research is to create a computer model for high-speed hot extrusion in order to intensify a process pertaining to development of technology for manufacturing bimetal picks for road milling machines and to compare the obtained results of modeling and experimental studies. A comparative analysis of the plastic flow in real and model samples has shown that the obtained models provide a qualitative and reliable picture of the plastic flow in the process of highspeed hot extrusion. Modeling in DEFORM-3D eliminates complicated calculations and significantly reduces a number of experimental studies while developing new technological processes.Резцы для дорожной фрезы – это оборудование, к которому предъявляются самые строгие требования, связанные с усталостной и статической прочностью. Поэтому большинство современных фрезерных резцов изготавливаются с применением высококачественных сталей, легированных марганцем и хромом. В целях продления эксплуатационного ресурса резцы для дорожной фрезы дополняются твердосплавными вставками, припаянными к головке. В этой связи применение технологии скоростного горячего выдавливания, которая уже зарекомендовала себя в ряде исследований как высокоэффективная технология получения точных заготовок под инструмент с повышенными механическими свойствами, для изготовления дорожных резцов является весьма перспективным направлением исследований. Цель исследований – создание компьютерной модели процесса скоростного горячего выдавливания для интенсификации процесса разработки технологии изготовления биметаллических резцов для дорожных машин и сопоставление полученных результатов моделирования с экспериментальными. Сравнительный анализ пластического течения реальных и модельных образцов показал, что полученные модели предоставляют качественную и достоверную картину пластического течения в процессе скоростного горячего выдавливания. Моделирование в DEFORM-3D позволяет исключить сложные расчеты и значительно сократить число экспериментальных исследований при разработке новых технологических процессов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНОЙ СТРУИ НА ОБРАБАТЫВАЕМУЮ ПЛОСКУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
Get PDFThe executed investigations have shown that it is possible to prepare sheet-like material for laser cutting economically viable and with small amount of power expenditure while using reverse jet cleaning for surface treatment. As compared to conventional jet cleaning technologies efficiency of the reverse jet cleaning is attributed to significant pressure increase (by 25–50 %) when the jet is interacting with the treated surface. The paper proposes a mathematical model on the basis of approximate energy method (upper-bound method) and the model is used for calculation of fracture pressure due to action of the reverse jet on the treated surface which consists of a corrosion deposit layer. A variational problem was solved within a framework of the developed model and the problem solution has made it possible to obtain a theoretical dependence for calculation of minimum fracture pressure value pmin in the point reverse jet impact with a barrier oretical dependence and it has taken into account yielding point of the deformed material ss, density of fractured material med material r, jet velocity uстр and parameter of reverse flowing – jet reduction ratio l. Comparison theoretical data and experimental ones (experimental data have been obtained while using a differential pressure transducer ЭДП-30 and a spring dynamometer with measuring limits 25 and 80 MPa, respectively) has shown difference by 4–15 %. Determined insignificant difference between a theory and an experiment demonstrates that the obtained theoretical dependence is considered as a quite correct one and it can be used in engineering practice for prediction of power and kinematics parameters which are necessary for selection of the required pump equipment designed for realization of reverse-jet cleaning process.Проведенные исследования показали, что весьма экономично и с малыми затратами мощности можно подготовить листовой материал под лазерную резку, применяя реверсивно-струйную очистку для обработки поверхностей. Эффективность реверсивно-струйной очистки в сравнении с традиционными технологиями струйной очистки объясняется существенным повышением давления (на 25–50 %) при взаимодействии струи с обрабатываемой поверхностью. В статье на основе приближенного энергетического метода (метода верхней оценки) предлагается математическая модель для расчета давления разрушения от воздействия реверсивной струи на обрабатываемую поверхность, состоящую из слоя коррозионных отложений. В рамках разработанной модели была решена вариационная задача, позволившая получить теоретическую зависимость для расчета минимальной величины давления разрушения pmin в точке соударения реверсивной струи с преградой, учитывающая предел текучести деформируемого материала ss, плотность разрушаемого материала r, скорость струи uстр и параметр реверсивного течения – коэффициент обжатия струи l. Сопоставление теоретических данных с экспериментальными (получены на основе применения датчика разности давления ЭДП-30 и пружинного динамометра с пределами измерения 25 и 80 МПа соответственно) показало расхождение в 4–15 %. Установленное незначительное расхождение между теорией и экспериментом показывает, что полученная теоретическая зависимость является вполне корректной и может быть использована в инженерной практике для прогнозирования энергосиловых и кинематических параметров, необходимых для подбора насосного оборудования, предназначенного для реализации процесса реверсивно-струйной очистки
ПАРАМЕТРЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
Get PDFThe paper considers improvement of physic-mechanical and operational properties of adhesive coatings after laser infusion with additional alloying В4С, ТаВ and МоВ. Influence of the laser infusion with additional alloying on structure, microhardness and wear-resistance of adhesive coatings of the Fe–Cr–B –Si system has been studied in the paper. While increasing a laser beam velocity microstructure is changed from equilibrium to quasi-eutectic. Presence of molybdenum boride and tantalum increases sensitivity of the coating to specific features of laser remelting. In both cases heat exchange conditions have been changed, a number of iron and chromium borides has been increased and due to this molybdenum and tantalum have been partially passing to free state that contributes to a disintegration of structural components. While introducing solid particles B4C into a coating they are dissolved in an iron matrix while being heated by a laser beam and under cooling they are isolated in the form of separated Fe an Cr boride inclusions. Laser infusion and alloying increase coating wear-resistance. Load increase from 30 to 70 Н improves coating wear resistance averagely by 15–26 % and wear resistance of non-alloyed coatings is improved by 26–43 %. An increase of melting rate and laser spot diameter does not exert significant influence on wear but an increase in overlapping coefficient leads to reduction of coating wear. Presence of solid particles in a coating and an increase in rate of melting by laser beam reduce coating wear resistance. Such rather complicated dependence of coating wear rate on conditions of laser melting and wearing process is due to a complex of structural and phase transformations which have contributed to formation of secondary solid inclusions and increased microhardness.Рассмотрены вопросы повышения физико-механических и эксплуатационных свойств клеевых покрытий после лазерного оплавления с дополнительным легированием В4С, ТаВ и МоВ. Изучено влияние лазерного оплавления с дополнительным легированием на структуру, микротвердость и износостойкость клеевых покрытий системы Fe–Cr–B –Si. С увеличением скорости лазерного луча микроструктура изменяется от равновесной до квазиэвтектической. Присутствие боридов молибдена и тантала повысило чувствительность покрытия к особенностям лазерного переплава. В обоих случаях изменились условия теплообмена, увеличилось количество боридов железа и хрома, в результате чего молибден и тантал частично перешли в свободное состояние, способствуя измельчению структурных составляющих. При введении твердых частиц B4C в покрытие происходит их растворение в матрице железа при нагреве лазерным лучом, при охлаждении они выделяются в виде отделенных включений боридов Fe и Cr. Лазерное оплавление и легирование повышают износостойкость покрытий. Увеличение нагрузки с 30 до 70 Н повышает износ покрытий в среднем на 15–26 %, а нелегированных покрытий – на 26–43 %. Повышение скорости оплавления и диаметра лазерного пятна не оказывает значительного влияния на износ, увеличение же коэффициента перекрытия приводит к снижению износа покрытия. Наличие твердых частиц ТаВ в покрытии и повышение скорости оплавления лучом лазера снижают износостойкость покрытия. Такая довольно сложная зависимость скорости износа покрытий от условий лазерного оплавления и износа обусловлена комплексом структурных и фазовых превращений, которые способствовали формированию вторичных твердых включений и повысили микротвердость