«МАТЕРИАЛЫ Международной научно-технической конференции Дніпро-М Проблемы механики горно-металлургического комплекса 28 - 31 мая 2002 года Днепропетровск 2002 1 28 - 31 мая 2002 года в Национальном горном университете ...»

Экспериментальное исследование трещиностойкости слоистых композиций проведено с использованием методики испытаний на внецентренное растяжение компактного образца с надрезом на гидравлической испытательной машине типа ЭУС - 100 с записью диаграммы разрушения в координатах «усилие» - «смещение берегов трещины» на двухкоординатный самописец Н 307. Результаты проведенных исследований показали, что монометалл имел величину критического коэффициента интенсивности напряжений при толщине образцов 12 мм 51,9 МПам1/2, вязкость разрушения биметалла составила 82,2 МПам1/2, а триметалла 72,7 МПам1/2. Испытания на внецентренное растяжение компактных образцов показали, что слоистые материалы имели большую вязкость разрушения, чем монометалл на 40...59 %. При этом максимальные показатели Кс имели образцы из биметалла.

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что экспериментальные значения критических коэффициентов интенсивности напряжений для моно-, би- и триметаллов занимают промежуточное положение между расчетными, выполненными для плоскодеформированного и плосконапряженного состояний. Отклонение среднего между этими двумя расчетными значениями от эксперимента составляет не более 5…10 %.

УДК 625.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ УПРУГОГО СЛОЯ СЕКЦИОННОЙ ФУТЕРОВКИ ПРИВОДНОГО

БАРАБАНА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА.

Сердюк А.А., Степаненко И.В., Национальный горный Университет, Днепропетровск В процессе эксплуатации футерованного барабана долговечность его футеровки определяется рядом факторов. Наиболее универсальным на сегодняшний день, особенно при исследовании долговечности вязкоупругих материалов, является термодинамический подход, основанный на феноменологическом описании поведения тел под влиянием внешних условий. Поскольку разрушение по своей сути процесс неравновесный, для его описания наиболее целесообразно применять термодинамику необратимых процессов.

Для получения критериальных условий, определяющих локальное разрушение, используют условие экстремума термомеханических функций, например, энергии, энтропии и т.д. Используются также специально вводимые величины для описания разрушения. Величиной такого типа является поврежденность материала, понимаемая как конкретное изменение его физических величин, происходящее под влиянием внешних условий деформирования.

При определении долговечности эластомерных конструкций, являющихся фрикционными элементами (например, футерованный приводной барабан ШЛК) используют различные параметры износа при истирании. К основным параметрам, характеризующим процесс износа, следует отнести: износ – изменение формы детали, выраженной в единицах длины, объема или массы; интенсивность износа – отношение износа к пути трения; скорость изнашивания – отношение износа ко времени, в течение которого происходило изнашивание; износостойкость – величина, обратная интенсивности или скорости изнашивания.

При однородном поле деформаций долговечность материала футеровки зависит от поля распределения температур, поэтому долговечность будем оценивать по состоянию материала в области с максимальной температурой. Для футерованного приводного барабана, реализующего касательную составляющую силу тяги при передаче тягового усилия, работа сил трения определяется величиной силы натяжения и перемещением слоя секционной футеровки относительно ленты.

Рассчитанная долговечность футеровки приводного барабана с силой натяжения ленты 20 кН и силой тяги 10 кН при скорости движения ленты 1 м/с, составляет 650 часов.

Долговечность секционной футеровки приводного барабана ШЛК зависит от параметров нагружения (силы натяжения ленты и тягового усилия), физико-механических характеристик материала футеровки, а также от геометрических параметров слоя. Таким образом, зная внешние условия воздействия на систему, можно установить время до разрушения футеровки.

УДК 622.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

И СЕРТИФИКАЦИИ, ОСНОВАННЫЙ НА СТАНДАРТАХ ISO

Дана доповідь пропонує варіант принципової схеми контролю якості продукції відповідно до системи стандартів ІSO 9000. Пропонована схема являє собою логічний ланцюжок поетапного контролю якості протягом усієї петлі якості.

The given report offers variant of the basic circuit of quality surveillance of production according to system of the standards ISO 9000. The offered circuit represents a logic chain of quality surveillance during all loop of quality.

В условиях жесткой конкуренции существует множество требований к продукции со стороны потребителя, однако все эти требования можно объединить одним словом – качество.

Известно, что качество – это совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.

Таким образом, чтобы вызвать доверие у потребителя производитель должен иметь сертификат, на выпущенную им продукцию, т. е. пройти сертификацию. Сертификация основана на системах по контролю над обеспечением качества. По стандартам ISO серии 9000 сертификация должна быть добровольной, но в развитых странах она является постоянной нормой. Наличие сертификата у фирмы есть своеобразным пропуском на рынок товаров и услуг. Сам по себе этот сертификат еще не гарантирует высокого качества продукции, но показывает, что фирме известны единые требования к системам качества, и она готова их выполнять. Для украинских предприятий, которые начинают выходить на мировой рынок, эта проблема является особенно актуальной.

Система ISO содержит пакет стандартов, регламентирующих качество производимой продукции или услуги. В Украине введена внутригосударственная система стандартов (ДСТУ), дублирующая международную систему (ISO).

В соответствии с ISO 9000, чтобы получить качественную готовую продукцию, надо обеспечивать качество на всех этапах ее изготовления, т. е. по всей петле качества.

Петля качества представляет собой следующую последовательность, представленную на рис.1.

Последовательное решение подобных блоков на каждом из этапов петли качества создаст схему системного подхода для обеспечения контроля качества производимой продукции, а та же ее сертификации. Представим последовательность блоков таким образом:

Исходные данные поступают в блоки сравнений в виде универсального дифференциального уравнения, а каждый блок сравнения содержит функцию (решение этого дифференциального уравнения), которая составляется согласно требованиям ISO 9000. На каждом участке петли качества определяются значениями переменных, которые передаются в блок сравнения, где подставляются в функцию. Таким образом, если значения удовлетворяют этой функции, то необходимые показатели качества, на данном участке петли качества достигнуты и можно переходить к анализу следующего этапа петли и, пройдя последний этап приступать к началу выпуска продукции.

Однако до сих пор не существует четкой технологии автоматизированного анализа соответствия продукции требованиям потребителя и нормам качества. Хотя постепенно эта проблема находит варианты решения. Одним из таких вариантов анализа является следующая схема, приведенная на рис. 2.

Приведенная модель, по сути, является технологией автоматизированного анализа при системном подходе (контроль по всей петле качества) к обеспечению контроля качества производимой продукции, а также для ее сертификации. Следовательно, использование такой технологии способно гарантировать качество продукции, прошедшей сертификацию.

ПЕТЛЯ КАЧЕСТВА

МАРКЕТИНГ, ПОИСК И ИЗУЧЕНИЯ РЫНКА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ПОДГОТОВКА И РАЗРАБОТКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО

ПРОЦЕССА

ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКЦИИ

КОНТРОЛЬ И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

УПАКОВКА ХРАНЕНИЕ

РЕАЛИЗАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКЦИИ

МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

УТИЛИЗАЦИЯ

ВХОД UВХ ВЫХОД UВЫХ

БЛОК РАЗРАБОТКИ И

КОНСТРУКТОРСКОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

УДК 622. 333.:658.

ГЕОМЕТРИЧНО ІНТЕГРОВАНІ СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОГО ПЛАНУВАННЯ

Геологічне середовище вугільних родовищ має перемінну структурну будову, яка ускладнюється різноманітними геодинамічними полями напружень і по різному реагує на інженерне втручання при підземній розробці вугільних пластів. На шляху просування очисного вибою геомеханічна ситуація може мінятися по декілька разів. Наявність різноманітних геодинамічних полів напружень в анізотропному геологічному середовищі впливає на спрямування результуючого вектора напруження, який має різне значення в залежності від його орієнтації в масиві. Розвиток гірничих робіт у гірському масиві може співвідноситись по-різному до найбільших значень вектора напруженості геодинамічних полів і це позначається на стійкості гірничих виробок. Часта зміна гірничогеологічних умов потребує постійної корекції технологічних параметрів відповідно до стану засобів механізації видобутку корисних копалин. За цих обставин робота механізованого очисного комплексу залежить від своєчасної прогнозованої корекції технологічних параметрів відповідно до зміни геомеханічної ситуації.

Виникає проблема зі своєчасного забезпечення необхідними матеріалами, обладнанням, енергоресурсами та іншими речами, які суттєво впливають на ефективне застосування засобів комплексної механізації та інтенсифікації гірничих робіт. За цих умов розробка геометричних інтегрованих систем технічного планування інтенсифікації гірничих робіт при розробці вугільних пластів є важливою науковою проблемою, яка має широке сприйняття на практиці.

Енергооснащеність механізованих комплексів й надійність їх роботи дозволяє збільшувати довжину лави до ефективних параметрів з точки зору економічної доцільності. Але цей потенціал може бути не використаним, якщо гірничо-геологічні умови будуть незадовільними для впровадженого типу комплексів. Такі ж наслідки можуть бути при не задовільній роботі транспорту за різних причин його неспроможності задовольнити виробничу продуктивність очисного вибою. Не меншого значення набуває матеріально-технічне забезпечення роботи вибою.

Прогноз стану гірського масиву здійснюється на підстав геолого-маркшейдерської документації та моніторингу за проявленням гірського тиску у гірничих виробках. Вона є вихідними даними для визначення технологічних параметрів очисного вибою, але не враховує стан гірничих машин та обладнання.

Технічні характеристики механізованих очисних комплексів орієнтовані на середні показники поведінки гірського масиву і недостатньо враховують часті зміни гірничої ситуації. Технічна система механізованого очисного вибою працює самостійно і лише частково оцінюється її стан при виконанні профілактичних чи ремонтних робіт. З часом механізми зношуються і потребують їх планової чи аварійної заміни, що призводить до зупинки роботи вибою і втрати продуктивності.

Своєчасна заміна складової технічної або технологічної системи залежить від передбачення матеріально-технічною службою наявності того чи іншого елементу. Її дії мають дискретний характер, який мало співпадають з плановими показниками розвитку гірничих робіт. Відношення між окремими службами шахти носять не упереджувальні й різнонаправлені дії, які складають проблему при плануванні інтенсивного розвитку гірничих робіт. Відсутній алгоритм відношень окремих підсистем (геолого-маркшейдерської, моніторингу з геомеханіки, транспортних та гірничих машин і обладнання, матеріально-технічного забезпечення), який визначає форму та геометричні параметри технологічної системи і дозволяє оперативно втручатися та корегувати роботу при інтенсивному відпрацюванні вугільного пласта.

Інтеграція геолого-маркшейдерської інформації, геомеханіки, технічного стану гірничих машин та комплексів і матеріально-технічного забезпечення в єдину систему дозволить ефективно планувати розвиток гірничих робіт на шахті відповідно до ринку збуту.

УДК 622. 341.:658.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ЗАО «ЗЖРК»

Для разработки крутопадающего весьма мощного месторождения залегающего в сложных горно-геологических условиях ЗАО «ЗЖРК» применяют камерную систему разработки с закупоркой выработанного пространства твердеющими смесями. В процессе отработки месторождения постоянно совершенствуется технология горных работ, ведутся работы по уменьшению разубоживания руды и более полному извлечению богатой железной руды.

НИГРИ, ДГИ и работниками ЗЖРК разработаны и частично внедрены более 20 технологических схем отработки запасов. По способам отработки их можно объединить в три группы:

с раздельной нисходящей отработки;

с раздельной восходящей отработки;

совместной отработки этажей с одно- и двух стадийной закладкой.

При отработке запасов руды в этажах 340-400 м и 400-480 м ширина камер ромбовидной формы составляла 15 м, а их высота – 60-80 м. Применялась совместная отработка этажей с одностадийной закладкой камер твердеющими смесями. При совместной отработке ширина камер была как постоянной, так и переменной. При переменной ширине камер ширина нижней камеры составляла 15 м, а верхней до 30 м.

Отработка запасов в этажах 480-580 м и 580-640 м осуществлялась камерами ромбовидной формы, ширина которых достигла 30 м. На северной части месторождения производилась совместная отработка этажей. При этом высота камер достигала 160 м при их ширине равной 30 м.

Внедрение новых технологических решений позволило повысить извлечение железной руды, снизить удельный расход выработок, снизить затраты на строительство погрузочно-доставочных выработок. Применение камер шестигранной формы позволило значительно упростить отработку днищ камер в этаже 400-480 м.

При переходе очистных работ с этажа 400-480 м на этаж 480-580 м были оставлены рудные целики в днищах камер этажа 400-480 м. Для отработки этих целиков работниками комбината была предложена схема, при которой рудный целик присекался к запасам камеры и его отработка производилась одновременно с отработкой камерных запасов. Такой порядок отработки целиков имеет ряд преимуществ перед другими способами:

снижается объем проходческих работ;

уменьшается время отработки рудных запасов;

снижается объем работ по строительству и оборудованию отгрузочно-доставочных выработок.

Крепость рудного массива, разрабатываемого ЗАО «Запорожский железорудный комбинат», колеблется в широких пределах: от слабых до крепких с коэффициентом крепости пород по шкале проф. М.М.Протодъяконова f=115. Мощность эксплуатируемой рудной залежи «Главная» Южно-Белозерского месторождения достигает 120 м. Породы висячего бока представлены кварцитами (f=1018) и серпентинитами (f=1012), а породы лежачего бока – кварцито-серицитовыми сланцами (f=810).

В настоящее время при подготовке и эксплуатации гор.740, 840 и 940 м применяется комплекс импортного оборудования, в состав которого входят: буровые каретки «Boomer» Н251, Н шведской фирмы «Atlas Copco»; погрузочно-доставочные машины ПНЕ-1700 и ПНЕ-2500 (производства словацкой фирмы «Строярня Приевидза»); TORO-400Е (производство финской фирмы «SANDVIK - TAMROCK»); буровые станки «Simba Н1352»; буровые станки для восстающих «Robbins 73RM»; многофункциональная вспомогательная кассетная система «Multimek 6600» с набором кассет финской фирмы «Normet»; заточные станки «Teroc» 5127, 90, S5 и др.

УДК 622. 333.

ВОПРОСЫ ЛИКВИДАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА ДОНБАССА

Недолужко В.Н., Скляренко А.А., Торгаев Л.В., ГОАО «Днепрогипрошахт», Днепропетровск Угольная промышленность Украины по многочисленным, в том числе и объективным, факторам на протяжении последних двух десятилетий постоянно снижала добычу угля, при этом количество нерентабельных шахт постоянно увеличивается. Необходимость закрытия нерентабельных угольных шахт Украины предопределена, главным образом, тем, что в ходе своего развития устаревали производственные фонды, были замедлены темпы технического перевооружения производства, а своевременная подготовка новых горизонтов для восполнения отработанных запасов значительно отставала из-за отсутствия денежных средств.

Ниже, на примере Центрального района Донбасса (ЦРД), рассмотрены некоторые актуальные проблемы, возникающие при выполнении, согласовании и утверждении проектов ликвидации угледобывающих предприятий.

ЦРД является одним из сложнейших по горно-геологическим условиям угледобывающих регионов. Подобные месторождения угля в мировой практике почти не эксплуатируются из-за экономической нецелесообразности.

За последние 5 лет из 27 шахт региона выведены из эксплуатации и находятся на различной стадии ликвидации 9 шахт. Их закрытие осуществлено в основном из-за низких техникоэкономических показателей работы, вызванных сложной экономической ситуацией в Украине и в отрасли. Вывод шахт из эксплуатации осуществлялся спонтанно, без определенного плана, что в свою очередь выявило ряд проблем, которые в настоящее время не решены или находятся в стадии локального их решения.

Имеющиеся проблемы можно разбить на четыре группы: социальные, технические, экологические и финансовые.

Социальные проблемы очевидны – это необходимость трудоустройства трудящихся потерявших работу в следствии ликвидации шахт. В угольном регионе при ликвидации шахт теряют работу не только трудящиеся ликвидируемых шахт, но и работники предприятий входящих в инфраструктуру обслуживания шахт.

Поэтому для ЦРД срочно нужна комплексная программа развития производственной инфраструктуры не связанной с угольной отраслью.

Технические проблемы – это проблемы, возникающие при принятии технических решений по отдельным технологическим звеньям шахты.

В результате применения такой нормативной базы в процессе ликвидации шахт приходится, как это не парадоксально, выполнять работы по приведению всех технологических звеньев шахты в соответствие с нормативами, установленными для крупного действующего предприятия.

Учитывая, что на ликвидируемых шахтах, закрываемых из-за низких ТЭП, все технологические звенья, как правило, почти полностью разрушены и процесс их приведения в соответствии с нормами весьма капиталоемок (10-15 млн. грн.). Приходится восстанавливать – подъемы, водоотливные комплексы, системы хозяйственного и производственно-противопожарного водоснабжения, системы сброса шахтных вод в окружающую среду и т.п.

Глобальной проблемой для ЦРД в свете ликвидации шахт является отсутствие оптимизированного четко установленного срока ликвидации шахт, что не позволяет осуществить разработку мониторинга управления гидрогеологической обстановкой в регионе, без которой невозможно экономически оптимизировать работы по организации водоотливных комплексов, как при ликвидации отдельных шахт так и для региона в целом.

УДК 622.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРУПНОСТИ ИСХОДНОГО ПРОДУКТА НА

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦ

Царенок И.А., Национальный горный университет, Днепропетровск В настоящее время актуальным вопросом процесса рудоподготовки является существенное снижение крупности материала поступающего на первую стадию измельчения. Учитывая то, что энергоемкость процесса дробления составляет примерно 3-4 кВт ч/т, а измельчение в шаровых мельницах доходит до 18-20 кВт ч/т, то снижение крупности продукта, который поступает на измельчение, является актуальным.

Крупность кусков малого размера можно добиться следующими способами:

1) путем взрыва горной породы, но с определенной расстановкой зарядов, чтоб создать такую ударную волну, которая давала бы очень мелкий продукт;

2) ударным воздействием на материал;

3) раздавливанием и истиранием между двумя поверхностями;

4) раздавливанием и истиранием кусков о кусок;

5) электрогидравлическим способом.

Для всех этих способов существует оборудование в котором можно добиться наименьших кусков. Сегодня можно получить мелкий продукт не прибегая к измельчению на дробилках. Основными из них являются: конусные дробилки мелкого дробления (КМД), щековые (ЩДС, ЩДП) и валковые дробилки с гладкими валками, дробилки ударного действия (ДРС, ДРК, молотковые дробилки), конусные инерционные дробилки (КИД).

При эксплуатации конусных дробилок (КМД) были получены результаты из которых следует, что повлиять на крупность можно следующими способами:

1) изменяя грансостав питания;

2) обтачивая поверхности броней чаш и конусов дробилки добиваются уменьшения размеров разгрузочных щелей менее 8 мм (так как это приводит к закрупнению продукта дробления);

3) уменьшением числа качаний дробящего конуса и созданием специального профиля дробящей полости;

4) уменьшением угла отклонения оси конуса от оси дробилки;

5) меняя ширину разгрузочной щели во всех стадиях дробления;

6) меняя крупность и гранулометрический состав продукта питания дробилки.

В валковых дробилках существует возможность регулирования расстояния между валками для получения продукта дробления нужной крупности.

В молотковых дробилках разрушение кусков вызывается ударом молотков, ударом кусков о плиты, раздавливанием и истиранием кусков молотками на колосниковой решетке.

В конусных инерционных дробилках повлиять на крупность дробленого продукта можно при:

1) повышении числа качаний конуса;

2) увеличении дробящего усилия которое обеспечит высокую степень дробления;

3) изменении числа оборотов и статического момента дебалансных вибраторов;

4) создание высоких удельных давлений в дробящей полости. При этом осуществляется “дробление в слое”.

У всех выше описанных дробилок есть недостатки. В дробилках типа КМД, за счет износа броней в параллельной зоне, постоянно происходит увеличение зазоров, а это влечет просыпание более крупных кусков. Неравномерная загрузка камеры дробления материалом приводит к одностороннему износу футеровки.

В щековых дробилках изнашиваются и часто заменяются следующие части: футеровочные плиты, распорные плиты, вкладыши в гнезда для распорных плит, вкладыши подшипников эксцентрикового вала и оси подвижной щеки.

В валковых дробилках происходит абразивный износ валков.

В молотковых и роторных дробилках недостатками являются:

изнашивание дробящих элементов вследствие абразивности дробимого материала;

уровень шума вблизи работающей дробилки выше санитарных норм.

В дробилках типа КИД эксплуатационные недостатки следующие:

износ подшипников на которые насажен дебаланс;

для смены броней требуется почти полная разборка дробилки.

Существующие конусные эксцентриковые дробилки мелкого дробления по своей конструктивной генетике практически не могут обеспечить дробленный продукт крупностью менее 10 мм из за того что дробление производится “кусок о броню”.

Электрогидравлическое дробление происходит в дробилке, предварительно заполненной водой до определенного уровня. От специальных установок электрические разряды подаются на положительный электрод и, проходя через жидкость, вызывают в зоне разряда высокое давление. Разрушение материала происходит за счет высокого гидравлического давления, явления кавитации ультразвуковых и резонансных колебаний, а также температурных напряжений. Электрогидравлическая дробилка конструктивно проста и не имеет вращающихся частей.

Итак, в результате проведенного обзора ясно, что использование эксцентриковых дробилок является нецелесообразным, так как дробление происходит “кусок о броню “.

Наиболее подходящими дробилками для получения наименьшей крупности являются дробилки типа КИД; дробилки ударного действия, но с учетом того, что в последних необходимо подобрать такой материал для изготовления молотков и бил, чтоб он мало подвергался абразивному износу.

Также возможно дальнейшее изучение электрогидравлического способа дробления, который дает продукт дробления такой, как и в мельницах первой стадии измельчения.

АДАПТАЦІЯ УПРАВЛІННЯ ВИЩИМИ НАВЧАЛЬНИМИ ЗАКЛАДАМИ

ДО СУЧАСНИХ УМОВ

Національний гірничий університет, Дніпропетровск Сьогодні вузи України в умовах певної децентралізації управління мають самостійно забезпечувати життєдіяльність практично за всіма елементами циклу існування. В нових умовах чинні організаційні структури ВНЗ не в повній мірі забезпечують якість управління через такі характерні риси:

мала гнучкість і пристосованість до зміни ситуації;

відсутність ланок, які займаються стратегічним плануванням;

у роботі керівників практично всіх рівнів оперативні проблеми домінують над стратегічними;

тенденція до перекладання відповідальності при вирішенні проблем, які потребують участі декількох підрозділів;

тенденція до формалізації оцінки ефективності та якості роботи підрозділів;

велика кількість "поверхів управління" між особою, яка приймає рішення, і виконавцями;

критерії визначення ефективності та якості роботи підрозділів і вузу в цілому різні;

перевантаження управлінців верхнього рівня;

підвищена залежність результатів роботи вузу від кваліфікації, особистих і ділових якостей вищих управлінців.

Система вищої освіти повинна мати адаптивні властивості для коректування характеристик під зміни завдань економіки та суспільства. Цілеспрямований вибір засобів адаптації залежить від попиту на освіту, вимог споживачів освіти до рівня необхідних знань і навичок, характеристик конкурентного середовища, економічних можливостей населення, темпів скорочення державної підтримки вищої освіти тощо.

Адаптація системи освіти до сучасних і майбутніх умов можлива через реалізацію специфічних цільових програм.

Для управління цільовими програмами чинні ієрархічні структури замінюються адаптивними, наприклад, матричними, які на початковому етапі найбільш доцільні для застосування вищими навчальними закладами і дозволяють встановити між усіма структурними підрозділами дійові горизонтальні зв’язки за цілями програм.

Управління цільовими програмами здійснюється відповідними координаційними радами, які визначають права й обов’язки структурних підрозділів вузу та встановлюють систему їх взаємодії з виконання конкретної цільової програми. У склад координаційних рад входять представники всіх підрозділів:

ПРОГРАМА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

КОНКУРЕНТНОкомісія

СПРОМОЖНОСТІ

Адекватність діяльності ринку освітніх послуг і ринку праці Якість освітніх послуг Соціальне партнерство діяльністю Ресурсне забезпечення …………………………………….

УПРАВЛІННЯ ЗА УПРАВЛІННЯ ЗА

ПРОГРАМАМИ ПІДРОЗДІЛАМИ

Досвід застосування матричної структури управління свідчить про такі її позитивні якості:

орієнтація всіх підрозділів на конкретні програмні цілі;

гнучке використання персоналу та його компетентності;

ефективність контролю за окремими завданнями цільової програми;

створення умов для самовдосконалення персоналу;

скорочення часу на виконання програм через створення горизонтальної комунікації і єдиного центру прийняття рішень;

підвищення ефективності використання ресурсів.

Впровадження адаптивних структур управління вимагає нових підходів до формування штатного розкладу та посадових обов’язків, підвищення рівня корпоративної культури та кваліфікації співробітників вищих навчальних закладів.

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

Большаков В.И., Институт черной металлургии НАН Украины, Днепропетровск Рассмотрен комплексный подход к оценке надёжности и повышению работоспособности прокатных машин. Показано, что полнота и корректность динамических расчётов оборудования прокатных станов позволяет обоснованно перейти к определению долговечности создаваемого оборудования и других характеристик его надёжности. Классифицированы по четырём группам возможные пути снижения динамических нагрузок, поскольку их влияние следует считать доминирующим. Отмечена важность проведения комплекса мероприятий, связанных с повышение надёжности, снижением простоев, эксплуатационных затрат и др. К узловой проблеме отнесено правильное определение истинного теоретического закона распределения. Разработанный НМетАУ новый критерий, основанный на энтропийном подходе, вносит достаточную определенность.

Важным является учёт механических характеристик материала, из которого изготовлены элементы и детали оборудования. Для оценки их ресурса при спектральном нагружении разработана модель накопления усталостных повреждений. Предложена автоматизированная система оценки и поддержания надёжности. Подчёркнута актуальность выбора рациональных методов изготовления и упрочнения деталей, учёт масштабного фактора, своевременной диагностики.

Эти и другие изложенные мероприятия должны способствовать успешному решению вопросов эффективности и рентабельности производства.

УДК 531.22:004.052:550.34:551.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ

ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ТЕЛА

Дыченко А.С., Украинский государственный университет пищевых технологий При внешнем силовом воздействии на физическое тело в нем возникают внутренние силы противодействия. Распределение внутренних сил в теле зависит от схемы внешнего нагружения и геометрической формы самого тела. Для тонкостенных оболочек распределение внутренних сил рассчитывается исходя из положений современной теории тонкостенных оболочек или с помощью автоматизированных программных продуктов инженерного анализа, использующих метод конечных элементов, практически ставшим мировым стандартом. От правильности определения внутренних сил зависят прочность, долговечность и надежность конструкции.

В связи со сложностью решения практических задач теории оболочек по уравнениям общей теории оболочек на практике используется безмоментная теория, уравнения которой аналитически получены из уравнений общей теории оболочек при принятых допущениях о малой жесткости оболочки на изгиб и малых изменениях кривизны и кручении срединной поверхности. Безмоментная теория оболочек основывается на тех же исходных теоретических положениях, что и общая теория и наследует все ее качества.

Теоретические результаты рассмотрены для двух простых задач теории оболочек. Оболочки представляют собой длинные тонкостенные короба. Поперечное сечение одной составлено из двух круговых дуг, вторая – эллиптическая. Оболочки нагружены внутренним газовым давлением р. В среднем по длине сечения коробов двумя плоскостями на расстоянии dl между ними выделяется элемент оболочки, у которого в сечениях, параллельных осям X и Y, рассматривается отношение теоретических значений внутренних сил к внешней силе. Расчеты показывают, что равновесие сил сохраняется только для случая выделения элемента, представляющего собой часть окружности. Во всех остальных случаях равновесие сил нарушается. Полученные результаты приводят к следующим выводам:

главные радиусы кривизны оболочки не являются физическим параметром, определяющим величину внутренних сил;

постулируемое современной теорией оболочек положение об отсутствии у симметричных оболочек, нагруженных нормальным, равномерно распределенным поверхностным нагружением, моментов и нормальных поверхности сил не соответствует их действительному напряженному состоянию.

Большая потребность промышленности и науки в универсальных, быстрых и удобных средствах реализации широкого спектра расчетов явилась причиной создания большого количества автоматизированных программных продуктов инженерного анализа. В настоящее время прикладные программы, использующие метод конечных элементов (МКЭ), практически стали мировым стандартом выполнения инженерного анализа.

В основе метода конечных элементов лежит вариационный интегральный принцип Лагранжа, являющийся одним из фундаментальных принципов механики. Метод конечных элементов предусматривает разделение анализируемой системы на отдельные элементы конечных размеров, неразрывно связанных между собой в узловых точках, для которых должен быть известен характер соотношения между перемещениями и реакциями в узлах. Связь между узловыми силами и перемещениями устанавливается матрицей жесткости, которая является интегральной характеристикой как физических свойств материала и геометрии элемента, так и геометрических свойств сетки элементов, аппроксимирующей систему. В каждом случае матрица жесткости уникальна и определяет соответствие результатов расчетов исходной задаче. Результат расчета напряженного состояния системы может быть получен при любой матрице жесткости, но насколько он будет соответствовать исходной задаче, проверить можно лишь с помощью его анализа.

Проверка соответствия решений программными средствами инженерного анализа проводилась на простых задачах теории оболочек, имеющих аналитическое решение. Расчеты задач выполнялись разработчиками программных средств, их дилерами или профессиональными пользователями. Проверка результатов работы программных средств осуществлялась их сопоставлением с результатами аналитического решения и проверкой сохранения равновесия сил, действующих в различных сечениях оболочек. Проведенный анализ показал, что ни одна из программ инженерного анализа, имеющихся сейчас на рынке, не дали результатов, соответствующих исходной задаче.

Причем отличались не только локальные значения сил, но и направления их действия и характер их распределения по сечениям. Результаты проверки работы программных средств инженерного анализа свидетельствуют о необходимости четких указаний в документации к ним о классе решаемых задач и обязательной сертификации программ по результатам их работы. Аналитические результаты во всех случаях показали полное соответствие значений внешних и внутренних сил, содержащих 10-12 значащих цифр, при минимальном значении потенциальной энергии всей системы.

Аналитическое решение задач теории оболочек выполнялось по новой технологии, разработанной в Украинском государственном университете пищевых технологий. Высокая точность результатов расчета напряженного состояния оболочечных систем, возможность анализа упругих систем и систем, не обладающих упругими свойствами, представляют интерес для ее использования при исследовании физического состояния земной коры, атмосферы и гидросферы, выявления условий возникновения катастрофических тектонических, атмосферных и гидросферных явлений и создания на этой основе прогнозирующих геоинформационных технологий. Предлагается совместное проведение работ в области исследования Земли как единой системы.

УДК 622.628.

О ВЫБОРЕ ТИПА ПЕРЕДАЧИ ШАХТНОГО ЛОКОМОТИВА С ДИЗЕЛЬНЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ

Таран И.А., Ширин Л.Н., Национальный горный университет, Днепропетровск Факторами, ограничивающими область применения в шахтных условиях электровозной откатки, являются взрывоопасность и газообильность горных выработок. Технико-экономические показатели работы шахтных локомотивов не удовлетворяют постоянно возрастающих требований угольной промышленности. Решение этого вопроса за рубежом связано с созданием шахтных локомотивов с дизельным двигателем. Создание отечественных дизелевозов в Украине длительный период сдерживалось трудностями очистки и охлаждения выхлопных газов. В настоящее время эта проблема не является сдерживающим фактором, а позитивный мировой опыт свидетельствует, что при использовании дизелевозов откатка одного тонно-километра стоит в 1,5 раза ниже, чем при использовании аккумуляторных электровозов. В отличие от аккумуляторного электровоза локомотив с дизельным двигателем является автономным. При сгорании топлива в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания химическая энергия топлива превращается в механическую работу на коленчатом валу. В свою очередь с вала двигателя энергия через специальную передачу передается к движущим колесным парам, где преобразуется в силу тяги. Данная работа посвящена рассмотрению и анализу различных типов силовых передач, возможных для применения в указанном локомотиве. Подробная классификация всех предложенных систем передач в литературе отсутствует. Основными видами передач, наиболее часто используемыми в практике машиностроения, являются: 1) механическая передача, в которой энергия от входного вала к выходному передается через валы, зубчатые колеса и муфты трения чисто механическим путем, для изменения передаточного отношения передачи включаются зубчатые пары с различным числом зубьев; 2) гидравлическая (гидростатическая) передача, в которой, кроме зубчатых колес и валов, имеются насосы, приводимые от вала дизеля, и гидравлические двигатели, соединенные с движущими колесами, величины крутящего момента и угловой скорости преобразуются, и передаточные отношения изменяются или в гидроэлементе, или переключением зубчатых пар, или сочетанием указанных способов; 3) электрическая передача включающая в себя генератор, приводимый дизелем, и тяговые электродвигатели, соединенные с движущими колесами, механическая энергия двигателя полностью преобразуется в электрическую в генераторе и затем электродвигателями вновь преобразуется в механическую. Преобразование момента и скорости осуществляется в электропередаче плавно или ступенями, в зависимости от типа электродвигателя и способа управления ими.

В 1969 г. и повторно в 1978 г. Дружковский машиностроительный завод (ДМЗ) изготавливал опытные образцы дизелевозов Д8-900 и 2Д8-750 оборудованные механической системой передач, и дизелевоз Д8-900 на котором применена гидростатическая система передач. Выполненный нами сравнительный анализ этих передач свидетельствует, что по сравнению с механической гидравлическая передача обладает следующими преимуществами: а) обеспечивается плавное регулирование скорости дизелевоза от нуля до максимума за счет производительности гидронасоса; б) упрощается управление локомотивом; в) исключается необходимость оборудования локомотива дополнительными тормозными средствами, так как торможение локомотива может быть выполнено при помощи гидромоторов; г) облегчается конструктивное решение, так как между насосом и гидродвигателями осуществляется гибкая связь, что позволяет рассматривать секционную схему построения дизелевоза.

Проведённые нами исследования позволяют утверждать, что однозначно рекомендовать гидравлическую передачу в качестве основной для применения на дизелевозах преждевременно. Необходимо разработать обобщенную динамическую модель движения дизелевоза оборудованного различными передачами для определения механических и энергетических показателей, которые и послужат основаниями для выбора типа передачи. Этому посвящены совместные исследования НГУ и ДМЗ.

УДК 622.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ РЕЛЬСОВОГО ТОРМОЗА

ШАХТНЫХ ЛОКОМОТИВОВ

Новицкий А.В., Национальный горный университет, Днепропетровск Основным видом вспомогательного транспорта на шахтах в настоящее время является локомотивная откатка. Особенностями её эксплуатации являются малые длины откатки, наличие знакопеременных уклонов рельсового пути в грузовом направлении, низкие значения коэффициента сцепления колес с рельсами. Производительность локомотивного транспорта пропорциональна P P вается уклоном рельсового пути. При налиРис.1 Магниторельсовая система нагружения букс чии уклонов рельсового пути в грузовом направлении вес состава ограничивается эффективностью тормозной системы.

Существующие тормозные средства сконцентрированы непосредственно на локомотиве, а реализуемая тормозная сила ограничивается предельной силой сцепления.

Одним из перспективных направлений повышения тормозных качеств локомотивов является применение совместно с колесно-колодочным тормозом рельсового магнитного. Рельсовый тормоз реализует тормозную силу при непосредственном взаимодействии с рельсом, минуя колеса локомотива. Эффективность магниторельсовой системы пропорциональна силе магнитного притяжения, не зависит от массы транспортного средства и уклона пути. Повысить надежность магниторельсовых систем позволяет использование в качестве источников магнитного потока постоянных магнитов. Одним из вариантов применения рельсовых магнитов на локомотивах является использование их для дополнительного нагружения осей магнитной силой (рис. 1). Конструкция позволяет повысить эффективность колесно-колодочного тормоза и одновременно устойчивость экипажа при движении.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является кинематическая связь ведущего звена подъёмного механизма с рельсовым магнитом для восприятия его тормозной силы, которая затем трансформируется подъемным механизмом в подъёмную силу и прикладывается к магниту по вертикали. Подъёмное усилие пропорционально мгновенной силе притяжения магнита к рельсу, но не превышает его. При прохождении электровозом неровностей пути, рельсовых стыков, загрязненных участков происходит образование углового зазора в зоне контакта магнита и рельса, что вызывает увеличение сопротивления магнитной цепи за счет возникновения воздушного зазора и ведет к ослаблению или разрыву силового взаимодействия между экипажем и рельсом.

Разработаны и исследованы конструкции рельсовых тормозов, допускающие относительные продольные перемещения секций тормоза при изменении расстояния от поверхности рельса до опорной балки, но отсутствуют детальные математические модели, позволяющие дать качественную и количественную оценку процессов трения секций тормоза о рельс, разгрузки рельсового тормоза подъемным механизмом, увеличения нагрузки на ось.

Дальнейшее совершенствование указанных конструкций рельсовых магнитов возможно на основе теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия секций тормоза между собой и рельсом в реальном режиме работы.

УДК 669.018.

НОВЫЕ МЕЛКОДИСПЕРСНЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ WC—Ni—Co

Савченко Ю.В., Национальный горный университет, Днепропетровск Материаловедческие исследования сплавов карбида вольфрама с кобальтом, никелем и железом проводятся с 1926 г., когда появился этот класс материалов. Наиболее удачным оказалось применение кобальта как связующей фазы. Поэтому кобальтовой связке посвящено наибольшее количество работ по твердым сплавам.

Добыча полезных ископаемых и образующиеся при этом отходы являются одним из главных источников загрязнения окружающей среды.

Наиболее крупный источник вторичного вольфрама – твердосплавное производство, на долю которого приходится более половины потребляемого вольфрама.

Вольфрам, кобальт и никель, основные компоненты для производства твёрдых сплавов – остродефицитные металлы.

Разработана промышленная высокоэффективная технология производства режущего, разрушающего и формообразующего инструмента из вольфрамокобальтовых и вольфрамоникелевых сплавов путём прямой регенерации вторичного сырья без использования термохимических и металлургических методов.

Новая технология объединяет технологические потоки утилизации твердосплавного лома, изготовление реакционных ампул, приготовление взрывчатой смеси и зарядов ВВ, регенерацию, классификацию, тонкий помол и спекание, реализация которых и обеспечивает получение готовой продукции.

Повышенный интерес в последнее время вызывают новые разработанные на основе описанной выше технологии твердые сплавы системы карбид вольфрама—никель—кобальт. Это связано с необходимостью получения новых механических свойств и замены постоянно дорожающего кобальта более дешевым и менее дефицитным никелем.

В таблице приведены физико-механические свойства нового сплава, полученного переработкой отходов конверсионного лома из сплава WC+Ni.

Модифицированный WC+Ni+Со Сплав двухфазный, пористость по объему составляет 0,1 %, размер пор до 20 мкм, фаза типа отсутствует, связка распределена равномерно, толщина прослойки 0,5-1,5 мкм, зернистость равномерная 1-3 мкм, встречаются зёрна до 15 мкм Высокая эффективность новых твёрдых сплавов подтверждена промышленными испытаниями твёрдосплавных пластин и зубков для резцов ЗР4-80С и РКС-1С исполнительных шнековых органов угольных и проходческих комбайнов для выемки угля на шахтах Западного и Центрального Донбасса.

Экспериментальные резцы имели преимущества по сравнению с применяемыми, так как не было замечено выкрашивания и отрывов твёрдосплавной режущей пластины от державки, расход экспериментальных резцов на 50 % меньше, чем традиционных. Это связано с отсутствием выкрашивания режущих пластин, режущие пластины изнашивались одновременно с державкой.

Таким образом, показана принципиальная возможность использования ударно-волновой обработки как фактора, стимулирующего процессы разрушения порошковых изделий любой конфигурации, с целью получения высококачественного первичного материала для дальнейшей формовки и спекания при производстве инструмента различного назначения из высококачественного конверсионного лома для народного хозяйства.

Разрабатываемые твердые сплавы системы карбид вольфрама—никель—кобальт с различным содержанием компонентов по сравнению с традиционно применяемыми вольфрамокобальтовыми сплавами при наличии одинакового процента связки обладают повышенной твёрдостью и пределом прочности при изгибе, а благодаря этому – повышенной износостойкостью.

НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА VISUALNASTRAN 4D

ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАБОТЫ И ПРОЧНОСТНЫХ

РАСЧЕТОВ В УГОЛЬНОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

В докладе изложены следующие вопросы:

1 Краткое изложение возможностей программно-аппаратного комплекса visualNastran 4D с демонстрацией некоторых примеров.

2 Применение программно-аппаратного комплекса visualNastran 4D для расчета элементов горных машин:

2.1 Прочностной расчет методом конечных элементов частей гидростойки крепи (корпуса гидроцилиндра и плунжера).

2.2 Прочностной расчет методом конечных элементов стрелы манипулятора бурильной установки для анкерного крепления УАК1.

2.3 Прочностной расчет методом конечных элементов вентиляторного колеса вентилятора главного проветривания ВЦ-5. Особенностью примера является то, что аналогичный расчет невозможно провести другими известными методами расчета. Правильность и точность расчета подтверждены опытом.

2.4 Прочностной расчет методом конечных элементов вентиляторного колеса вентилятора местного проветривания ВЦ-13.

2.5 Анализ погрузочной способности питателя проходческого комбайна КПА с перебором различных вариантов погрузочных элементов и скоростей. В результате анализа были подобраны оптимальные параметры питателя проходческого комбайна (форма погрузочных звезд и скорость вращения).

2.6 Прочностной расчет траков цепи проходческого комбайна КПД.

2.7 Расчет собственных частот и колебаний шахтной вагонетки ВЛГ с применением двух типов подвески. В результате моделирования стало видно, что применение таких двух типов подвесок шасси вагонетки дает практически одинаковый результат (частоты колебания корпуса).

2.8 Кинематический и силовой анализ бесцепной системы подачи (цевочного зацепления) очистного комбайна с применением различных вариантов движителей (звезд и рейки) с определением скорости комбайна. В результате анализа был определен оптимальный вариант движителя, удовлетворяющий конструктивным требованиям.

2.9 Кинематический анализ редуктора исполнительного органа проходческого комбайна КПА с определением скоростей и моментов.

УДК 621.981.

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА УСИЛИЙ И КОНФИГУРАЦИИ

РОЛИКОВ ДОГИБОЧНОЙ МАШИНЫ

Сторожев В.И., Кононов Ю.Н., Щепин Н.Н., Донецкий национальный университет, Донецк Плескач Б.В., АО Новокраматорский машиностроительный завод, Краматорск Современное машиностроение характеризуется стремлением выполнять изделия из меньшего количества деталей, хотя бы более крупных по размерам, так как благодаря этому сокращается количество стыков, уменьшается трудоемкость изготовления изделия повышается его эксплуатационная надежность и сокращаются непроизводительные расходы металла в стружку. Успехи в развитии сварки и физических методов контроля сварных соединений обеспечили возможность изготовления с применением гибочных и правильных работ высококачественных деталей из листовых заготовок толщиной до 32 мм. В настоящее время гибка и правка широко применяется при массовом производстве одношовных сварных труб большого диаметра для газо- и нефтепроводов [1].

Представлены результаты разработки и исследования математической модели расчета усилий и конфигурации роликов догибочной машины, которая является дальнейшим развитием работ, проводимых АО НКМЗ по конструированию и изготовлению оборудования для производства труб большого диаметра на Харцызском трубном заводе (ОАО “ХТЗ”).

В последнее время на ОАО “ХТЗ” применяется высоко эффективная технология изготовления одношовных труб большого и среднего диаметра, в процессе которой листовая заготовка проходит цикл прокатки для получения овальной заготовки, имеющей непрокатанные концевые участки, и прокатка краев заготовки на догибочной машине.

В рамках представленной работы на основе конечно-элементного анализа разработана математическая модель по расчету напряженно-деформированного состояния (НДС) овальной трубной заготовки при ее прохождении через догибочную машину и расчету усилий и конфигурации роликов догибочной машины.

При построении математической модели сделаны следующие предположения:

а) верхний и нижний ролики считаются абсолютно жесткими;

б) задача по расчет НДС овальной трубной заготовки рассматривается в динамической плоской постановке;

в) используется модель пластического деформирования с трансляционным упрочнением;

г) при помощи подвижного клина задается предварительное напряженное состояние овальной трубной заготовки;

С использованием конечно-элементного пакета Ansys/LS-DYNA [2] разработан программный комплекс на языке APDL для проведения расчетов НДС овальной трубной заготовки, определения усилий на роликах и расчета конфигурации роликов.

Проведенные численные исследования зависимости геометрических параметров и усилий на роликах от толщины и физико-механических свойств трубной заготовки позволили определить задаваемые усилия на ролики и конфигурацию роликов догибочной машины для одношовных труб диаметром 711 – 1422 мм.

Библиографические ссылки.

1. Мошнин Е.Н. Гибка и правка на ротационных машинах.– Технология и оборудование.– М.:

Машиностроение, 1967.

2. ANSYS. Basic Analysis Procedure Guide. Rel. 5.3.– ANSYS Inr.– Houston, 1994.

УДК 539.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕЛ

В ПРОЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Сясев А.В., Днепропетровский национальный университет, Днепропетровск В последнее время методы теории упругости и теории теплопроводности широко используются при моделировании различных технологических процессов в металлургии. В предыдущих работах предложен приближенный аналитический метод и алгоритм решения задач термовязкоупругости для растущих (с подвижной границей) тел с учетом фазового перехода при наличии теплообмена с окружающей средой. Предложенный метод позволяет учитывать связанность механических и температурных полей в процессе кристаллизации и их влияние на параметры фазового перехода, а также определять закон движения фронта кристаллизации и термомеханическое состояние в теле.

Он дает возможность построения адекватных моделей современных технологических процессов в областях, связанных с обработкой металлов давлением в литейно-прокатных комплексах, производством труб, изготовлением деталей и конструкций из композитных и полимерных материалов методами наращивания.

Приведены и проанализированы результаты решения конкретных задач, которые получены с помощью разработанного метода: кристаллизация стержня с теплоизолированной боковой поверхностью; задача о наращивании стержня при тепловом взаимодействии с окружающей средой с учетом фазового перехода; формирование напряженно-деформированного состояния растущего цилиндра при наличии фазового перехода с учетом теплового взаимодействия с окружающей средой. Изучено влияние изменения во времени температуры поверхности стержня и длины стержня на закон движения границы раздела фаз, получен график закона движения фронта кристаллизации растущего стержня при различных значениях коэффициента теплоотдачи, исследована зависимость влияние условий теплообмена с окружающей средой на процесс кристаллизации в стержне;

распределение во времени напряженно-деформированного состояния растущего цилиндра.

Работоспособность алгоритма подтверждается сравнением полученных результатов с данными, известными из литературы. Анализ полученных результатов показывает, что изменение условий теплообмена с окружающей средой и геометрических размеров оказывают определяющее влияние на процесс кристаллизации, а следовательно и на температурные и механические поля.

УДК 622.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЕ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

НА КАРЬЕРАХ

Глушко А.И., Национальный горный университет, Днепропетровск Эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) относятся к классу водосодержащих взрывчатых веществ (ВВВ) и являются перспективными ВВ, т. к. обладают рядом преимуществ перед тротилосодержащими гранулированными ВВ. К достоинствам ЭВВ относят: полноту завершения химической реакций, водоустойчивость, безопасность при применении, обеспечиваемая за счёт низкой чувствительности к взрывному импульсу ЭВВ и компонентов входящих в его состав. Применяемое в Украине ЭВВ типа украинит обладает такими свойствами. Одним из недостатков некоторых ЭВВ является их низкая чувствительность к взрывному импульсу, в результате необходим боевик большой мощности для инициирования заряда.

Основными характеристиками взрывчатых веществ является: теплота взрыва, объем газов, кислородный баланс реакций. Продукты взрыва эмульсионных ВВ обычно не содержат вредных газов (окисей азота или угарный, сажу), образование вредных газов обусловлено наличием химических компонентов в горной породе и их образованием при детонации заряда. В эмульсионных ВВ возможно изменение их характеристик за счет изменения компонентного состава.

Применение современных ЭВВ возможно в любых горно-геологических условия. Эффективное применение ЭВВ возможно при высокой степени механизации процесса заряжания скважинных зарядов и с учетом горнотехнических факторов. При заряжании скважин ЭВВ, можно формировать заряд с различными взрывными характеристиками. Приготовление ЭВВ с различными характеристиками осуществляется на доставочнозарядной машине типа Акватол. В сложных горногеологических условиях, когда необходимо формировать рассредоточенный заряд, возникают сложности при заряжании, обуславливаемые текучестью ЭВВ.

Основными потребителями ВВ на открытых горных работах в Украине являются предприятия железорудной и нерудной промышленности. Для нерудной промышленности характерно рассредоточенность предприятий, на которых выполняются взрывные работы (ВР) и небольшие объемы производства ВР, т.е. необходимо доставлять промышленные ВВ на большие расстояния. В железорудной промышленности, где высокая концентрация горных работ, расстояния доставки не столь значительны, но объемы взрывных работ большие и необходимо в короткий срок завести ВВ на взрываемый блок. Учитывая данные особенности выполнения ВР, необходимо выбрать место и способ приготовления ЭВВ, а критерием является безопасность выполнения, минимальные финансовые затраты.

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРНОЙ МАССЫ НА

ОСНОВЕ ПРОЦЕССА СЕГРЕГАЦИИ

Институт геотехнической механики НАН Украины, Днепропетровск При воздействии на сыпучую горную массу вибрацией, импульсами, а также при сдвиге происходит сегрегация: тяжелые и мелкие частицы мигрируют вниз, а легкие и крупные – вверх. В таких технологических операциях, как транспортирование, измельчение, смешение, дозирование.

подобное расслоение сыпучей горной массы снижает эффективность работы оборудования. При грохочении сегрегация – полезное явление, ибо благодаря ей мелкие частицы перемещаются по толщине слоя и вступают в контакт с ситом, где происходит просеивание.

Учитывая распространенность и существенное влияние этого явления на ход многих технологических процессов, связанных с переработкой сыпучей горной массы, в ИГТМ НАН Украины разработана его математическая модель.

Вероятностная природа сегрегации моделируется марковской неоднородной цепью, учитывающей изменения грансостава и высоты слоя сыпучей горной массы.

Проведенные исследования показали, что за счет рациональной организации процесса сегрегации удается выполнить достаточно эффективное разделение сыпучей горной массы, на основе которого возможен выход из технологического процесса потока крупных частиц. Иными словами, за счет сегрегации достигается предварительная подготовка сыпучей горной массы перед поступлением в рабочую зону машины, что повышает эффективность и производительность ряда обогатительных машин.

Этот способ, например, реализуется с помощью сегрегатора-питателя. На сыпучую горную массу оказывают вибрационное действие, которое вызывает расслоение. Из верхней части сегрегатора-питателя удаляются крупные частицы, а мелкие, сосредоточенные в нижней части, подают на грохот, мельницу и т.п. В результате обеспечивается снижение нагрузки на машину, а также уменьшаются энергозатраты на переработку сыпучей горной массы.

В качестве сегрегатора может быть использован неподвижный наклонный лоток, в котором достигается быстрое гравитационное перемещение горной массы, а также ленточный конвейер.

В заключение приведем пример вывода крупных частиц непосредственно из рабочей зоны машины. При анализе вибрационного процесса грохочения выявлено, что крупные частицы, скопившиеся в верхней части слоя сыпучей горной массы, находящейся на сите (в рабочей зоне машины), целесообразно отбирать, а не продолжать транспортировать по ситу. Это снижает нагрузку на грохот. А также повышает вероятность просеивания мелких частиц, особенно на конечной стадии грохочения, когда высота слоя значительно уменьшается. С учетом этого процесса целесообразно использовать грохоты-питатели или грохоты с промежуточным отбором верхнего слоя.

УДК 622.625.

ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СИСТЕМЕ

ПОДВЕШИВАНИЯ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ШАХТНОГО РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА

Национальный горный университет, Днепропетровск Одним из путей повышения технико-экономических показателей локомотивной откатки является совершенствование конструкции шахтного рельсового транспорта.

Снижение динамических нагрузок, возникающих в элементах шахтного рельсового транспорта при эксплуатации, является основным направлением по увеличению их срока службы, а, следовательно, и технико-экономических показателей локомотивной откатки.

Причинами возникновения динамических нагрузок на узлы и детали шахтного рельсового транспорта и нарушения устойчивого движения по рельсовым путям являются: зазоры между концами рельсов; превышение и смещение концов рельсов на стыках и других неровностях рельсового пути; неровности на ободе катания колеса; несовпадение центра шейки оси колесной пары с центром обода катания колеса и др. При работе в таких условиях шахтный рельсовый транспорт в целом и его элементы испытывают следующие виды динамических нагрузок по направлению:

подпрыгивание, боковая качка, продольный сдвиг, виляние, галопирование. Эти нагрузки воспринимаются через колеса и элементы подвески.

Возникновение при движении значительных по величине нагрузок снижает срок службы рельсового транспорта и увеличивает шум, а направление этих нагрузок носит стохастический характер.

Основным решением гашения энергии удара (кинетической энергии, динамических нагрузок) является применение различных амортизирующих приспособлений.

В шахтном локомотивном транспорте нашли применение резиновые амортизаторы. В условиях резкого приложения динамических нагрузок, применение резиновых амортизаторов выгодно отличается от листовых рессор, пружин и фрикционных амортизаторов надежностью и плавностью работы, меньшими размерами, простотой конструкции и меньшей стоимостью. Резиновые амортизаторы более компактны, т.е. имеют меньшие размеры и большую энергоемкость, их конструкция проще и возможно получение более жестких характеристик с незначительным изменением размеров упругого элемента. Авторами предложены конструкции упругого буксового узла и составного упругого колеса.

Упругий буксовый узел улучшает динамику локомотива за счет демпфирования колебаний на границе подрессоренной и неподрессоренной частей тягового агрегата. Применение упругого буксового узла позволяет снизить динамические нагрузки в узлах привода ходовой части на 60%, уменьшить износ бандажей колесных пар на 37%.

Ударные нагрузки на ходовую часть шахтного рельсового транспорта передаются через колеса на подшипники, ось и далее на раму и воспринимаются телами упругими телами после того, когда они пройдут через все элементы колесной пары. Таким образом, имеет значение, где будут размещены детали, на которые необходимо оказать благоприятное влияние амортизации от ударной нагрузки, между местом приложения удара и этими деталями. Работа предлагаемого колеса основано на принципе внутриколесного подрессоривания. Необрессоренным остается только обод колеса.

Составное упругое колесо представляет собой колесо шахтного рельсового транспортного средства состоящее из обода, ступицы и расположенного между ними упругого элемента. Причем ступица размещена в ободе с зазором, который позволяет ободу поворачиваться относительно вертикальной оси на определенный угол. При движении шахтного рельсового транспортного средства по криволинейным участкам рельсового пути вследствие давления рельса на реборду появляется горизонтальная сила, от действия которой поворачивается обод в ступице тем самым, уменьшая угол набегания Применение составных упругих колес позволило снизить динамическую нагруженность ходовой части в 1.5 раза, уменьшить износ реборд колёсных пар в 1,6 раза, снизить количество сходов в 2,5 раза, повысить долговечность деталей и узлов в 2 раза в сравнении с локомотивами с жесткими колесами.

УДК 629.46.015:629.4.

ЗАВИСИМОСТЬ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ПОРОЖНИХ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ ОТ

ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ

Мямлин С.В., Днепропетровский государственный технический университет Анализ случаев схода грузовых вагонов при следовании их в поездах свидетельствует о том, что значительная часть сошедших вагонов порожние. Принято считать, что наиболее неблагоприятный режим эксплуатации вагонов – груженый, так как при этом выше динамическая нагруженность вагона и пути. Поэтому основное внимание уделялось именно груженому режиму, но для полноты информации о динамических качествах грузовых вагонов необходим анализ динамической нагруженности вагонов в порожнем состоянии.

В настоящей работе приведены основные результаты теоретических исследований динамических показателей ряда порожних вагонов (полувагонов, хопперов, цистерн).

При выполнении расчетов учитывалось влияние на ходовые качества порожних грузовых вагонов изменения следующих параметров: коэффициента относительного трения в рессорном подвешивании ; момента сил трения в пятнике Мтр; состояния профиля колеса (изношенный, неизношенный); величины зазоров в скользунах.

Изменение коэффициента относительного трения в рессорном подвешивании в ту или в другую сторону от расчетного значения (7,2%) для всех рассмотренных вагонов приводит к увеличению коэффициентов вертикальной динамики на 10...20% ( = 3,6%), 40...80% ( = 7,2%), 70…80% ( = 100%), что существенно ухудшает ходовые качества порожних грузовых вагонов.

При отсутствии сухого трения в пятнике (Мтр = 0) по сравнению со случаем, когда Мтр = кН·м, при прочих равных условиях, максимальные коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики увеличиваются на 8...14%, а максимальные коэффициенты запаса устойчивости от вкатывания колеса на головку рельса уменьшаются на 6...14%, что хорошо согласуется с результатами эксперимента.

Расчеты показали, что форма профиля колеса существенно влияет на ходовые качества порожних полувагона, хоппера и цистерны. При изношенном профиле колеса резко возрастают рамные силы. Так, в случае, когда профиль колеса изношенный, = 7,2% и скорость движения 70 км/ч, максимальные коэффициенты вертикальной динамики увеличиваются на 10%, а максимальные коэффициенты горизонтальной динамики увеличиваются на 25...60% по сравнению со случаем, когда профиль колеса неизношенный.

Проведенные расчеты показали, что наличие зазоров в скользунах мало влияет на ходовые качества порожних грузовых вагонов. Однако в случае, когда закрывается зазор в одном из скользунов, максимальные коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики увеличиваются на 10...15%.

Обобщив результаты расчетов, можно сделать вывод о том, что ходовые качества порожних грузовых вагонов существенно зависят от величины коэффициента относительного трения в рессорном подвешивании, момента сил трения в пятнике, состояния профиля колеса. Поэтому за этими параметрами необходим периодический технический контроль.

УДК 531.391:621.86.

К ВОПРОСУ О ДИНАМИКЕ ГИБКИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

ГРУЗОТРАНСПОРТИРУЮЩИХ УСТАНОВОК

С ПОДВИЖНОЙ ИНЕРЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ

Каряченко Н.В., Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Во многих областях современной техники широко применяются грузотранспортирующие установки, предназначенные для транспортировки штучных грузов, дискретно закрепленных на гибком тяговом органе, выполненном в виде одного или нескольких параллельных канатов, цепей, лент, расположенных горизонтально, вертикально или наклонно. К ним относятся как устройства непрерывного действия, так и циклического действия, такие как подвесные канатные дороги, установки вертикального подъема, установки, применяемые при наклонном подъеме в карьерах, элеваторы люлечного и полочного типов и др.

Общей характерной особенностью является то, что в них достаточно протяженные, прямолинейно ориентированные участки гибкого тягового органа, с закрепленными на нем несколькими штучными грузами, опираются в поперечном направлении на дискретно расположенные промежуточные опоры. Во время работы установок на участках между опорами одновременно может находиться от одного до четырех-шести и более движущихся сосредоточенных грузов, совершающих продольные и поперечные колебания вместе с тяговым органом.

Математическая модель, описывающая движение рабочих органов таких установок, аналогична математической модели, описывающей продольные и поперечные колебания канатов грузотранспортирующих канатных устройств, несущих подвижную распределенную и дискретную инерционную нагрузку.

В настоящее время канаты, тросы, кабельтросы, кабели и другие одномерные объекты при расчетах моделируются гибкой упругой нитью, которые часто работают в условиях рывков, вибраций, различного рода циклических нагружений, что, естественно, сказывается на их прочности и должно учитываться при разработке и проектировании этих объектов. Это обстоятельство, в свою очередь, требует постановки и решения новых задач, относящихся к динамике гибких конструкций.

В большинстве работ, посвященных данной проблеме исследование динамических процессов в гибких рабочих органах строится на основании представления решений разрешающих уравнений в виде одной группы стоячих волн. Такое представление решения не позволяет описать полную динамическую картину поперечных и продольных колебаний гибких рабочих органов на всем диапазоне изменения скоростей их движения, связанную с двухволновым характером процессов, происходящих в таких установках. Если при малых скоростях движения результаты, полученные при одноволновом представлении решения пригодны к решению технических задач, то с увеличением скорости грузовых потоков, исследования, проведенные на основании такого представления, приводят к значительным, как качественным, так и количественным погрешностям.

Поэтому для исследования продольных и поперечных колебаний гибких тяговых органов грузотранспортирующих устройств с подвижной массовой нагрузкой необходимы методы решения систем разрешающих уравнений, позволяющие более точно описать динамические процессы, происходящие в них.

Исследованию таких систем в настоящее время уделяется большое внимание в связи с ростом скоростей движения перемещаемых грузов. При их расчете и конструировании важную роль играет правильный и достаточно полный учет усилий, связанных с динамическими процессами.

Двухволновое представление решения разрешающих уравнений, описывающих движение систем, несущих подвижную инерционную нагрузку, дает возможность провести более полное исследование поведения рассматриваемых систем и выявить новые качественные и количественные закономерности протекания динамических процессов, происходящих в них. Однако в работах, изучающих этим методом динамические процессы, рассматривается только равномерно распределенная подвижная массовая нагрузка, в то время как, наличие в ней сосредоточенных грузов, их количество, различия по массе и расположению оказывают значительное влияние во время движения системы на частоту колебаний, критические скорости, изменение форм колебаний, поведение в закритической области.

В работе [1] построено численное решение задачи о поперечных колебаниях движущихся гибких рабочих органов установок, транспортирующих сосредоточенные грузы. При представлении решения дифференциального уравнения движения в виде суммы двух групп стоячих волн, описывающих собственные и "сопровождающие" колебания, получено характеристическое уравнения для определения частот, которое может быть решено численными методами. Кроме того, определены формы колебаний и вид решения. Однако численное решение не дает возможности получить аналитическое выражение для критической скорости и определить поведение системы в закритической области.

Проведем исследование дифференциального уравнения поперечных колебаний при осреднении коэффициентов в уравнении форм колебаний, что соответствует равномерному распределению массы сосредоточенных грузов по всей длине каната между двумя шкивами или промежуточными опорами.

При выводе уравнения движения одной из ветвей каната между двумя промежуточными опорами используем тот же подход, что и при выводе уравнений движения жидкости в весомом шланге, закрепленном по концам и имеющим длину l [2].

Проделав выкладки, аналогичные приведенным в работе [3], получим неоднородное дифференциальное уравнение поперечных колебаний одной из ветвей каната, решение которого состоит из суммы общего решения однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения.

Нахождение последнего не представляет сложности. Однородное уравнение имеет вид ( x x k ) функция Дирака; x k = x ko + vt координата к-того груза; x ko начальное положение к-того груза; M k масса к-того сосредоточенного груза; Т натяжение каната; l длина участка каната между опорами; w(x,t) поперечное отклонение каната, v скорость движения.

Построим общее решение уравнения (1) при граничных условиях, описывающих отсутствие поперечных перемещений в крайних точках рассматриваемого участка каната между опорами Решение однородного дифференциального уравнения второго порядка гиперболического типа со смешанной производной ищем в виде двухчленного представления [2] где (x ) и (x ) некоторые функции, описывающие формы колебаний.

Выполнив все необходимые вычисления, аналогичные вычислениям, проведенным в работе [1], получим уравнение для определения форм колебаний Обозначим коэффициенты уравнения (4) и осредним их по длине участка каната между опорами.

В результате имеем Подставив полученные выражения в уравнение (4), запишем Дифференциальное уравнение (5) по виду совпадает с уравнением (17.5) работы [2].

Построив решение уравнения (5) методом, приведенным в работе [2], после необходимых вычислений, окончательно получим выражение для n-ой частоты колебаний Критическая скорость получается из (6) при условии, что 1 = Под критической скоростью движения будем понимать скорость, определяющую зону устойчивости работы системы, выход за пределы которой приводит к резкому возрастанию динамических нагрузок и снижению работоспособности системы.

При скорости движения равной нулю и отсутствии грузов из выражения (6) следует что соответствует n-ой частоте колебаний весомого неподвижного каната длиной l.

Частное решение уравнения (1) будет Выражения, определяющие формы собственных n (x ) и "сопровождающих" n (x ) колебаний имеют следующий вид:

Полное решение дифференциального уравнения поперечных колебаний гибких рабочих органов, несущих подвижную распределенную и сосредоточенную инерционную нагрузку представляется в виде суперпозиции двух групп стоячих волн где a n и n постоянные, определяемые начальными условиями.

Полученные в работе формулы для определения частот, форм колебаний и критической скорости дают возможность в первом приближении определить качественную картину поведения колебаний гибких рабочих органов грузотранспортирующих установок такого типа, а при числе регулярно расположенных грузов между промежуточными опорами больше 4-х имеем хорошее количественное совпадение значений частот и вида форм колебаний с результатами, полученными на основании численного решения.

Библиографические ссылки Ропай В.А., Каряченко Н.В. Поперечные колебания одномерных гибких рабочих органов грузотранспортирующих устройств, несущих подвижную инерционную нагрузку // Науковий вісник НГАУ. 2000. № 6. С. 40-43.

2. Горошко О.А., Савин Г.Н. Введение в механику одномерных деформируемых тел переменной длины. К., 1971. 224 с.

3. Каряченко Н.В. Аналитическое решение дифференциального уравнения поперечных колебаний канатов с движущимися сосредоточенными грузами // Вибрации в технике и технологиях.

УДК 504.064.4:658.567.3:628.

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ ДОБАВОК

ИЗ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков Длительное время предприятия машиностроительного комплекса, цветной и черной металлургии Украины развивались без должного учета экологических последствий на окружающую природную среду. Несмотря на некоторые меры, принимаемые предприятиями по защите биосферы от воздействия токсичных веществ, экологическая обстановка в районах расположения этих предприятий остается крайне напряженной. Это связано с устаревшими технологическими процессами, износом основного оборудования, отсутствием или несовершенством процессов утилизации образующихся отходов. Данные промышленные комплексы являются градообразующими, что влечет за собой решение целого ряда проблем, таких как, обеспечение населения питьевой водой, захоронение и переработка бытовых и промышленных отходов, решение других экологических проблем.

Одной из таких проблем является утилизация твердых отходов – продуктов эрозии образующихся при электроэрозионной обработке материалов. Данный метод используется при обработке ответственных деталей сложной конфигурации, изготовленных из легированных сталей и сплавов цветных металлов, в частности никелевых. В состав продуктов эрозии входят также соединения хрома, вольфрама, молибдена, титана и др. Образующиеся в сравнительно небольшом количестве данные отходы накапливаются на территориях предприятий.

Отсутствие комплексной технологии их утилизации приводит к загрязнению окружающей природной среды. Основные составляющие отходов являются токсичными, что подтверждается значениями их предельно-допустимых концентраций (ПДК). Основным компонентом изучаемых отходов является никель. ПДК никеля и его оксида в воздухе составляет 0,001 мг/м3, в воде – 0, мг/л, в почве – 4 мг/кг [1]. Воздействие на живые организмы соединений, входящих в отходы, приводит к негативным последствиям. Соединения металлов, попадая в плодородные земли, нарушают взаимосвязь в трофических цепях и, таким образом, вызывают нежелательные изменения в них. Канцерогенное действие никеля связано с внедрением его в клетки, где он вызывает нарушения ферментных и обменных процессов. Никель, связываясь с РНК, вызывает нарушение структуры и функции нуклеиновых кислот [2]. Поэтому, накопленные в отвалах отходы представляют собой экологическую опасность.

Предприятия вынуждены производить оплату за загрязнение земельных ресурсов.

В Украине практически нет сырьевой базы многих цветных металлов, а отсутствие технологии утилизации приводит к безвозвратной потере ценных компонентов. Входящие в состав отходов металлы, такие как никель, хром, молибден, вольфрам, титан являются основными легирующими элементами в сталях и чугунах [3]. Известно, что наиболее эффективным методом комплексного улучшения эксплуатационных характеристик железоуглеродистых сплавов является легирование.

Это происходит за счет одновременного воздействия на внутреннее строение и свойства фаз. То есть, возможно без дополнительных капитальных затрат оказывать значительное воздействие на свойства железоуглеродистых сплавов.

Однако, данное направление сдерживается экономическими и ресурсными факторами. Использование данных отходов в качестве вторичного сырья имеет важное значение для дальнейшего развития народного хозяйства Украины, в частности, использование никельсодержащих отходов, полученных после электроэрозионной обработки деталей, в качестве легирующих добавок к чугунам и сталям является актуальной научно-технической проблемой.

На кафедре «Охрана труда и окружающей среды» совместно с кафедрой «Литейного производства» разработана технология получения комплексных легирующих добавок из отходов электроэрозионной обработки никелевых сплавов.

На первом этапе исследований изучались процессы, происходящие при электроэрозионной обработке. Удаление металла с обрабатываемой заготовки происходит под действием энергии импульса тока, которая выделяется в течение весьма короткого времени при высоких плотностях. В процессе обработки изменяется структура и свойства поверхностного слоя, происходит износ электрод - инструмента и разложение рабочей жидкости.

Материал с поверхности заготовки удаляется в твердой, жидкой и газообразной фазах. Образование оксидов происходит за счет взаимодействия кислорода среды, в которой происходит обработка, с поверхностью расплавленных отдельных более крупных или мелких частиц, которые выбрасываются с пораженной разрядом поверхности электрода. Возможная конденсация вещества из газообразного состояния, металлический пар и кислород, способствуют росту кристаллов оксидов на поверхности частицы в процессе ее кристаллизации.

Химический состав продуктов эрозии (таблица 1) выполнен с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора «СПРУТ».

Был выполнен также электронно-микроскопический и рентгенофазовый анализы продуктов эрозии [4], которые позволили установить, что в состав отходов входят твердые растворы металлов и их оксиды.

Основная задача переработки состоит в наиболее полном восстановлении продуктов эрозии до металлической основы. В соответствии с этим предложен высокотемпературный процесс восстановления.

Для определения направления и полноты протекания реакций использовалось изменение свободной энергии Гиббса [5].

Рассмотрены восстановительные процессы со следующими восстановителями: твердый углерод (С), оксид углерода (СО) и водород (Н2).

Расчет изменения свободной энергии Гиббса был произведен для оксидов наиболее вероятно образующихся при электроэрозионной обработке. Результаты исследований позволили сделать вывод о том, что лучшим восстановителем при температуре более 1000К является углерод.

В процессе восстановления образующаяся газовая фаза приводит к тому, что действительным восстановителем оксидов является не столько твердый углерод сколько оксид углерода (СО). Непрерывная регенерация оксида углерода приводит к тому, что в процессе участвуют два восстановителя.

Таким образом, для создания восстановительной среды использовался твердый углерод.

Температуры начала восстановления оксидов металлов углеродом рассчитаны по методике приведенной в работе [5]. Методика основана на положении металлов в ряду по химическому сродству к кислороду.

В работе [6] указывается, что подвижность частиц в кристаллической решетке оксидов металлов, согласно Г. Тамману, становится заметной при температурах, составляющих половину от температур плавления. Экспериментальные данные позволяют утверждать, что получение твердых продуктов восстановления с более или менее равновесной кристаллической структурой из оксидов металлов переменной валентности начинается около 1300К.

Одновременно с процессом восстановления оксидов происходит процесс сплавления твердых растворов металлов. Так как самое большое процентное содержание в отходах никеля (63%), то для достижения в процессе восстановления жидкой фазы выбирается температура 1773К.

Использовать для данного процесса более высокую температуру нецелесообразно, в связи со значительным увеличением энергетических затрат и возрастания летучести некоторых составляющих компонентов.

Для увеличения площади контакта составляющих компонентов с восстановителем, продукты эрозии были измельчены.

В качестве восстановителя использовался углерод в виде мелкоизмельченного электродного боя.

Процесс восстановления продуктов эрозии проводился в криптоловой печи в корундовых тиглях при температурах 1350, 1500оС в течении 30 - 120 минут с интервалом в 30 минут.

Толщина слоя продуктов эрозии была выбрана от 4 до 10мм.

При достижении в печи заданной температуры вводили тигель с шихтой и выдерживали требуемое время. После этого охлаждали на воздухе и отделяли металлическую основу от шлака вручную.

Для повышения точности и уменьшения объема экспериментальных исследований было применено математическое планирование эксперимента. Проведен дробный факторный эксперимент.

План модели описывался полиномами первого порядка. Линейная модель процесса восстановления в общем случае имеет вид:

y (х, а) =a0 + a1x1 + … + anxn, где у – выходная функция процесса восстановления;

ai - оценки коэффициентов модели;

хi – факторы, влияющие на процесс восстановления.

В рассматриваемом плане каждый фактор принимает значения только на двух уровнях, которые можно обозначить +1 и –1.

Множество точек, расположенных в n-мерном пространстве, с координатами +1 (+) или –1(-), называется полным факторным планом типа 2n. Число точек в этом плане N=2n.

С увеличением факторного пространства n растет число опытов N=2n полных факторных планов. Соответственно при больших значениях n эти планы оказываются практически неприемлемыми. Дробный факторный план (ДФП) отличается от полного факторного плана (ПФП) тем, что позволяет существенно сократить количество опытов. ДФП составляет часть ПФП 2n.

Дробный факторный эксперимент проведен по вышеуказанной методике. В качестве факторов выбраны: температура, время, количество восстановителя и толщина слоя.

Построение математической модели производилось методом наименьших квадратов.

В качестве независимых переменных выбраны: температура, оС (x1), количество восстановителя, % (x2), толщина слоя, мм (x3). Общий вид модели - линейный:

y =a0 + a1x1 + a2x2 + a3x3;

где ai - оценки коэффициентов модели, рассчитываемые на основании реализации плана дробного факторного эксперимента 23-1;

у - выход продукта реакции в течение времени, %.

Математическая модель позволила определить оптимальные условия получения восстановленной металлической основы. Такая основа представляет собой лигатуру, содержащую в основном Ni (54 - 64%), а также Cr (11 - 15%), Mo (3 - 7%), W (2 - 4%) и в малых количествах Co, Ti, Fe.

Данная лигатура может использоваться в качестве легирующей добавки к сталям и чугунам.

Авторами, в частности, было проведено полупромышленное испытание по применению полученной лигатуры при микролегировании серого чугуна [7].

В качестве базового чугуна выбран серый чугун с пластинчатым графитом. Данный выбор обусловлен тем, что отливки из серого чугуна с пластинчатым графитом составляют до 80% общего объема чугунного литья. Это один из наиболее распространенных литейных сплавов.

Но так как химический состав чугуна является факультативным и самостоятельно устанавливается заводом-изготовителем, то для исследования взят микролегированный чугун марки СЧ20.

В производственный ритм работы плавильно-заливочных участков литейных цехов технология микролегирования не вносит особых сложностей. Даже при использовании относительно тугоплавких металлов и сплавов, в качестве регуляторов структуры и свойств, процесс микролегирования сравнительно легко осуществляется непосредственно в ковше при практически неизменном составе исходного чугуна.

За счет введения небольших количеств (до 0,1%) некоторых элементов, в данном случае хром и никель, существенно изменяется структура и свойства чугуна.

Шихтовые материалы, применяемые при выплавке чугуна, подобраны таким образом, чтобы химический состав получаемого чугуна соответствовал рекомендуемому ГОСТом.

Правильный выбор шихтовых материалов, учитывающий такие факторы, как физикохимическое состояние, их качество, наличие аномальных первородных структур, элементов примесей и др., позволяет получить высококачественные марки чугуна.

В экспериментальной плавке микролегирование чугуна проводили с помощью полученной легирующей добавки. Это позволило произвести полную замену ферроникеля и частично - феррохрома.

Введение комплексной лигатуры привело к изменению формы графита: графит стал более тонкопластинчатым и более равномерно распределенным по металлической матрице. Длина пластин практически не изменилась. На металлическую матрицу введение комплексной присадки практически не сказалось.

После замены ферроникеля и частичной замены феррохрома на полученную лигатуру, при плавке чугуна марки СЧ20, был получен чугун со структурой подобной базовому чугуну с улучшенными механическими свойствами: предел прочности на растяжение и твердость увеличены на 12,5% на 5% соответственно.

Целесообразность утилизации указанных отходов и применение продуктов переработки в качестве легирующей добавки подтверждаются эколого-экономическими расчетами.

Переработка твердых отходов позволит исключить их складирование на территории предприятия и не производить возмещение ущерба за загрязнение земельных ресурсов.

Использование полученной комплексной присадки позволит снизить себестоимость чугуна на 8,2%.

Библиографические ссылки 1. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающую среду: Справочник / М.Т.Дмитриев, Н.И.Карнина, И.А.Пинигина – М.: Химия, 1983. – 338 с.

2. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров, врачей. Т. 3. Неорганические и элементарные соединения / Н.В.Лазарева и др. – Л.: Химия, 1974.– 608 с.

3. Экономное легирование стали/Ю.З.Бабаскин, С.Я.Шипицын, Е.Г.Афтандилянц – Киев: Наук.

думка, 1987.–188 с.

4. Демин Д.А., Горбенко В.В., Винник И.А. Оптимизация процесса восстановления продуктов эрозии, полученных после электроэрозионной обработки никелевых сплавов// Процессы литья.

.– 2001.–№ 3– С.85.

5. Ростовцев С.Т. Теория металлургических процессов. –М.: Металлургиздат, 1956. – 516 с.

6. Елютин В.П. Взаимодействие окислов металлов с углеродом. –М.: Металлургия, 1976. – 359 с.

7. Демин Д.А., Горбенко В.В., Винник И.А. Возможности замены ферросплавов применяемых для легирования чугуна, комплексной присадкой на основе никеля// Процессы литья. – 2002.– № 1.– С. 24-28.

УДК 37.013.

СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МОТИВЫ АДАПТАЦИИ ИНЖЕНЕРНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ К СОВРЕМЕННОСТИ

Алимов В.И., Матвеев Г.П., Кондрацкий В.Л., Алимова С.В., Донецкий национальный технический университет, Донецк Невостребованность современного специалиста с первично полученным образованием может поставить под сомнение целесообразность массового высшего образования. Альтернативными аргументами являются:

- первичную специальность можно адаптировать к текущей современности усовершенствованием знаний и переквалификацией;

- любое первичное образование – это способ занятости части общества;

- любое образование это повышение степени интеллекта индивидуума и общества;

- образование это гарант стабильности любой общности;

- образование это увеличение стартовых возможностей общности в будущее.

Это и оправдывает социально-психологические мотивы адаптации образования вообще, а более сжато – инженерного образования к современности, формируемой значительно большим количеством факторов. О том, что указанные побудительные мотивы движут переподготовкой, свидетельствуют данные о фактическом количестве слушателей института последипломного образования инженерно-педагогических работников АПНУ, представленные ректором института, заслуженным работником народного образования Украины, профессором Никулиной А.С. (рис. 1).

Из данных рис. 1 видно, что речь идет не о случайной группе специалистов, оказавшихся не у дел, а о массовом явлении их адаптации к современности, неизбежным процессом, обусловленным социально-психологическими причинами. Более того, стабилизационные процессы в душах и обществе способствуют интенсификации переподготовки, о чем свидетельствует явно позитивная тенденция нарастания количества слушателей, начиная с 1995-1996 годов, при этом меняется не только количественный и структурный состав слушателей, но и направления переподготовки. Так, увеличилось количество директоров, заместителей директоров, педагогов-организаторов, а среди направлений переподготовки на хозрасчетной основе основными являются «Психология. Практическая психология», «Социальная педагогика», «Охрана труда».

Каким же должен быть выпускник технического вуза с позитивной динамикой адаптации? С точки зрения психолога он, в принципе, может быть либо восходящим, либо нисходящим.

Вероятнее всего, руководство развитых стран очень хорошо представляет, что может совершить грамотный человек и что ему под силу. Речь идет, конечно, не об одном человеке, а о массовом специалисте. Ему нужно дать именно высшее образование. Так, по крайней мере, решили в стране восходящего солнца [1].

Несомненно, что в Японии произвели всестороннюю оценку и проверку принятых решений, прежде чем пошли на расширение сети учреждений образования, повышения их статуса соответствующего ассигнования.

Общеизвестен факт – в развитых странах мотивация для глубокого и серьезного образования вошла в гены. Никто и никого не заставляет повышать свой профессиональный уровень. Это понятная всем необходимость или неизбежность. Недостаточно грамотный специалист уступает место более подготовленному и никто этому помешать не может. Интересно отметить, что во всех развитых странах стала общепринятой концепция непрерывного образования в течение всей жизни, так как технологическая база изменяется несколько раз за время жизни одного поколения. К этому подталкивает объективная потребность и то обстоятельство, что в современном обществе происходит резкое (взрывообразное) увеличение потоков информации и повышение требований не только к системам информации, но и ко всем членам общества и, в первую очередь, к первичным носителям информации, включая преподавательский состав.

Под «высшим» везде в прогрессивном мире понимают одно и то же – серьезное образование, ну как бы, мягко говоря, без условных «троек». Приведем два примера.

В период второй мировой войны наша наука не уберегла 20 млн. человек; побежденные потеряли – 6 млн. Когда наши солдаты закрывали телами амбразуры дотов, немцы бомбили Англию «интеллектом» - Фау-1 и Фау-2, а американцы создавали новое вооружение. Пример можно считать не очень удачным, но давайте же посмотрим альбомы техники об оружии Победы !?