Том 29, № 4 (2025)

Цель – исследование влияния разрешения сетки сканирования на точность и время измерений деталей двойной кривизны. В качестве объекта исследования была выбрана типовая авиационная деталь «База люка», имеющая двойную кривизну и повторяющая внешние обводы самолета. Исследования проводились с применением портативного сканера Scantech KSCAN MagicI, позволяющего получать информацию о геометрии изделия без привязки к жесткой базе за счет использования позиционных меток. Сканер имеет линейную точность 0,020 мм, повторяемость 0,010 мм, объемную точность 0,015 мм + 0,030 мм/м – отклонение, которое накапливается с увеличением размера сканируемого объекта; разрешение 0,010 мм. Геометрический контроль детали выполнялся посредством измерений как на внешней, так и на внутренней поверхности. Анализ геометрии проводился на основе кривой, построенной вдоль поверхности детали и по заданным типовым элементам – центрам отверстий. Для построения указанных кривых определялись точки пересечения оси каждого отверстия с поверхностью детали как на контрольной модели, так и на полученном при сканировании изображении. Показано, что увеличение разрешения от 0,1 мм до 0,025 мм приводит к значительному увеличению времени сканирования, тем самым снижая производительность процесса контроля геометрии детали почти в 4 раза. При этом точность сканирования не повышается. Для повышения точности измерения на наиболее ответственных участках, таких как отверстия или зоны со сложной геометрией, рекомендуется применять комбинированный метод контроля – сканирование с локальным повышением разрешения на вогнутых и ответственных поверхностях. Установлено, что сканирование с разрешением сетки 0,1 мм является наиболее рациональным выбором для условий реального производства как обеспечивающее приемлемую точность при минимальных временных затратах. Внедрение подобных технологий позволит сократить продолжительность операций технического контроля, сохранив при этом требуемый уровень качества изготавливаемых деталей.

Цель – повышение эффективности процесса свободного резания металлов за счет максимизации работоспособности режущего инструмента путем выбора режимов резания в зависимости от его запаса прочности. В работе использовали метод конечных элементов со специальной моделью Джонсона–Кука и алгоритмом локальной адаптации сетки срезаемого слоя Arbitrary Lagrangian-Eulerian для моделирования процесса резания и выявления распределения напряженного состояния в инструменте. В качестве материала инструмента принят твердый сплав ВК8, заготовки – сталь 45. Также были изучены алюминиевый и титановый сплавы 6061Т-6, Ti-6Al-4V – в качестве материалов заготовки. Адекватность модели подтверждена соответствием полученных распределений напряжений «растяжение–сжатие» в инструменте, наблюдаемых в виде линий изохром при резании свинца резцом из эпоксидного материала. Установлено влияние на прочность режущего инструмента режимов резания, механических свойств материалов заготовок и геометрии режущей кромки инструмента. Выявлено, что при увеличении глубины резания от 0,2 до 1,4 мм максимальное главное напряжение σ1макс линейно возрастает в 2,05 раза, а прочность режущего зуба инструмента, соответственно, уменьшается. При глубине резания 1,4 мм максимальное главное напряжение σ1макс достигает 780 МПа, и режущий инструмент разрушается. Показано, что влияние скорости резания изменяется по экспоненте. С ростом переднего угла прочность режущего инструмента уменьшается. Так, при обработке инструментом с передним углом, равным 20° (при σ1макс = 760 МПа), он теряет способность резания. Установлено, что запас прочности у инструмента при обработке материала из алюминиевого сплава 6061Т-6 в 3,1 раза больше, чем при свободном резании заготовки из стали 45. На основе расчетной модели и результатов анализа взаимосвязи прочности режущего инструмента с технологическими факторами предложена методика назначения режимов свободного резания с учетом его запаса прочности.

Цель работы состоит в численном исследовании стохастической модификации задачи Франка-Каменецкого о развитии экзотермической реакции в плоскопараллельном слое со случайными флуктуациями температуры на внешней границе. Изменение температуры задается случайным процессом (броуновским движением). Такая задача может моделировать поведение некоторых типов химических реакторов, например, при их работе в условиях неуправляемых внешних воздействий. Важное отличие рассмотренной постановки от детерминированной заключается в том, что наличие шума допускает достижение критических условий при любых начальных условиях. Методы, используемые в работе, включают математическую теорию случайных процессов, а также численные методы решения стохастических дифференциальных уравнений. С помощью известных результатов теории случайных процессов оценены условия достижения зажигания в квазистационарном приближении (т.е. когда скорость тепловой релаксации намного выше скорости изменения температуры). Показано, что в такой постановке можно получить приближенную зависимость между параметрами случайного блуждания и динамическими характеристиками зажигания (ожидаемым временем достижения условий теплового взрыва). Кроме этого, уравнение нестационарного теплопереноса в реагирующей среде решается численно для большого количества случайных траекторий температуры на границе области. Для этого используется комбинированная схема с явной аппроксимацией нелинейного источника и неявной аппроксимацией температурного поля. Сравнение двух подходов показало, что основные закономерности нестационарного развития теплового взрыва в стохастической среде могут быть с хорошей точностью приближены зависимостями, которые получаются из решения квазистационарной задачи с учетом небольшой корректировки для критической температуры (отвечающей границе устойчивости для стационарной задачи). Получены распределения характеристик зажигания (температуры зажигания, максимальной температуры окружающей среды, времени зажигания) при разных значениях реакционной способности и интенсивности шума.

Цель исследований заключалась в разработке цифровых моделей, позволяющих корректно определять параметры режимов работы электрических сетей, примыкающих к тяговым подстанциям, при сложных повреждениях. Для достижения поставленной цели использовался подход, основанный на мультифазном представлении элементов электроэнергетических систем в фазных координатах и реализованный в программном комплексе Fazonord AC–DC. Были рассмотрены следующие виды сложных повреждений: обрыв провода с падением его на грунт, соединение двух фаз с землей в разных точках линии электропередачи, подключенной к трансформатору с изолированной нейтралью, и два одновременных коротких замыкания в сети. Результаты моделирования подтвердили необходимость корректного учета тяговой сети при определении режимов сложных повреждений. Для сравнения были выполнены аналогичные расчеты при ее отсутствии. Для режима обрыва провода и соединения его с грунтом отличия между результатами расчетов с учетом тяговой сети и при ее отключении составили 11%. В ситуации двойного замыкания на землю различие по токам линий электропередач достигало 13%. При одновременных коротких замыканиях в сети с изолированной нейтралью аналогичный параметр равнялся 22%. Разработаны цифровые модели электроэнергетических систем, которые позволяют корректно определять параметры режима при сложных повреждениях с учетом влияния тяговой сети. Их применение при проектировании и эксплуатации высоковольтных электрических сетей позволит осуществлять точную настройку устройств релейной защиты и автоматики, что приведет, в свою очередь, к снижению ущербов от аварий и сокращению времени перерывов в электроснабжении потребителей электроэнергии.

Цель – исследовать теплофизические свойства брикетов как альтернативы обожженным железорудным окатышам для формирования искусственной донной постели на конвейерных обжиговых машинах. Методология включала физическое моделирование сушки (продувка теплоносителем 150/300°C), дилатометрический анализ, измерение температурных профилей в брикетах, а также математическое моделирование в ПО TOREX Sensible Indurating Machine. Брикеты изготавливались из концентрата окисленных железистых кварцитов с органическими и неорганическими связующими (цемент, бентонит) при давлении 15 т (цилиндры Ø35×35 мм). Установлено, что переувлажнение при сушке не снижает прочность брикетов (70,1 даН/брикет) благодаря низкой пористости (10% против 30% у окатышей), ограничивающей водопоглощение. Показано, что сушка брикетов протекает на 30–40% медленнее, что обусловлено уменьшенной удельной поверхностью и сниженной проницаемостью по сравнению с железорудными окатышами и требует корректировки режимов нагрева. Коэффициент теплопроводности составил 0,12 Вт/(м·К). Показано, что при обжиге спекание происходит исключительно в поверхностных слоях (глубина 2-3 мм), так как внутренние зоны не достигают температурного порога спекания (>1000°C) из-за низкой теплопроводности материала. Целостность брикета обеспечивается прочностью обожженной корки и термостойкостью связующего в ядре. Математическое моделирование для конвейерной обжиговой машины № 3 АО «Михайловский горно-обогатительный комбинат» показало, что замена стандартной постели, представляющей собой обожженные окатыши с температурой 80°C, на брикеты с температурой 15°C увеличивает производительность данной машины на 25% (до 583 даН/окатыш) и снижает удельный расход природного газа при обжиге окатышей на 8,3% (до 8,8 м³/т) при сохранении качества основной продукции – показателя прочности. Полученные результаты подтверждают принципиальную возможность промышленного применения брикетов всех испытанных составов в качестве искусственной донной постели конвейерной обжиговой машины, демонстрируя их ключевое теплофизическое преимущество – снижение те- плопотерь в зоне колосников.