Вестник Донбасской государственной машиностроительной академии

Электрошлаковое литье заготовок с использованием электропроводных экзотермических флюсов

A. F. Vlasov — 2019-10-01

Власов А. Ф., Макаренко Н. А., Кущий А. М., Голуб Д. М. Электрошлаковое литье заготовок с использованием электропроводных экзотермических флюсов // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 5–10.
Рассмотрен способ изготовления заготовок секторов барабанов моталок из стали 20Х3МВФ с использованием "твердого" старта и экзотермических флюсов, который существенно снижает трудоемкость их изготовления, при этом отлитые заготовки секторов барабанов моталок, полученные методом электрошлакового переплава (ЭШП), имеют гладкую поверхность без гофр, утяжин, шлаковых включений, термическая обработка обеспечивает требуемые механические свойства в литом электрошлаковом металле в пределах марочного состава данной стали и выше, чем у кованого металла открытой выплавки. В качестве основы для экзотермической смеси рассмотрена механическая смесь алюминиевого порошка и производственной окалины. Подтверждена эффективность электрошлакового литья (ЭШЛ) при изготовлении литых заготовок путём использования экзотермического флюса (окалины, ферросплавов и алюминиевого порошка) в количествах, достаточных для протекания экзотермических реакций, ЭШЛ обеспечивает получение качественных отливок с минимальными припусками на механическую обработку. Изучено качество литой электрошлаковой стали 20Х3МВФ с использованием "твердого" старта, проанализирован ее газовый, химический состав и микроструктура, при этом качество соответствует кованой стали открытой выплавки. Изучена целесообразность применения "твердого" старта с применением экзотермического флюса в начальный период наведения шлаковой ванны необходимого объёма при ЭШЛ, при этом электрошлаковые отливки заготовок барабанов моталки характеризуются бездефектной поверхностью с выходом годного до 85 %, стабильным по сечению химическим составом, низким содержанием газов и неметаллических включений. Изучена структура стали 20Х3МВФ, относящейся по своему химическому составу к сталям мартенситно-ферритного класса, как в литом металле ЭШП, так и в кованом металле индукционной плавки.

Влияние термообработки на механические свойства наплавленного металла в штамповых сталях

D. M. Golub — 2019-10-01

Голуб Д. М., Кущий А. М., Гайворонский А. О. Влияние термообработки на механические свойства наплавленного металла в штамповых сталях // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 11–16.

Технически перспективным и экономически обоснованным путем повышения срока эксплуатации и снижения стоимости штампового инструмента является изготовление его наплавленным. В этом случае наиболее доступно регулирование свойств наплавленного слоя путем изменения состава наплавленного металла и режимов его термической обработки. Повторное восстановление изношенных поверхностей деталей существенно уменьшает расход металла для изготовления запасных частей и нового инструмента. Наплавленный слой может наноситься на основу из конструкционной стали, чем достигается экономия дефицитных легированных сталей. Наиболее широкое распространение получила наплавка штампового инструмента покрытыми электродами. Для повышения стойкости штампового инструмента для холодной штамповки существенно влияет легирование сталей активными карбидообразующими элементами вольфрамом и ванадием, образующих твердые карбиды. Твердость стали при отпуске обратно пропорциональна содержанию в ней карбидов, таким образом, по содержанию карбидов лучшими являются стали Х2В2ФМ и 8Х4ГСВ4Ф. Стали типа Х12 при высоком содержании карбидной фазы имеют значительную карбидную неоднородность. Остаточный аустенит в сталях компенсирует, в определенных пределах, увеличение объема, который создается образованием мартенсита и в этом проявляется его положительное влияние. Однако остаточный аустенит в результате преобразований снижает прочность сталей при ударных нагрузках в зависимости от температуры отпуска при закалке из оптимальных температур. Наиболее высокой закаливаемостью обладает сталь У8, которая получает высокую твердость (более 65 HRC) при закалке с температуры 750 °C. Комплексно легированные стали Х2В2ФМ, 8Х4ГСВ4Ф, 7Х3ГСМ и 7ХГ2ВФМ получают максимальную твердость при закалке с температуры 900 °С. Применение стали 8Х4ГСВ4Ф для наплавки штампового инструмента, выполняющего раздельные операции, является наиболее оптимальным и позволит значительно увеличить срок службы штампов при их многократном использовании под наплавку.

Газовоздушный нагреватель для нагрева деталей вращения при сварке и наплавке

V. D. Kassov — 2019-10-01

Кассов В. Д., Кабацкий А. В., Бережная Е. В., Малыгина С. В. Газовоздушный нагреватель для нагрева деталей вращения при сварке и наплавке // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 17–21.

Одним из важных этапов технологии наплавки массивных крупногабаритных деталей является нагрев их до необходимой температуры. При этом невозможность поддерживать принятые параметры нагрева неизбежно приводит к образованию дефектов в наплавленном слое (трещины, отслоение и др.). Целью работы было совершенствование оборудования для стабильного и безопасного поддержания процесса нагрева деталей при сварке и наплавке. Предложена конструкция газовоздушного нагревателя для сварки. При этом газовоздушным пламенем горелок нагревается внутренний лист утеплителя, излучаемым теплом от которого нагревается деталь. Раскаленные газы, продукты сгорания отводятся в безопасное место. Расчет горелок нагревателя производится по их тепловой мощности. Учитывая неизбежные потери тепла при наплавке, а также по конструктивным соображениям в нагреватель установлены три горелки мощностью 55000 ккал / час. Был осуществлен проверочный расчет горелок. Выполнен расчет на отсутствие проскока пламени, который показал безопасность их использования. Выполнен также расчет размера выходного сопла горелки. Исходя из рекомендаций определено, что диаметр сопла должен составить 2,3 мм. Нагреватель состоит из двух разъемных половин (передней и задней), представляющих собой полости, внутри которых установлены горелки. В задней половине нагревателя расположены две горелки, в передней – одна. Обе половины свободно поступательно перемещаются в направлении продольной осевой линии установки, что удобно при установке детали под наплавку, а также при ее снятии. Сверху и снизу половины нагревателя замыкаются, образуя при этом зазоры для удобства наплавки и перемещения сварочной головки вверху, и уборки флюсовой корки и флюса внизу. Поскольку горелки расположены в закрытом пространстве нагревателя, попадание горячих газов (продуктов сгорания) на сварочную головку исключается, и улучшаются условия работы наплавников, повышается качество металла. Нагреватель работает при высоких температурах, поэтому изготавливается из нержавеющей жаростойкой листовой стали толщиной 4 мм. Как показали испытания, выбранная конструкция нагревателя позволяет обеспечить стабильность и безопасность процесса нагрева деталей при сварке и наплавке, значительно снизить потери тепла и выполнять наплавку без перерывов. Использование нагревателя может быть рекомендовано при сварке и наплавке деталей вращения в условиях производства.

Влияние пластических деформаций ползучести прослойки при TLP-соединении жаропрочных сплавов на формирование напряженно-деформированного состояния узлов в процессе охлаждения

M. V. Matvienko — 2019-10-01

Матвиенко М. В., Квасницкий В. В., Голуб Д. М. Влияние пластических деформаций ползучести прослойки при TLP-соединении жаропрочных сплавов на формирование напряженно-деформированного состояния узлов в процессе охлаждения // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 22–28.

При термическом нагружении ускоренным охлаждением узлов с мягкой прослойкой в небольшой зоне, расположенной вблизи прослойки, у кромки стыка и в самой прослойке создается сложное НДС, обусловленное разностью КЛТР соединяемого металла и прослойки. Методом компьютерного моделирования исследовано формирование напряженно-деформированного состояния узлов при TLP-соединении жаропрочного сплава в процессе ускоренного охлаждения с последующей выдержкой при температуре ползучести. Установлено, что ускоренное охлаждение с последующей выдержкой в течение 540 с снижает напряжения в прослойке и в небольшой зоне основного металла вблизи ее кромки за счет кратковременных деформаций и ползучести в прослойке. При этом степень сопротивления ползучести прослойки по сравнению с основным металлом в принятых пределах (0,85 или 0,7) практически не играет роли. Возникающие деформации ползучести мало влияют на характер поля напряжений. Кратковременные пластические деформации в вариантах с меньшей разностью КЛТР прослойки и основного металла и, соответственно, с меньшим уровнем напряжений, невелики, возникают они только на небольшом участке прослойки у кромки стыка. При этом они заметно уменьшаются по сравнению с быстрым охлаждением в результате снижения напряжений за счет ползучести. В вариантах с большей разностью КЛТР и, соответственно, большим уровнем напряжений, кратковременные пластические деформации заметно увеличиваются и распределены по всей длине прослойки. По сравнению с быстрым охлаждением они снижаются незначительно. Деформации ползучести при замедленном охлаждении с последующей выдержкой появляются и заметно превышают уровень кратковременных деформаций в вариантах с малой разностью КЛТР прослойки и основного металла. Они мало изменяются при изменении сопротивления ползучести прослойки в принятых пределах. Коэффициенты жесткости напряженного состояния, а соответственно, и степень упрочнения и разупрочнения металла в зоне стыка, при медленном охлаждении, как в основном металле, так и в прослойке, изменяются незначительно, в основном на небольших участках вблизи кромки стыка.

Влияние предела текучести прослойки на напряженно-деформированное состояние узлов при диффузионной сварке и пайке жаропрочного сплава с учетом пластических деформаций материалов при быстром охлаждении

M. V. Matvienko — 2019-10-01

Матвиенко М. В., Квасницкий В. Ф., Макаренко Н. А. Влияние предела текучести прослойки на напряженно-деформированное состояние узлов при диффузионной сварке и пайке жаропрочного сплава с учетом пластических деформаций материалов при быстром охлаждении // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 29–34.

В работе исследовано методом компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) под действием термической нагрузки цилиндрических образцов с мягкими прослойками, имеющими меньший по сравнению с основным металлом предел текучести. Установлено, что в небольшой зоне основного металла вблизи внешней поверхности у стыка с прослойкой и в самой прослойке возникает сложное НДС с радиальными, осевыми, окружными и касательными напряжениями. Объемное НДС, обусловленное разностью КЛТР прослойки и основного металла, создается только в прослойке по всей ее длине и на небольших участках, протяженностью не более 10 толщин прослойки, в основном металле вблизи наружной кромки прослойки. В зависимости от степени «мягкости» прослойки уровень напряжений изменяется. Изменение предела текучести прослойки в пределах 0,75...0,85 предела текучести основного металла мало влияет на характер распределения и величину напряжений в зоне объемного НДС, изменяется только протяженность этой зоны, которая составляет около 5 толщин прослойки. Появление пластических деформаций в прослойке мало влияет на коэффициент жесткости напряженного состояния и степень упрочнения или разупрочнения как основного металла, так и материала прослойки. У кромки стыка металл упрочняется несколько больше, чем в упругой задаче. Разупрочнение металла в средней части стыка при изменении температуры (термоциклировании) должно благоприятно влиять на образование соединения в зоне деформационного застоя при диффузионной сварке. Изменение температуры (термоциклирование) способствует образованию соединения в зоне деформационного застоя при диффузионной сварке. Изменение величины предела текучести и КЛТР прослойки в принятых пределах роли практически не играет. Разупрочнение основного металла в средней части стыка и прослойки вблизи его кромки необходимо учитывать при конструировании таких узлов и выборе свойств материала прослойки.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, пластические деформации, мягкая прослойка, жесткость напряженного состояния.

Повышение эффективности электродуговой наплавки в продольном магнитном поле

А. D. Razmyshlyaev — 2019-10-01

Размышляев А. Д., Агеева М. В. Повышение эффективности электродуговой наплавки в продольном магнитном поле // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 35–40.

Для повышения эффективности процесса дуговой наплавки под флюсом перспективным является использование внешних продольных магнитных полей (ПРМП). В этом случае повышается коэфициент расплавления электродной проволоки, уменьшается глубина и площадь проплавленного основного металла, уменьшается доля участия основного металла в наплавленном. Определен коэффициент расплавления электродной проволоки (α_р) при дуговой наплавке и сварке под флюсом в ПРМП на обратной и прямой полярности ферромагнитными и парамагнитными (немагнитными) проволоками. Увеличение коэффициента расплавления электродной проволоки происходит при воздействии постоянного ПРМП, а также в меньшей степени при ПРМП частотой 50 Гц при наплавке ферромагнитной проволокой на изделия из ферромагнитных и немагнитных сталей. Максимальное повышение коэффициента расплавления проволоки происходит при наплавке и сварке с воздействием постоянного магнитного поля. Эффект влияния снижается при увеличении частоты ПРМП до 4–6 Гц и практически не изменяется при дальнейшем увеличении частоты поля до 50 Гц. Показано, что эффект увеличения коэффициента расплавления электродной проволоки зависит от его магнитных свойств. При наплавке проволоками из немагнитных материалов повышения коэффициента расплавления не наблюдается. При наплавке плавящимся электродом сохраняются тенденции по влиянию ПРМП на характер распределения газодинамического давления дуги вдоль радиуса, установленные для процесса сварки вольфрамовым электродом в аргоне. Установлено, что при наплавке в постоянном и частотой 50 Гц продольном магнитном поле глубина проплавления основного металла уменьшается, если величина продольной компоненты индукции превышает 65 мТл. Постоянное и переменное ПРМП оказывает тормозящее действие на скорость потоков жидкого металла в ванне, что приводит к уменьшению эффективности проплавления основного металла при наплавке.

Ключевые слова: дуговая сварка, продольное магнитное поле, индукция, расплавление проволоки, проплавление метала.

Термодинамические исследования экзотермической смеси CuO-Fe2O3-Al с комбинированным окислителем в составе самозащитных порошковых проволок

B. A. Trembach — 2019-10-01

Трембач Б. А., Гринь А. Г., Милосердов П. А., Трембач И. А. Термодинамические исследования экзотермическорй смеси CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем в составе самозащитных порошковых проволок // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 41–46.

Перспективным направлением в разработке самозащитных порошковых проволок является разработка наплавочных материалов с экзотермическими смесями, с целью повышения параметров плавления. Однако введение значительного количества экзотермической смеси может быть нежелательным при получении требуемой композиции наплавленного металла, ввиду восстановления компонентов окислителя и последующего его перехода в наплавленный металл. Использование в качестве компонентов экзотермической смеси шихты порошковой проволоки экзотермическую смесь системы CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем, что позволяет в большей степени регулировать композицию наплавленного металла. Проведен компьютерный расчет адиабатической температуры горения комбинированной исследуемой экзотермической смеси с помощью программы ISMAN-THERMO. Исследования показали, что увеличение количества графита (с 6 % до 9 %) в составе шихты порошковой проволоки ведет к существенному снижение адиабатической температуры горения экзотермической смеси с комбинированным окислителем, что обусловлено активацией плавления шихты. Определено, что введение графита снижает адиабатическую температуру горения и может исключить возможность закипания меди, о чем свидетельствует снижение содержания последней в газовой фазе. Для состава с меньшим количеством графита (6 % С) углерод переходит в металлическую фазу лишь в виде карбидов. При большем количестве графита (9 % С) в составе шихты возможно обеспечение перехода свободного углерода в зону расплавления. Термодинамические расчеты сложной многокомпонентной экзотермической смеси CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем системы для рассматриваемых случаев показали, что увеличение доли CuO ведет к увеличению металлической фазы и снижению оксидной.

Новые направления термодинамических исследований высокоэнтропийных сплавов

M. A. Turchanin — 2019-10-01

Турчанин М. А., Древаль Л. А., Агравал П. Г., Довбенко А. И., Ильенко С. М. Новые направления термодинамических исследований высокоэнтропийных сплавов // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 47–50.

Выполнено термодинамическое исследование высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni. С этой целью была использована собственная самосогласованная база термодинамических параметров фаз десяти двухкомпонентных и десяти трехкомпонентных систем, входящих в состав исследуемой системы. С помощью этой базы данных и CALPHAD метода были выполнены: расчет термодинамических свойств четырех- и пятикомпонентных эквиатомных расплавов системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni для температур 1873 К и 1500 К; моделирование фазовых превращений в пятикомпонентной системе. Избыточные интегральные функции смешения четырехкомпонентных систем с медью и системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni демонстрируют положительные отклонения от идеальности, что обусловлено положительными парными взаимодействиями медь–хром в системах Co–Cr–Cu, Cr–Cu–Ni, Cr–Cu–Fe, медь–железо в системах Cr–Cu–Fe, Co–Cu–Fe, Cu–Fe–Ni, медь–кобальт в системах Co–Cr–Cu, Co–Cu–Fe. Поведение компонентов в системе Co–Cr–Fe–Ni близко к идеальному. Сопоставление значений термодинамических функций, рассчитанных при 1873 К и 1500 К, показало, что с понижением температуры положительные отклонения от идеальности избыточных термодинамических функций смешения увеличились незначительно и величина идеального вклада в энергию Гиббса заметно уменьшается. Результаты моделирования фазовых превращений демонстрируют их сходство в четырехкомпонентных системах с медью и в системе Co–Cr–Cu–Fe–Ni. В четырех системах с медью (Co–Cr–Cu–Fe, Co–Cr–Cu–Ni, Co–Cu–Fe–Ni, Cr–Cu–Fe–Ni), наблюдается распад ГЦК раствора на ГЦК2, богатый медью, и ГЦК1 с высоким содержанием хрома, кобальта, железа и никеля, а в системе Co–Cr–Fe–Ni – высокая взаимная растворимость компонентов. Согласно нашим расчетам эквиатомный сплав Co–Cr–Cu–Fe–Ni является двухфазным со структурой ГЦК+ОЦК. Разработаны практические рекомендации по выбору составов дисперсно-упрочняемых ВЭС.

Формообразование полых деталей способами комбинированного выдавливания

L. І. Aliieva — 2019-10-01

Алиева Л. И., Абхари П. Б., Малий К. В., Самоглядов А. Д., Шимко А. И. Формообразование полых деталей способами комбинированного выдавливания // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 51–58.

Рассмотрены основные способы комбинированного выдавливания полых цилиндрических и конических деталей из исходных сплошных заготовок. При комбинированном выдавливании стакана с фланцем, расположенным у донной части детали, следует использовать схему, сочетающую радиальный и обратный способы выдавливания. Для оценки деформированного состояния деталей привлечены методы делительных сеток и микроструктурного анализа. Результаты исследований имеют качественное совпадение с результатами анализа методом конечных элементов. Установлено, что процесс протекает при приемлемой неравномерности деформации по сечению детали и обеспечивает приемлемую проработку структуры и упрочнение металла по всему объему детали. Последовательное радиально-прямое выдавливание – способ получения деталей типа глубоких гильз и стаканов из исходной сплошной заготовки. Предложен способ и экспериментально доказана возможность изготовления сложнопрофилированных полых деталей с переменной толщиной стенки и ступенчатой полостью или наружной поверхностью. Предложен способ выдавливания деталей типа стакана с толстым дном, по которому с целью снижения неравномерности деформации по сечению детали металл в зоне дна стакана подвергают знакопеременной деформации путем прямого выдавливания металла в отросток и возвратного радиального выдавливания в зону дна. Проведено КЭ-моделирование процесса выдавливания полой конической детали при помощи программного продукта DeForm-2D. Рассмотрено изменение кинематики полой конической детали, а также получены поля распределений интенсивности деформаций, подтверждающие общий характер распределения деформаций у полых деталей типа стаканов с глухим отверстием.

Особенности основных технологических и конструктивных параметров стационарной клети ХПТР для обеспечения непринудительного процесса холодного редуцирования труб

R. M. Korol — 2019-10-01

Король Р. Н. Особенности основных технологических и конструктивных параметров стационарной клети ХПТР для обеспечения непринудительного процесса холодного редуцирования труб // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 59–63.

Способ холодного редуцирования труб на станах ХПТР применяется при изготовлении труб с особо высокой точностью по толщине стенки, наружному и внутреннему диаметрам, а также при изготовлении особо толстостенных труб методом «сочленения». К недостаткам применяемых рабочих клетей станов ХПТР можно отнести то, что протяженность хода подвижного сепаратора, в котором осуществляется деформация заготовки, меньше длины хода рабочей клети, а также подвижные части клети имеют большой вес, что, в свою очередь, ограничивает скорость прокатки, снижая тем самым производительность стана. Подвижная обойма рабочей клети обладает низкой жесткостью, что обуславливает значительную величину упругой деформации системы «рабочий инструмент – прокатная клеть». Это подтверждается расчетами, приведенными в работе. Использование стационарной клети стана ХПТР с опорными катками для редуцирования особотонкостенных труб в начальный момент закатки переднего конца трубы может привести к его постоянному сплющиванию из-за большого веса опорных катков и рабочих роликов, нарушая, таким образом, стабильность процесса прокатки. К недостаткам клети следует отнести и трудоемкость изготовления опорных катков. Целью работы является определение технологических и конструкционных особенностей стационарной клети стана ХПТР для обеспечения непринудительного процесса холодного редуцирования труб. Для обеспечения вышеуказанного было предложено исключить из конструкции клети опорные катки и обеспечить свободное качение роликов по рабочему конусу, осуществить так называемый непринудительный процесс прокатки – при движении сепаратора ролики приводятся во вращение силами трения в очаге деформации, а их цапфы свободно перекатываются по рабочей калиброванной поверхности опорных планок. Применение стационарной клети стана ХПТР со сборным роликом с элементами качения позволяет добиться стабильности процесса прокатки при холодном редуцировании тонкостенных труб, а при изготовлении особо толстостенных труб методом «сочленения» – обеспечить высокое качество поверхности и длительную стойкость рабочего инструмента за счет непринудительного ведения процесса прокатки.

Особенности основных технологических и конструктивных параметров стационарной клети стана ХПТР для прокатки прецизионных теплообменных труб

O. V. Kravchenko — 2019-10-01

Кравченко А. В. Особенности основных технологических и конструктивных параметров стационарной клети стана ХПТР для прокатки прецизионных теплообменных труб // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 64–67.

В настоящее время широкое распространение получили станы ХПТР конструкции бывшего ВНИИМетмаша. Достоинствами этих станов являются малый размер и простота рабочего инструмента, определяющего общий относительно небольшой вес клети и ее большие технологические возможности при производстве труб. На трубных заводах бывшего СССР эти станы являются основными в производстве прецизионных теплообменных труб, в том числе и для корпусов ТВЭЛов из циркониевых, никелевых и титановых сплавов, труб для теплопоглощающих сборок и т. д. Исследования показывают, что производительность станов ХПТР не лимитируется силовыми параметрами и пластичностью металла, а в основном, сдерживается допустимыми обжатиями в мгновенном очаге деформации с точки зрения обеспечения требуемого качества поверхности и точности геометрических размеров труб и возможностями подающе-поворотного механизма с мальтийским крестом. Относительно низкая производительность действующих станов ХПТР в значительной степени объясняется малой длиной обжимной зоны, что связано с кинематикой клети, согласно которой длина хода сепаратора составляет около 60 % от длины хода обоймы клети, приводимой в движение кривошипно-шатунным механизмом. Целью статьи является определение основных особенностей конструкции стационарной клети стана ХПТР для прокатки прецизионных теплообменных труб, у которой ход сепаратора с рабочими роликами был бы равен ходу обоймы. Использование стационарной клети стана ХПТР позволяет без существенного изменения конструкции стана повысить не только точность и качество поверхности труб, а также многократно и производительность стана за счет максимального нивелирования упругой деформации системы «рабочий ролик – корпус клети» при использовании неподвижной толстостенной обоймы в качестве корпуса клети, увеличения хода сепаратора в 1,7 раза, а также снижения веса подвижных частей клети более чем в 2 раза.

Конструкционные особенности оборудования для тёплой ротационной ковки прецизионных труб из сплавов на основе молибдена

A. Yu. Myronenko — 2019-10-01

Мироненко А. Ю. Конструкционные особенности оборудования для тёплой ротационной ковки прецизионных труб из сплавов на основе молибдена // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 68–70.

Прецизионные трубы из сплавов на основе молибдена чаще всего используются при изготовлении оборудования специального назначения, в атомной энергетике и ракетостроении. При этом предельные отклонения отдельных видов таких труб по внутреннему диаметру не должны превышать 0,01 мм, при этом поле допуска –0,01 мм. Следует учитывать и особенности пластической деформации сплавов на основе молибдена, например, склонность к газонасыщению при термообработке. Исходя из технических характеристик современных станов ХПТР трубы внешним диаметром менее 6 мм, в том числе и из сплавов на основе молибдена, изготавливают методом волочения как на оправке, так и без неё. Однако, необходимость нагрева трубы из сплава на основе молибдена до температуры 450–500 °С, усложняет процесс её получения. При таких условиях понижается прочность удерживающего стержня оправки, процесс волочения постоянно обрывается. Волочение на подвижной (длинной) оправке также не обеспечивает необходимой точности готовых труб из-за того, что при снятии трубы с оправки, первая подлежит многоразовому обкатыванию на обкатной машине, при этом поперечное сечение трубы овализируется. Целью предлагаемой статьи является обоснование способа изготовления прецизионных труб из сплавов на основе молибдена, в том числе и профильных, а также определение конструктивных особенностей деформационного оборудования. Наиболее рациональным способом изготовления прецизионных труб с внешним диаметром менее 6 мм является тёплый радиальный обжим с использованием ротационно-ковочных машин. Это особо важно при производстве труб с профильным (не круглым) отверстием из молибденового сплава. С этой целью возможно использовать существующие конструкции ротационно-ковочных машин с учётом некоторой их модернизации: установления механизма подачи головки, а также газовых горелок для нагрева заготовки и плашек для ковки.

Определение статического момента трения при прессовании образца с одновременным кручением

V. O. Kvashnin — 2019-10-01

Квашнин В. О., Бабаш А. В., Яковлев А. Н. Определение статического момента трения при прессовании образца с одновременным кручением // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 71–76.

Приведены актуальность использования технологии порошковой металлургии для производства деталей. Описана технология прессования под высоким давлением с одновременным кручением образца High Pressure Torsion. В статье приведено описание исследовательской установки для прессования образцов с одновременным кручением. Исследовательская установка включает пресс усилием 10 т. Для контроля скорости был использован инкрементальный энкодер Siemens 6FX2001-2DB02. Для приведения механизма кручения в движение был использован асинхронный двигатель, который был подключен к частотному преобразователю Altivar 31 для снижения числа оборотов и повышения крутящего момента был использован редуктор 2Ч-80. При прессовании с одновременным кручением образца возникает сила трения. Она представляет собой силу и момент статического сопротивления механизма кручения. Аналитическое определение силы и момента статического сопротивления механизма было представлено в статье. На основе данных силы и момента статического сопротивления механизма был рассчитан статический момент нагрузки асинхронного электродвигателя при максимальной силе прессования 10 т. Также приведен проверочный расчет асинхронного двигателя на способность выдержать статическую нагрузку. Проверочный расчет показал, что имеющийся асинхронный электродвигатель экспериментальной установки способен выдержать статическую нагрузку в виде момента трения при прессовании образца с одновременным его кручением. Все расчеты силы и момента трения при прессовании с одновременным кручением осуществлялись для порошка титана, который является основным материалом при производстве различных деталей медицинского и другого назначения.

Исследование влияния режимов магнитной обработки на изменения твердости и теплоемкости быстрорежущих сталей после обработки импульсным магнитным полем

N. I. Kindenko — 2019-10-01

Кинденко Н. И. Исследование влияния режимов магнитной обработки на изменения твердости и теплоемкости быстрорежущих сталей после обработки импульсным магнитным полем // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 77–82.

Настоящая работа посвящена исследованию вопросов, связанных с повышением эксплуатационных свойств инструмента из быстрорежущих сталей путем магнитно-импульсной обработки. Проведен анализ влияния режимов магнитной обработки на изменение твердости и теплоемкости быстрорежущих сталей после обработки импульсным магнитным полем. Показано, что эффективность способа магнитной обработки зависит от целого ряда факторов, относящихся как к условиям воздействия на инструмент магнитным полем, так и к условиям, в которых этот инструмент эксплуатируется. Установлено, что в результате воздействия импульсного магнитного поля происходит изменение физико-механических свойств быстрорежущих сталей, возрастает холодная и горячая твёрдость и инструментальный материал становится более однородным по структуре. Отмечено, что первопричиной улучшения эксплуатационных характеристик инструмента, подвергнутого магнитной обработке, является изменение свойств инструментального материала, которое происходит за счет магнитострикционного упрочнения быстрорежущей стали. Показано, что для устойчивого проявления эффекта магнитной обработки инструмента необходимо в каждом конкретном случае учитывать значение напряженности магнитного поля, время выдержки инструмента в рабочем индукторе и время старения инструмента после магнитной обработки. Установлено, что повышение стойкости инструмента происходит не за счёт недостатков термической обработки, выражающегося в повышении холодной твёрдости, а за счёт улучшения свойств инструментального материала и в первую очередь таких эксплуатационных свойств, как твёрдость и теплостойкость.

Анализ гипотез о причинах, вызывающих повышения стойкости инструмента из быстрорежущей стали в результате воздействия магнитного поля

N. I. Kindenko — 2019-10-01

Кинденко Н. И. Анализ гипотез о причинах, вызывающих повышения стойкости инструмента из быстрорежущей стали в результате воздействия магнитного поля // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 83–88.

Работа посвящена анализу гипотез о причинах, вызывающих повышение стойкости інструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей, в результате воздействия магнитного поля. Показано, что обязательным условием для повышения стойкости режущего инструмента является присутствие в зоне резания магнитного поля различной напряженности или обработка инструментом, который предварительно подвергнут упрочнению магнитным полем. Установленная связь между износостойкостью и эксплуатационной надежностью осевого инструмента, с одной стороны, и основными характеристиками качества, с другой, показывает, что технология обработки деталей магнитнообработанным инструментом позволяет значительно увеличить ресурс работы инструмента и эксплуатационную надёжность деталей. Отмечено, что магнитно-импульсная обработка представляет собой сочетание электромагнитного и термодинамического способов управления неравновесной структурой вещества. Показано, что эффективность способа магнитной обработки зависит от целого ряда факторов. Отмечено, что первопричиной улучшения эксплуатационных характеристик инструмента, подвергнутого магнитной обработке, является изменение свойств инструментального материала, которое происходит за счет магнитострикционного упрочнения быстрорежущей стали. Установлено, что для устойчивого проявления эффекта магнитной обработки инструмента и увеличения срока службы инструмента из быстрорежущей стали при наложении магнитного поля на зону резания необходимо в каждом конкретном случае учитывать значение напряженности магнитного поля, направления магнитного потока и условий резания.

Определение качества технологического процесса изготовления изделий с заданным линейным размером

N. Y. Lamnauer — 2019-10-01

Ламнауэр Н. Ю. Определение качества технологического процесса изготовления изделий с заданным линейным размером // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 89–92.

В обеспечении качества продукции важной составляющей является оценка качества технологии ее изготовления. Качество технологии оценивается по качеству полученных изделий. Одним из показателей качества изделий машиностроения является линейный размер деталей. Любое изделие может быть произведено с помощью различных технологий, но каждая из них обеспечивает не одинаковое качество. Высокое качество сопровождается увеличением затрат, что в условиях конкуренции на рынке не всегда приемлемо для производителей продукции. В зависимости от потребностей производителя, касающихся качества, появляется необходимость определить экономически целесообразный уровень качества. Рассмотрены вопросы создания инструмента оценки качества изготовления деталей по точности размеров с целью определения градации качества технологий. Для этого предлагается внедрение оценки технологий c интервалами качества. В исследованиях использован теоретический аппарат теории вероятностей и математической статистики. Предложено использование общей модели распределения линейных размеров деталей и найденных оценок ее параметров. Показано, что предложенная модель имеет три различные формы плотности распределения, а также и зависимость среднего размера от полусуммы верхнего и нижнего значений их оценок. Эти формы могут идентифицировать качество технологий как высокое, среднее и низкое. Использование полученных результатов дает возможность анализировать качество процесса изготовления изделий с изменением их объема обработки. Представлена методика определения уровня качества технологического процесса как высокое, среднее и низкое. Полученные результаты позволяют найти оценку целесообразности количества изготовления изделий с желаемым качеством. Проведенные исследования помогают в решении вопросов управления качества продукции машиностроения.

Особенности образования дефектов рудно-грейферного перегружателя TAKRAF

Р. A. Gavrish — 2019-10-01

Гавриш П. А., Ермакова С. А. Особенности образования дефектов рудно-грейферного перегружателя TAKRAF // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 93–96.

Целью работы является анализ причин образования дефектов металлоконструкции рудно-грейферного перегружателя. В работе использована специализированная методика анализа конструктивного выполнения сварных узлов. А именно: анализ факторов влияния, обусловленных процессом сварки, анализ нагрузок сварного узла и наличие передачи силовых нагрузок в узле, а также анализ схемно-компановочного решения сварного узла металлоконструкции. Создана трехмерная модель секции главной балки в программе SolidWorks и определены величины деформаций главной балки при перемещении тележки по рельсам. Создана математическая модель деформации секции главной балки. Определены величины деформаций зоны крепления внутренних и наружных ламелей. Установлены зависимости величин деформаций от расстояния до оси подтележечного рельса. Определены факторы, влияющие на появление усталостных повреждений металлоконструкции. Выполнен анализ причин появления усталостных повреждений на главных балках крана. Определен тип нагружения главных балок крана. Построены линии влияния единичной силы при подвижных нагрузках на главные балки рудно-грейферного перегружателя. Выполнен анализ причин дефектов, выявленных при экспертном обследовании рудно-грейферного перегружателя. Выполнен анализ конструктивного исполнения сварного узла крана главной балки подрельсовой зоны. Определены основные направления конструктивных изменений сварного узла главной балки для повышения усталостной прочности металлоконструкции крана.

Влияние согласования скоростей забойного конвейера и комбайна на выходной грузопоток из лавы

M. I. Stadnik — 2020-04-14

Стадник М. И., Семенченко А. К., Белицкий П. В., Семенченко Д. А. Влияние согласования скоростей забойного конвейера и комбайна на выходной грузопоток из лавы // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 97–102.

Интенсификация процессов, которая присуща современным системам горного производства, предусматривает увеличение нагрузок на технологическое, транспортное и вспомогательное оборудование угольных предприятий. Грузопотоки на шахтном транспорте имеют высокую неравномерность, что существенно повышает величину удельных энергозатрат на транспортировку груза. Причиной неравномерности грузопотока из лавы является неравномерность скорости подачи комбайна в течение технологического цикла его работы. Корректировка выходного грузопотока из лавы регулировкой скорости забойного конвейера при благоприятных условиях дает возможность минимизировать нужную величину технологической емкости подлавного бункера, его массу, вписать его габариты в размеры поперечного сечения штрека. Итак, вопрос определения возможностей регулирования скорости транспортировки полезных ископаемых лавным конвейером является актуальным и может значительно упростить решение проблемы внедрения регулируемого привода на машинах и оборудования внутришахтного транспорта горного предприятия. Поэтому целью данной работы является определение аналитическим способом с использованием результатов экспериментальных исследований влияния способа регулирования скорости лавного конвейера на неравномерность выходного грузопотока из лавы. Для достижения цели в работе была разработана математическая модель процесса образования выходного грузопотока из лавы, оборудованной очистным комбайном и лавным скребковым конвейером с регулируемым приводом, которая учитывает параметры технологического цикла работы комбайна, скорость и направление перемещения комбайна, скорость транспортировки груза конвейером. Установлено экспериментально: коэффициент неравномерности выходного грузопотока из лавы больше значения, рекомендованного общепринятой методикой расчета средств транспорта угля с комплексно механизированных лав. Установлено аналитическим путем: наибольшее снижение коэффициента неравномерности выходного грузопотока из лавы в условиях эксперимента без изменения конструкции лавного конвейера достигается ступенчатой регулировкой скорости конвейера двухскоростными приводными двигателями с соотношением низкой и высокой скоростей 1: 3, однако такое снижение является несущественным.

Особенности применения упрощенной двумерной модели вынужденных колебаний в силовых расчетах плоских ферм

Yu. S. Kholodniak — 2019-10-01

Холодняк Ю. С., Подлесный С. В., Капорович С. В. Особенности применения упрощенной двумерной модели вынужденных колебаний в силовых расчетах плоских ферм // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 103–113.

Выполнен анализ существующих методов силового расчета ферм, находящихся под действием вынужденных колебаний. При рассмотрении вынужденных колебаний плоских ферм применяются двумерные модели, которые являются сложными для широкого практического использования. Их реализация требует углубленной математической подготовки и сложных вычислительных средств. Поэтому их трудно применять в обычной инженерной практике. Упрощенных методик силового расчета колеблющихся рам не существует. Целью данной работы является разработка упрощенной двухмерной математической модели вынужденных колебаний плоских ферм с последующим использованием этой модели в их силовых расчетах. Математическая модель, предложенная в работе, описывает колебания невесомой фермы с точечной массой при одновременном действии на нее вертикальной и горизонтальной гармонических возмущающих сил. В основу модели положен метод сил, устанавливающий связь перемещений фермы с силами, которые на нее действуют. Вместе с моделью получены зависимости для вычисления резонансных частот колебательной системы. Выполненные разработки позволяют определить динамические характеристики колебательного процесса и рассчитывать фермы на прочность, жесткость и устойчивость. Методика такого расчета реализована в среде Mathcad15 и успешно прошла апробацию на ряде учебных задач. Результаты работы могут быть полезными студентам и преподавателям технических вузов, также специалистам-практикам, выполняющим силовые расчеты.

Перспективы совершенствования системы управления для ДСП-15

A. I. Voloshin — 2019-10-01

Волошин А. И., Цыганаш В. Е. Перспективы совершенствования системы управления для ДСП-15 // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 114–117.

Проведен анализ системы управления, разработанной для дуговой сталеплавильной печи ДСП-15, отмечены ее недостатки и выделены перспективные решения для дальнейшего совершенствования этой системы. Предложен подход к определению оптимальности режима работы силовой цепи объекта, с одной стороны инвариантный к величине и форме входных сигналов, которые могут быть и не дифференцируемыми, а с другой стороны – сравнительно просто реализуемый. Возможность представления критерия оптимизации как в фазочастотной области (ФЧО), так и во временной области позволяет формализовать вариационный принцип взаимности в этих областях и рассматривать полученные значения как кластеры системных парадигм, хорошо дополняющих друг друга. При представлении сигналов в ФЧО это дает возможность сократить мерность пространства и при этом учитывать текущие изменения, происходящие в нем за счет введения относительной системы отсчета. Такой подход к оценке изменения энергии в системе удобен и тем, что при оптимальном режиме работы системы позволяет совместить область допустимых их значений и вести процесс, не приближаясь к оптимальной траектории, как в существующих методах, а вести его непосредственно по этой траектории, что положительно сказывается на эффективности энергопреобразования. Достоинством этого метода является повышение быстродействия системы управления и возможность более эффективного управления с помощью оптимизатора. Повышению эффективности работы оптимизатора способствует выделение низкочастотной составляющей, характеризующей мощность и позволяющей лучше согласовывать диапазоны эффективной работы оптимизатора с анализируемыми сигналами системы управления. Для подтверждения и реализации отмеченных достоинств системы планируется испытания проводить в два этапа.

Применение современных систем инженерного анализа при проектировании оборудования

S. S. Hurkovskaya — 2019-10-01

Гурковская С. С., Красовский С. С. Применение современных систем инженерного анализа при проектировании оборудования // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 118–122.

В данной статье рассматривается вопрос о необходимости внедрения в учебный процесс современных методов компьютерного моделирования и инженерного анализа на базе МКЭ. Программы инженерного анализа на базе МКЭ позволяют с достаточной оперативностью и точностью оценить поведение конструкций, не укладывающихся в каноны аналитических и"полуаналитических" зависимостей. Применение полного комплекса систем автоматизированного проектирования позволяет снизить материалоемкость изделия на 20–25 %, затраты на производство – на 15–20 %, сократить цикл создания изделия примерно в 2 раза, повысить качество изделия и, как следствие, повысить конкурентоспособность предприятия. Кроме того, в процессе создания новых машин иногда крайне трудно или очень дорого проводить их испытания в условиях, предусматриваемых областью применения. При этом создаваемое оборудование должно иметь высокую надежность, долговечность и производительность после освоения серийного производства. В качестве основного продукта, используемого для решения поставленной задачи, рассмотрен самый популярный и мощный пакет расчета в мире — Abaqus. Рассмотрены основные этапы расчета напряженно-деформированного состояния редуктора с целью его дальнейшей модернизации, а также полученные результаты расчета. Рассмотрены основные принципы, которыми необходимо руководствоваться при выборе типа и размера сетки конечных элементов с целью получения максимально точных результатов с минимальными затратами машинного времени. При этом необходимо всегда помнить, что сам метод конечных элементов – это метод числового приближения, и абсолютной точности он дать не может. Однако применение современных CAE-систем компьютерного моделирования помогает инженеру оперативно оценить уязвимые места в конструкции, внести в них усовершенствование, а при необходимости произвести модернизацию конструкции в целом.

Автоматизация наладки и контроля режима работы установки электрофизической обработки

A. V. Jhartovsky — 2019-10-01

Жартовский А. В., Кравченко В. И., Боровиков Н. Ю. Автоматизация наладки и контроля режима работы установки электрофизической обработки // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 123–129.

Одним из перспективных методов повышения износостойкости и надежности инструмента являются методы электрофизической обработки. Обработка импульсным электрическим током по слою пасты с дисперсных материалов позволяет получать покрытия с наплавленного слоя заданного химического состава с высоким качеством поверхностного слоя. При разработке оборудования для реализации импульсной электрофизической обработки существуют высокие требования к соблюдению параметров режима обработки. Имеет значение энергия и мощность электрического импульса. Именно от химического состава пасты из дисперсных материалов и этих энергетических параметров зависит износостойкость поверхностного слоя покрытия инструмента. Процесс не требует больших энергозатрат. Среди недостатков этого метода является необходимость совершенствования управления параметрами электрического разряда. Работа посвящена совершенствованию оборудования для электрофизической обработки. Задачами являются разработка установки импульсной электрофизической обработки и программного обеспечения, которое обеспечивает точное регулирование и соблюдения параметров электрического импульса для управления режимами работы. Разработана установка импульсной электрофизической обработки и программное обеспечение, которое предоставляет точную регулировку и соблюдения параметров электрического импульса для управления режимами работы. В составе этой установки есть две функциональные части силовая и управляющая логическая, благодаря которой реализуется алгоритм работы системы. В разработанной программе реализованы алгоритмы выбора режима работы установки, контроля введенных значений, генерация импульсов, определение мощность и энергию импульса. Программа создана на языке программирования С в программной среде Keil u Vision 5. Управляющая программа предназначена для ввода параметров режима работы установки и контроля введенных значений, генерации импульсов, определение мощности и энергии импульса. С помощью разработанной программы реализуется логика и алгоритм работы системы.

Разработка программного алгоритма автоматической системы климат-контроля в офисном помещении с помощью ПТК «КОНТАР»

A. V. Luta — 2019-10-01

Лютая А. В., Татаренко А. В., Афанасьева М. А. Разработка программного алгоритма автоматической системы климат-контроля в офисном помещении с помощью ПТК «КОНТАР» // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 130–135.

Разработана автоматическая система климат-контроля офисного помещения путем разработки программного алгоритма с помощью ПТК «КОНТАР». Комплекс модульных устройств «КОНТАР» предназначен для решения широкого круга задач автоматизации теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, а также автоматизации котельных, электротермических печей и других энергетических установок. Программно-технический комплекс «КОНТАР» Московского завода тепловой автоматики представляет собой систему модулей, выполняющих общую задачу распределенного управления и сбора информации, связанных между собой интерфейсом и общим протоколом обмена. Разработана функциональная схема автоматической системы климат-контроля. Разработан программный алгоритм системы климат-контроля в офисном помещении с помощью программной среды Kongraph. В разработанном программном алгоритме реализованы системы управления заслонками, регулирования температуры, уровня влажности и уровня углекислого керосина в офисном помещении. Разработан пропрограмный алгоритм управления заслонками подачи воздуха. Разработан программный алгоритм регулирования уровня влажности в помещении. Разработан программный алгоритм регулирования уровня СО₂. Разработаны программные алгоритмы мастер-контроллера МС8, слейв-контроллера МС5 и релейного модуля MR8 на языке функциональных блоков в программной среде Kongraph. Конвертация и трансляции разработанных программных алгоритмов осуществляется с помощью программы Keil. Для того чтобы поместить полученные после трансляции бинарные файлы в контроллеры, используется программа Console. Разработанный программный алгоритм автоматической системы климат-контроля в офисном помещении с помощью ПТК «КОНТАР» можно использовать в других помещениях. Для того, чтобы адаптировать его для других помещений, необходимо только откорректировать необходимые параметры задания температуры, влажности и концентрации СО₂, если условия отличаются.

Проектирование беспроводного пульта управления автоматизированной системой климат-контроля в помещении

A. V. Luta — 2019-10-01

Лютая А. В., Хряков А. В., Афанасьева М. А. Проектирование беспроводного пульта управления автоматизированной системой климат-контроля в помещении // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 136–140.

С целью повышения удобства пользования автоматизированной системой климат-контроля в помещении в статье разработан беспроводный пульт ее управления на базе лабораторного стенда – программно-технического комплекса КОНТАР Московского завода тепловой автоматики, оснащенного контроллерами, датчиками и исполнительными механизмами, использующимися в системах климатического контроля воздуха в помещении. Беспроводной пульт управления автоматизированной системой регулирования параметров микроклимата проектировался для разработанной ранее системы автоматического регулирования температуры воздуха, а также системы вентиляции воздуха в помещении. С помощью данного беспроводного пульта в любой момент времени можно совершить некоторые операции по изменению климатических параметров в помещении, не вставая с рабочего места, очень легко, путем нажатия на кнопки на пульте. Программные алгоритмы системы автоматического регулирования температуры воздуха и вентиляции воздуха в помещении были успешно реализованы на стендах экспериментальной модели системы климат-контроля на базе приборов программно-технического комплекса КОНТАР, что дало базу для разработки беспроводного пульта управления данной системой регулировки климат-контроля. Для полного охвата функционала системы в пульте дистанционного управления реализованы 4 кнопки с функциями: переключения между автоматическим и автоматизированным режимами управления; включения / выключения системы нагрева воздуха; включения / выключения системы охлаждения воздуха; включения / выключения системы вентиляции воздуха. Для проектирования электрических принципиальных схем и печатных плат использовался программный комплекс KiCad. Разработаны электрические принципиальные схемы приемника и передатчика. Разработана электрическая принципиальная схема платы сопряжения. Разработана печатная плата сопряжения. Разработанные схемы и пульт дистанционного управления могут быть использованы в автоматизированных системах управления климат-контролем в помещении.

Повышение эффективности работы электроэнергетической системы

V. E. Tsiganash — 2019-10-01

Цыганаш В. Е., Белоиваненко Ю. С. Повышение эффективности работы электроэнергетической системы // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 141–144.

В данной статье рассмотрена возможность разработать новый метод оптимального управления и внедрить в процесс энергопреобразования оптимизацию «в большом». То есть получить возможность оптимально использовать ресурсы на каждом этапе преобразования энергии, на всех режимах функционирования системы, с использованием всех имеющихся в распоряжении ресурсов, при условии обязательного соблюдения множества фактических имеющихся ограничений, пренебречь которыми не представляется возможным: энергетических, информационных, вычислительных и других. Главная цель такого подхода к решению оптимизационной задачи – повышение динамических свойств электроэнергетической системы. Для решения этой задачи предложен новый критерий оптимального управления на основе коэффициента использования мощности источника питания. Он позволяет разработать модель процесса энергопреобразования в которой измерения и фильтрация с одной стороны, управление и регулирование с другой стороны находятся друг с другом в замечательной взаимосвязи двойственности. Предложенный критерий на основе мощности источника питания позволяет отказаться от параметрической оптимизации и реализовать решение задачи непосредственно через функционал, получить возможность представления сигналов как в фазочастотной, так и во временной области, значительно расширяя область его использования. Этот принцип двойственности позволяет многоэтапную задачу представить не в виде многоэтапного «дерева решений», как в динамическом программировании, а всего в трёх этапах отсчета – относительном, абсолютном и переносном. Сокращение этапов значительно повышает быстродействие процесса решения задачи. Это было подтверждено в промышленных условиях на индукционных и дуговых сталеплавильных печах.

Разработка информационной системы для приблизительного нахождения показателей спортсмена-метателя при помощи математического моделирования толкания ядра и применения нейросетевых технологий

O. Yu. Melnykov — 2019-10-01

Мельников А. Ю., Кадацкий Н. А. Разработка информационной системы для приблизительного нахождения показателей спортсмена-метателя при помощи математического моделирования толкания ядра и применения нейросетевых технологий // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 145–149.

В работе описаны основные факторы, влияющие на дальность полета ядра. Приведена формула для расчета дальности, из которой следует, что чем меньше сила воздействия на ядро, тем большим должен быть угол направления этой силы, и при определенном для данной силы угле наступает оптимальное сочетание всех величин, что приводит к максимальной дальности полета снаряда. Сформулирована задача проектирования системы – приложения, способного рассчитать основные показатели и результат спортсмена с целью использования их в тренировочном процессе для достижения максимальной связи силы и скорости метателя. Разработана информационная модель такой системы в виде набора UML-диаграмм (диаграмма вариантов использования, диаграмма классов). Осуществлена программная реализация модели. Приведены результаты работы программного продукта, показывающие, с какой скоростью, с каким углом выпуска и с какой силой спортсмен должен толкать ядро для достижения максимальной дальности полета. Сделан вывод, что описание спортивной техники исключительно уравнениями механики может не учитывать ряд факторов, которые, являясь малозначимыми для абсолютных значений результатов, могут оказать серьезное влияние на относительные показатели. Обоснована возможность использования современных методов для решения задачи прогнозирования. Приведены данные о характеристиках восьми спортсменов (возраст, рост, масса тела, предпочитаемый метод метания), а также их спортивные результаты (начальная скорость полета ядра, угол метания, высота отрыва от руки и расстояние полета). Сформулированы две задачи прогнозирования: по имеющимся данным о возрасте, росте, массе тела атлета, а также характеристиках полета ядра определить дальность этого полета; по имеющимся данным о возрасте, росте, массе тела атлета, а также дальности полета ядра определить оптимальное сочетание характеристик полета – начальной скорости, угле и высоте отрыва. Предложен метод искусственных нейронных сетей с архитектурой двухслойного персептрона, активационной функцией сигмоидой и алгоритмом обратного распространения ошибок для обучения сети. Приведены примеры расчета в среде Deductor Studio Lite.

Постановка нестационарной граничной задачи фильтрации жидкости в пористой среде

V. F. Molchanov — 2019-10-01

Молчанов В. Ф., Чернышов А. В. Постановка нестационарной граничной задачи фильтрации жидкости в пористой среде // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 150–154.

В статье исследованы закономерности процесса фильтрации технологических жидкостей через пористые материалы. На финишных операциях металлообработки важное значение приобретает применение смазочно-охлаждающих жидкостей. В процессе эксплуатации жидкости непрерывно и интенсивно загрязняются твердыми частицами металлообработки. Для восстановления первоначальных свойств технологические жидкости очищают от механических примесей. Наиболее широкое применение получают способы очистки технологических жидкостей фильтрацией. Использование фильтрации для очистки технологических жидкостей наиболее эффективно, так как при фильтрации через слой пористых материалов можно достигнуть полного извлечения твердых частиц из жидкостей. Однако особенности строения порового пространства обуславливают ряд специфических явлений, возникающих при движении жидкостей в каналах пористой среды. Целью исследования является изучение и установления закономерности процесса фильтрации технологических жидкостей через пористые материалы. При фильтрации технологических жидкостей через слой пористых материалов пористая среда фильтрующей перегородки увеличивается с изменением ее пористости. Изменение пористости происходит за счет уменьшения объема пор порового пространства, так как твердые частицы вместе с жидкостью проникают в поры каналов порового пространства и зависают в них. Проведенные исследования позволили выявить и изучить закономерности процесса фильтрации и установить закон изменения пористости пористой среды. На основании установленного закона выведено дифференциальное уравнение, которое позволяет при заданных начальных и граничных условиях сформулировать постановку задачу фильтрации жидкости через слой твердых частиц переменной пористой среды фильтрующей перегородки

Математическое моделирование формирования многомерной оценки ученика

N. P. Isikova — 2019-10-01

Исикова Н. П., Решетняк Т. В., Овсянников Р. Р. Математическое моделирование формирования многомерной оценки ученика // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 155–160.

В статье рассмотрен метод интегральных оценок, используемых при построении математических моделей в образовательном процессе. Проведен обзор источников по проектированию интегральных оценок при оценке знаний, умений, навыков ученика и оценке качества образования в образовательном учреждении. Рассмотрены критерии, используемые для анализа образовательного уровня учащегося. Приведена методика использования аддитивной, мультипликативной и аддитивно-мультипликативной свертки. Подчеркнуты преимущества и недостатки использования данных методов для построения интегральной оценки. Для ликвидации указанных недостатков предлагается использование нечеткого интеграла Шоке. Рассмотрены преимущества и недостатки данного метода. Для оказания качественной оценки ученика предлагается построение многомерной оценки. В процесс построения многомерной оценки ученика предлагается включить данные о психологической характеристике ученика. Такого типа данные формируются по запросу учителя, психолога, ученика или родителей. Многопараметрическая оценка содержит полученную в результате проверки, обработанную особым образом и объединённую в единое целое психолого-педагогическую информацию о результатах образования школьника. Многопараметрическая оценка использует критерии оценки знаний, умений, навыков и личностных характеристик ученика, а также его творческое развитие. Метод многомерной оценки, предлагается для использования при оценке ученика, позволяет получить комплексную оценку знаний, умений, навыков ученика, а также позволит описать его личностные характеристики и творческое развитие. Наблюдение за динамикой многопараметрической оценки позволит отследить развитие каждого ученика в течение всего учебного процесса

Разработка нейросетевой компьютерной модели для управления крупной образовательной системой

T. V. Reshetnyak — 2019-10-01

Решетняк Т. В., Исикова Н. П. Разработка нейросетевой компьютерной модели для управления крупной образовательной системой // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 161–164.

В статье анализируется актуальность задачи повышения эффективности функционирования крупной образовательной системы. Рассмотрены особенности модернизации профессионального образования в Украине. Определены проблемы существования современной школы. Рассмотрена возможность применения искусственных нейронных сетей в качестве инструмента для решения задач повышения качества управления. Подчеркнута важность своевременного получения прогноза для повышения эффективности принятия управленческих решений и снижения рисков неприятных последствий. В качестве выхода для построенной модели предлагается показатель оценки образовательных учреждений. На основании выбранных показателей критериев качества, доступности и эффективности использования ресурсов и итоговой оценки образовательных учреждений была построена нейросетевая модель, которая позволит спрогнозировать уровень итогового значения рейтинга образовательного учреждения. Был построен граф, который демонстрирует графический вид нейронной сети, состоящей из нейронов и синоптических связей. Для оценки степени отклонения прогнозируемых данных от принятых в качестве эталона была построена диаграмма рассеивания. При визуализации диаграммы были построены две линии, соответствующие допустимому уровню ошибки. Использовался визуализатор «Что-если», который позволяет менять входные данные и рассчитывать уровень итоговой оценки школ с помощью разработанной модели. Подчеркнута возможность использования построенной нейросетевой модели для управления бизнес-процессами в образовательной системе в современных социально-экономических условиях развития Украины

Математическое обоснование выбора архитектуры вычислительной сети как элемента информационной инфраструктуры образовательной организации

N. Yu. Shevchenko — 2019-10-01

Шевченко Н. Ю., Багач С. Г., Потапов Д. С. Математическое обоснование выбора архитектуры вычислительной сети как элемента информационной инфраструктуры образовательной организации // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 165–170.

В статье рассмотрен вопрос эффективного использования информационных ресурсов через построение информационной инфраструктуры организации, неотъемлемым элементом которой является ее вычислительная сеть. Определены подходы к выбору архитектуры вычислительной сети как элемента информационной инфраструктуры образовательной организации через определение эффективности функционирования вычислительной сети с помощью имитационного моделирования. Отмечено, что вычислительные сети являются дискретными системами со стохастическим характером функционирования, системами массового обслуживания, для проектирования которых используется имитационное моделирование. Имитационное моделирование позволяет разработать рекомендации относительно топологии сети, которая обеспечит наибольшую эффективность информационного обмена в зависимости от величины внутрисетевого траффика. Предлагается эффективность информационного обмена в вычислительной сети с заданной структурой оценивать через определение коэффициента полезного действия с позиции передачи информации. Для имитационного моделирования работы вычислительной сети использован пакет для имитационного моделирования Simulink, а именно для имитации постоянного потока заявок использованы встроенные в SimEvents элементы псевдослучайной генерации чисел, которые базируются на формулах экспоненциального и дискретно-равномерного распределения. По результатам моделирования установлено, что наибольшая эффективность информационного обмена достигается при использовании вычислительной сети с топологией «звезда» при условии низкой информационной нагрузки, а также при малых изменениях входного потока. При высокой входной нагрузке, а также резких ее изменениях лучшие технические показатели демонстрирует сеть, построенная на базе топологии «бинарное дерево». Сформулирован вывод о том, что выбор оптимальной структуры вычислительной сети на основе оценки качества ее функционирования позволяет повысить эффективность информационного обмена

Дидактические и акмеологические аспекты работы с талантливыми студентами в рамках олимпиадного движения по теоретической механике

S. V. Podliesnyii — 2019-10-01

Подлесный С. В., Ерфорт Ю. А., Стадник А. Н. Дидактические и акмеологические аспекты работы с талантливыми студентами в рамках олимпиадного движения по теоретической механике // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 171–180.

Развитие инновационной высокотехнологичной экономики предусматривает подготовку специалистов, обладающих знаниями, умениями, навыками в своей профессиональной области и высоким уровнем творческих способностей (креативности). Система высшего образования направлена на выявление талантливых студентов и работу с ними. Организация проведения олимпиад по теоретической механике является одной из форм выявления одаренных студентов и развитие их творческого потенциала. В статье рассмотрены дидактические и акмеологические аспекты работы. Рассмотрены задачи и функции олимпиад и их цели, предложены направления совершенствования организации и проведения олимпиад. Приведены базовые принципы выявления молодых талантов, обоснована необходимость и приведены рекомендации по сопровождению творческого развития студентов, подбора и методам решения креативных задач, способы мотивировки студентов, критерии оценок конкурсных задач. Подходы к разработке олимпиадных задач по теоретической механике должны соответствовать определенным психолого-педагогическим и методическим критериям. Изложены требования к преподавателям, занимающимся подготовкой студентов к участию в олимпиадах. Эффективно развивать творческие способности студентов в системе подготовки к участию их в олимпиадах по теоретической механике может только заинтересованный и профессионально компетентный преподаватель, владеющий определенными умениями и навыками, способный мотивировать студента. Правильно выстроенные учебные, социальные, эмоциональные, содержательные и динамические мотивы, ответственное отношение студента к учебному процессу являются залогом ожидаемого результата. Авторами изданы учебные пособия по решению задач по теоретической механике повышенной сложности, которые должны стать методической поддержкой в системе подготовки студентов к участию в олимпиадах. Авторами разработана методика выявления студентов, с которыми будет продолжена работа по подготовке к участию в олимпиадах