Машиностроение

Усовершенствовали лампу бегущей волны ученые из Белорусского государственного университета (патент Республики Беларусь на изобретение №15524, МПК (2006.01): H01J5/34; заявитель и патентообладатель: вышеотмеченное Учреждение образования). Изобретение относится к радиотехнике и электронике сверхвысоких и крайне высоких частот и может быть использовано в радиолокационной технике, системах радиосвязи и в устройствах СВЧ-нагрева.

Задачей, на решение которой были направлены усилия авторов, являлось повышение коэффициента полезного действия (КПД) лампы бегущей волны (ЛБВ). В лампе новой конструкции повышение КПД достигнуто «посредством корректировки замедления при постоянном шаге спирали за счет изменения поперечного сечения или диэлектрической проницаемости диэлектрических опор выходной секции».

В работе рассмотрены методы сварки аустенитных сталей типа 18-10. Предложен новый эффективный способ сварки с применением сжатой пламенной дуги в автоматическом режиме, позволяющий осуществлять сварку металла толщиной 5 мм за один проход.

Проведены исследования дефектов образующихся при сварке, анализ дефектов, причины образования дефектов. Установлен оптимальный уровень качества сварных соединений по дефектности и даны рекомендации по сварке стали 08Х18Н10Т сжатой плазменной дугой.

4. Выбор способа сварки

Способы сварки (Таблица 1) не удовлетворяли производство по условиям работы, качеству и производительности. Необходимо было изыскать более прогрессивный способ формирования сварного соединения с высоким качеством и оптимальной производительностью (подготовительные, сборочные и сварочные работы составляют более 60% общего времени изготовления контейнера, весьма трудоемкий процесс исправления дефектности сварных швов).

На основании исследования практических схем сварки установлено что применительно к конструкции ответственных контейнеров, наиболее эффективным может быть способ, обеспечиваемый высокотемпературной сварочной плазмой с применением автоматической сварки и стабилизации процессов.

Главная проблема выбора режимов сварки – предотвращение горячих трещин и других опасных дефектов сварки; установление оптимальной силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки и защиты расплавленного металла шва, правильного выбора сварочных материалов, оборудования и др.

При установлении режимов сварки следует обеспечивать такие условия, чтобы доля участия основного металла в шве была минимальной. Необходимо обеспечивать оптимально высокую скорость охлаждения металла в области критических температур (500–800°С).

5. Сварка контейнеров из стали 08Х18Н10Т

Способы сварки, плазмообразующие и защитные газы, режимы, материалы, разделка кромок и др. применяли впервые на СЗАО «Осиповичский вагоностроительный завод». Продольные и кольцевые швы контейнеров, в соответствии с рекомендациями, выполняли автоматической сваркой с использованием сварочной плазмы.

Для сварки продольных швов используют установку SAF (Франция).

Сварочная установка SAF состоит из станины для фиксирования и плотного прижатия между собой свариваемых кромок, передвижного портала для перемещения сварочной плазменной головки SP-6 и сварочной головки для TIG сварки (в нашем случае сварка TIG не используется), механизма подачи сварочной проволоки диаметром 1.2мм в зону сварки, источников питания Nertinox TN500, пульта управления с системой видеонаблюдения.

Для сварки применяют проволоку марки 316Lsi, обеспечивающую получение бездефектного металла шва (аналог проволоки СВ-06Х19Н9Т и СВ-08Х20Н9Г7Т).

В процессе плазменной сварки продольных швов царг цистерны контейнера применяют следующие газы: для образования плазменной дуги – смесь аргона с водородом (расход 11-12 л/мин), для защиты сварочной ванны – газ аргон (расход 15-17 л/мин), для защиты корня шва – газ азот (расход 25-30 л/мин).

Для сварки кольцевых швов используется комплексная установка FCW-P (Фрониус, Австрия).

Автоматическая плазменная установка FCW-P состоит из источника питания TransTig 4000/5000, плазменной головки Robacta PTW3500, плазмомодуля E-set Aufnahme Plasmamodul, блока подачи сварочной проволоки, шкафа управления, системы видеонаблюдения и дистанционного пульта управления.

В процессе плазменной сварки кольцевых швов используют следующие газы: для образования плазменной дуги – аргон 100% чистоты, для защиты сварочной ванны – аргон (15-17 л/мин), для защиты корня шва – азот (24-27 л/мин). Сварка продольных швов и обечаек толщиной 5 мм, выполняется без разделки кромок, с зазором не более 0.4 мм.

Рис. 1. Сварка кольцевых швов

Особо сложной является сварка кольцевых швов (рис. 1, рис. 2). Применение эксклюзивной автоматической плазменной головки плазмамодуля, системы видеонаблюдения, дистанционного управления, устройства для получения обратного валика шва и соответствующей газовой защиты, позволило решить главную проблему – обеспечение полного провара стыка и снижение порообразования.

Рис. 2. Комплексная система сварочного оборудования FCW-P

 Таблица 2. Основные параметры режима сварки продольных швов

Тип соединения	Число слоев, проходов	Диаметр присадочной проволоки, мм	Ток, А	Напряже-ние, В	Скорость сварки, см/мин	Диаметр вольфрамового электрода, мм
Встык без разделки кромок	1	1.2	150–160	20–22	22–24	4.0

Полярность сварки – прямая. Вольфрамовый электрод – ториевый, марки ВТ–40. На каждой емкости сваривали три продольных шва.

Таблица 3. Основные параметры режима сварки кольцевых швов

Тип соединения	Число слоев, проходов	Диаметр присадочной проволоки, мм	Ток, А	Напряжение, В	Скорость сварки, см/мин	Диаметр вольфрамового электрода, мм
Встык без разделки кромок	1	1.2	200–210	22–24	18–20	4.0

Прихватки при сборке стыка под плазменную сварку производятся TIG сваркой. На каждой емкости сваривают 4 кольцевых шва. Полярность прямая. Перенос металла с присадочной проволоки в ванночку – мелкокапельный.

Люк, а также все фланцы обечайки и днища приваривают аргонодуговой сваркой с применением защитного газа аргона.

6. Контроль качества сварных соединений

К качеству всех сварных соединений емкости предъявляются высокие требования (нормативы Российского морского регистра судоходства):

• стопроцентный контроль внешним осмотром и измерениями;
• стопроцентный контроль рентгенографией;
• стопроцентный контроль стилоскопированием;
• выборочный контроль по МКК;
• выборочный контроль на механические испытания, металлографию, и др.

Не допускаются дефекты типа трещина, типа непровар, шлаковые включения. Не допускаются поры величиной более 0.1 мм на участке длиной 100 мм, подрез не более 0.3 мм, валик усиления шва более 1.5 мм.

При выборочном анализе дефектности в объеме 2 контейнеров по внешнему виду и рентгенографии установлено, что уровень качества сварных соединений (по дефектности) составляет 80% … 82%.

Общая сумма выявленных дефектов на двух емкостях составила 69. Уровень брака составил 69/352=0.2, где 352 – количество рентгеновских снимков.

7. Заключение

Уровень качества сварных соединений емкостных контейнеров на данном этапе изготовления следует считать удовлетворительным. Дальнейшее снижение дефектности до нуля должно быть связано с обеспечением правильного состава и постоянства качества защитных газовых смесей, тщательной подготовкой, сборкой и зачисткой свариваемых кромок. Повышение профессионализма сварщиков.

8. Рекомендации при сварке стали 08Х18Н10Т:

• Сварка с применением электродных материалов одинакового или сходного с основным металлом по химическому составу;
• Применение рациональных способов и режимов сварки, в первую очередь с пониженной погонной энергией за счет снижения тока и повышения скорости сварки;
• Необходимо постоянно и тщательно подготавливать кромки под сварку, осуществлять зачистку их после сборки перед сваркой;
•  Полностью исключить неблагоприятные изменения исходной структуры основного металла;
• Снижение содержания углерода в стали и швах за счет применения низкоуглеродистых основных и сварочных материалов;
• Постоянно контролировать качество защитных газов.

Список использованных источников

1. Денисов Л.С. Повышение качества сварки в строительстве – М.: Стройиздат. – 1982. – 160 с.

2. Сварка и свариваемые материалы, в 3–х т., т. 1. Свариваемость материалов / под ред. Э.Л. Макарова – М.: Металлургия, 1991. – 528 с.

3. Денисов Л.С. Повышение качества сварки – путь к надежной эксплуатации энергетического оборудования / Энергетическая стратегия, № 6. – 2009. – С. 51–55.

4. ГОСТ 5632. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные.

Снизили энергозатраты и сократили время упрочнения различных изделий (при одновременном повышении их износостойкости в процессе эксплуатации) своим изобретением  специалисты из Белорусско-Российского университета, предложившие оригинальный «Способ ультразвукового упрочнения изделий» (патент Республики Беларусь на изобретение №15544, МПК (2006.01): B06B3/00, C23C14/38, C23C 8/00; заявитель и патентообладатель: это Государственное учреждение высшего профессионального образования). Изобретение может использоваться в авиационной, приборостроительной и машиностроительной промышленности.

Предложенный способ заключается в следующем: 1) обрабатываемые изделия располагают в вакуумной камере на катоде, 2) осуществляют откачку воздуха из вакуумной камеры до необходимого разрежения, 3) создают между катодом и анодом напряжение 0,5 кВ и определенную плотность тока, 4) постепенно повышают напряжение между катодом и анодом до возбуждения самостоятельного тлеющего разряда, 5) в процессе обработки поверхности изделий в тлеющем разряде анод подвергают ультразвуковому воздействию с определенной частотой и интенсивностью ультразвуковых колебаний в течение 5-60 минут.

Поясняется, что, подвергая анод (электрод-излучатель) ультразвуковому воздействию в процессе обработки изделия, можно значительно повысить начальную энергию исходящих из анода ионов (тем самым усилить действие «эффекта Франка-Рида»).

Подчеркивается, что применение предложенного способа позволяет сократить энергозатраты на обработку изделий в 2 раза с одновременным повышением их износостойкости на 30 %.

Повысили эффективность контроля прочности соединений, надежности и технического ресурса колесных пар своим изобретением «Устройство для неразрушающего контроля прочности напрессовки колец подшипников на шейке оси колесной пары» специалисты из Белорусского государственного университета транспорта (патент Республики Беларусь на изобретение №15308, МПК (2006.01): G01L1/22, B23P11/02; заявитель и патентообладатель: это Учреждение образования).

Изобретение относится к сборке с гарантированным натягом деталей типа «вал-втулка» тепловым способом и предназначено для оценки прочности сопряжения внутренних колец двух рядом стоящих буксовых роликовых подшипников, напрессованных на шейку оси колесной пары.

Преимуществом предложенной конструкции устройства является то, что она «позволяет выполнять гидрораспор двух колец подшипников независимо друг от друга с целью повышения достоверности оценки прочности напрессовки деталей сформированных соединений с гарантированным натягом на шейке оси колесной пары».

Повысили комплекс «служебных характеристик» при минимальном неблагоприятном воздействии на окружающую среду полимерных изделий с повышенными прочностными и триботехническими характеристиками изобретатели из Гродненского государственного университета имени Янки Купалы (патент Республики Беларусь на изобретение № 18063, МПК (2006.01): C08L27/18, C08J5/06; авторы изобретения: В.Струк, Г.Горбацевич, Д.Прушак, В.Барсуков, С.Авдейчик; заявитель и патентообладатель: вышеотмеченное Учреждение образования).

Известно, что композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) применяют для изготовления изделий триботехнического и герметизирующего назначения, используемых в узлах трения, эксплуатируемых при воздействии повышенных температур и нагрузок без подвода внешней смазки. Достоинством композитов из ПТФЭ является оптимальное сочетание их термо- и химстойкости и высоких триботехнических характеристик.

Авторы на практике реализовали разработанный ими «Способ получения смеси для переработки в изделия из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена». Применение изделий из материалов, полученных по этому способу, осуществлено ими в узлах трения компрессорной техники, применяемой при производстве сжатых и сжиженных газов на предприятиях химической промышленности.

Упругая соединительная муфта предназначена для соединения соосных вращающихся валов и передачи ими крутящего момента от ведущего вала к ведомому. Муфта относится к массовому виду продукции общетехнического назначения, использующейся практически в любой области машиностроения (приводы, различные исполнительные механизмы и др.).

В Институте проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины (ИПМАШ НАН Украины) разработана оригинальная конструкция упругой соединительной муфты, состоящая из трех основных деталей двух полумуфт, установленных на концах валов и цельной втулки, надетой на полумуфты.

more_horiz Читать полностью

УДК 631.358:633.521

В статье предлагается использование разработанного устройства для очеса стеблей льна в котором применены два гребенчатых очесывающих транспортера, установленных сверху и снизу под углом к зажимному транспортеру по которому движется лента льна. Использование данного устройства при очесе позволяет уменьшить отход стеблей в путанину и снизить потери льносемян.

Improving the efficiency of harvesting flax seeds by refined tow

The paper proposes the use of devices designed to tow flax stalks which incorporates two comb stripping conveyor mounted on top and bottom at an angle to clamp the conveyor belt that moves on linen. The use of this device when hards can reduce waste stalks putaninu flax seeds and to reduce losses.

Введение

Лен-долгунец – важнейшая техническая культура. Лен дает три вида ценнейшего сырья: волокно, семена и костра. Специфика его состоит в том, что весь выращенный биологический урожай может быть использован на различные цели. Так, 1 ц льноволокна позволяет получить 240 м² высококачественных бытовых или 160 м² технических тканей. Семена льна-долгунца содержат до 40 % высококачественного жира и до 25 % белка. Льняной жир используется в пищевой, лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности. А белок в виде льняного жмыха – ценнейший лечебный корм для животных. Костра содержит до 65 % целлюлозы. Из 1 т костры можно получить 1 м³ кастроплит, 0,5 т картона или 0,25 т этилового спирта [1].

more_horiz Читать полностью

Рис. 1. Фитинги

УДК 621.43.001.4

Аннотация

Рассмотрены вопросы изготовления и восстановления гидравлических шлангов применением деталей разборной заделки их концов.

Questions of manufacturing and restoration of hydraulic hoses by application of details of folding seal of their ends are considered.

Введение

В гидравлических приводах одной из наиболее массовых устройств является гидравлический шланг, изготавливаемый из рукава высокого давления (РВД) и деталей заделки его концов – фитингов. От надежности гидравлических шлангов во многом зависит надежность всего гидропривода машины. Кроме того, разрыв шланга приводит к потере рабочей жидкости,  нарушению экологических требований и безопасности выполнения работ. В этой связи к гидравлическим шлангам предъявляются высокие требования. Так, например, при испытаниях шланга давление его разрыва должно быть не менее трех кратного значения номинального рабочего давления [1].

more_horiz Читать полностью

Из личного опыта

 Дорогая Редакция! Хочу поделиться своим опытом создания недорогого и экономичного транспортного средства с хорошими ходовыми качествами. Сама жизнь заставила приступить к его созданию. Может быть, мой творческий опыт пригодится читающему Ваш журнал мастеровому человеку, находящемуся в такой же жизненной ситуации, в которой когда-то был я…

В июле 2011 года решил приобрести легкий мопед, который позволил бы решать сугубо личные транспортные задачи — когда надо одному на небольшое расстояние (скажем, на находящуюся в пригороде дачу) в хорошую погоду отвезти небольшой груз. Задействовать в этом случае автомобиль часто бывает экономически не целесообразно. Ведь автомобильное топливо постоянно дорожает. Да и, случается, проехать к конечной цели своего «путешествия» можно по узкой дорожке, полем и лесом, напрямик, что существенно экономит время. Рюкзак – за плечи, котомку – на багажник, и – пошел! В смысле – поехал. Обойти вокруг глубокие дорожные лужи с таким предельно легким «железным конем» тоже несложно.

Решил тогда — пусть это будет транспортное средство типа известного с советских времен мопеда «Рига» (в народе его называли «газовым») с вполне экономичным двигателем Д-8М. Система его управления предельно проста: рычаг сцепления, ручка газа, рычаг переднего тормоза, привод заднего тормоза. Причем, задний тормоз приводится в действие, как и велосипеды, движением педалей назад.

К сожалению, ничего нового с двигателем типа Д-8М найти не удалось, поэтому я остановил свой выбор на китайском мотовелосипеде OYJ2602 с двигателем, внешне очень похожим на «дэшку» (так  в просторечии называли хорошо известные советские двигатели Д-4, Д-5, Д-6, Д-8 и Д-8М, выпускаемые в Ленинграде (Санкт Петербурге) с начала 50 годов 20 века до начала 2000 годов 21 века).

С первых пройденных на мотовелосипеде километров я почувствовал, что китайские конструкторы неплохо потрудились над модернизацией «дэшки» Но с этих же первых километров ходовая часть «китайца» стала вызывать у меня много нареканий: очень быстро стали «сыпаться» спицы (их подтяжка давала лишь мимолетный эффект); быстро появились критичные люфты в ступице заднего колеса. Тщательное обследование показало, что ступица заднего колеса изготовлена не из очень хорошего металла, конструктивно и по технологическому исполнению она некачественна. Остальные узлы ходовой части «китайца» при более близком ознакомлении также рождали ощущение какой-то хлипкости, конструктивной и технологической недоработки. Это могло быть следствием стремления производителей туристических велосипедов OYJ2602 максимально снизить стоимость своего изделия.

Потребность в чем-либо рождает действие. Стало ясно, что надежное транспортное средство может получиться, если китайский двигатель (кстати, по заявлениям продавцов он — от другого более солидного китайского производителя) поставить на хорошую ходовую часть советского мопеда типа «Рига-7», «Рига-9» или «Рига-13».

Довольно быстро удалось найти старый мопед «Рига-13» с хорошим состоянием ходовой части, с более-менее нормальным внешним видом, но с сильно изношенным двигателем, который уже требовал капитального ремонта, поскольку этот мопед в свое время «нещадно» эксплуатировался подростками в окрестностях Минска.

 Китайский двигатель прекрасно стал в «советскую ходовую» после того, как я отрезал верхнюю трубу основной трапеции рамы и приварил ее, но уже выше. Также прекрасно вписались в мопед бензобак «капля» от «китайца», рычаги сцепления и переднего тормоза, ручка газа, провода с кнопкой аварийного выключателя зажигания. Следует отметить, что эти узлы конструктивно и технологически выполнены с хорошим качеством.

Прекрасно подошел к ходовой части «Риги» и китайский натяжной ролик цепи привода заднего колеса. Приборы светотехники мопеда «Риги» (фара и задний фонарь) менять не стал, так как по дизайну и функциональности они вполне меня вполне удовлетворяли. Для создания большего комфорта водителю идеально подошло переднее сидение (с хорошим резиновым демпфером) от мотоцикла «Урал». Мощный пневматический сигнал купленный на китайской распродаже велосипедов тоже пригодился.

В системе выпуска пришлось изменить угол изгиба выхлопного патрубка, так как цилиндр «китайца» стоит под несколько другим углом, а выхлопное отверстие выполнено конструктивно иначе, чем у двигателя Д-8М.

В процессе работы неоднократно убеждался в практичной рациональности советской конструкторской школы и в том, что советские конструкторы и инженеры заложили многократный запас прочности в узлы и детали мопеда «Рига-13».

 Итог всей проделанной работы можно видеть на фото. Приятно осознавать, что мой мопед получился надежным, практичным и рациональным транспортным средством. Он хорошо преодолевает подъемы, динамично разгоняется, в том числе и с грузом в багажном кофре (от китайского скутера). Даже меня, с моей далеко не маленькой массой, созданный мопед «тянет» превосходно.

Вспомогательный педальный привод решил не ставить, так как система пуска на карбюраторе двигателя «китайца» очень эффективна. Кроме того, его электронное зажигание (12 вольт) позволяет очень быстро завести мопед. Достаточно небольшого толчка, чтобы двигатель завелся. Привод заднего тормоза я осуществил от педали мотоциклетного типа, расположенной в нижней части основной трапеции рамы – там, где расположены подножки водителя.

Ниже привожу краткую сравнительную техническую характеристику двигателей OYJ2602 и Д-8 (дэшка).

Техническая характеристика двигателя OYJ2602: тип двигателя – одноцилиндровый двухтактный, карбюраторный; охлаждение – воздушное; рабочий объем – 48 см кубич.; максимальная мощность – 1,6 кВт при 6000 об/мин (2 л.с.); степень сжатия – 6,5; тип зажигания – CD, электронное 12 В; применяемое топливо – А-92; максимальная скорость – 40 км/ч; расход топлива 1,4 л/100 км.

Техническая характеристика двигателя  Д-8М: тип двигателя – одноцилиндровый двухтактный, карбюраторный; рабочий объем – 45 см кубич.; максимальная мощность – 1,2 л.с. при  4500 об/мин (0,88 кВт); степень сжатия – 6,0; тип зажигания – от магнето 6 В; применяемое топливо – А-76, H-80; максимальная скорость – 25 км/ч; расход топлива 1,8 л/100 км.

Следует отметить еще одно принципиальное различие в этих двигателях. Впуск рабочей смеси в двигателе OYJ2602 осуществляется по-мотоциклетному (что более прогрессивно): карбюратор посажен на изогнутый впускной патрубок и снабжен эффективным компактным воздухофильтром. А у двигателя Д-8М карбюратор архаично закреплен сбоку кривошипной камеры, и горючая смесь поступает туда сразу без промежуточных этапов. Такая схема была еще раньше, на некоторых мотоциклах 30-х годов 20 века.

Главный итог проделанной работы: созданное транспортное средство превзошло в целом по выходным параметрам своих доноров – китайский мотовелосипед OYJ2602 и мопед «Рига-13».

Хочется выразить отдельную благодарность коллегам и учащимся лицея машиностроения №3 г.Минска, поддержавшим мои творческие изыскания и оказавшим мне посильную техническую и консультационную помощь.

Савченко Ю.П.,

преподаватель лицея №3 машиностроения, г.Минск

Обратная связь.

Тел. в Беларуси: 8 025 683 76 71.

Антифрикционные композиционные составы для машиностроительной отрасли промышленности разработаны гомельскими учеными (патент Республики Беларусь на изобретение №15256, МПК (2006.01): C08J5/16, C08L27/12). Изобретение позволяет изготавливать детали узлов трения машин и технологического оборудования с повышенной износостойкостью и механической прочностью, работающих без применения внешней смазки в условиях повышенных температур и воздействия агрессивных сред.

Запатентованные антифрикционные композиционные составы включают сухую смазку, измельченное базальтовое или углеродное волокно, модификатор, сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, политетрафторэтилен и бронзовую пудру в определенном соотношении ингредиентов.