CC BY
3
6. Timukhin S.A., Dolganov A.V. On the development of shaft centrifugal sectional two-flow pumps // Izvestiya Uralskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta. 2014. No. 2 (34). pp. 39-41.
7. Ovchinnikov N.P., Zyryanov I.V. Evaluation of the durability of sectional pumps of underground kimberlite mines of AK ALROSA // Mining Journal. 2017. No. 10. C. 41-44.
8. Ovchinnikov N.P. One of the ways to increase the durability of the hydraulic heel of a sectional pump // Notes of the Mining Institute. 2021. Vol. 248. C. 53-57.
9. Ovchinnikov N.P. On the control of the technical condition of the hydraulic heel assembly of the sectional pump // Mining information and analytical bulletin. 2023. No. 10. pp. 56-73.
10. Kareva E.V., Panaiotti S.S., Saveliev A.I. Automated design of automatic devices for balancing axial forces in centrifugal pumps // User's Guide. Kaluga: Publishing House of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman. 2009. 40 p.
11. Timokhin Yu.V., Palamarchuk T.N. The results of studies of the axial force of the rotor and the parameters of automatic balancing devices of centrifugal sectional pumps // Sb. nauch. tr. Donetsk Institute of Railway Transport. 2017. No. 45. pp. 32-42.
12. Abzalilova Yu.R., Vydrin V.F., Galimullina E.E. Methods of measuring progress // Scientific research. 2017. No. 2(13). pp. 20-21.
УДК 622-1/-9; 621.983
НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В РИФЛЕНОЙ ОБОЛОЧКЕ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ
В. Д. Кухарь, С.С. Яковлев, Ю.С. Галкин
Рассматриваются важность и актуальность обработки металлов давлением в таких отраслях промышленности, как горнодобывающая и горнообрабатывающая. Основное внимание уделяется проблеме оптимизации производства металлических заготовок, в частности, с фокусом на процесс штамповки для получения деталей с рифленой поверхностью. Предлагается новый метод рифления, который объединяют операции волочения и рифления для снижения материалоемкости штамповой оснастки, временных и финансовых затрат по сравнению с традиционными методами обработки, такими как накатывание и механическая обработка. В рамках исследования было выполнено компьютерное моделирование с использованием программного комплекса QForm для анализа возможностей нового способа обработки и оценки напряженно-деформированного состояния заготовки. Моделирование показало, что предложенная технология эффективно решает поставленные задачи, позволяя получать изделия нужной формы и размеров. Также в работе делаются выводы о возможностях применения новой технологии для производства деталей с внешними рифлями.
Ключевые слова: горные машины, машиностроение, компьютерное моделирование, рифление, штамповая оснастка, новый способ, напряженно-деформированное состояние.
В современном мире значимость обработки металлов давлением с каждым днем только возрастает. Металлические конструкции и детали используются в горнодобывающей и обрабатывающей промышленности,
авиации, строительстве, автомобилестроении, кораблестроении и во многих других отраслях [1 - 2]. Одной из важнейших проблем в области обработки металлов давлением является оптимизация процесса получения металлических заготовок [3 - 4]. Штамповка - это технологический процесс, в результате которого металлическая заготовка при помощи различных методов и способов оказания давления превращается в деталь определенной формы. Одним из типов деталей, встречаемых в горнодобывающей промышленности, являются изделия в виде трубной заготовки с рифлями на внешней поверхности (рис. 1). На данный момент подобные изделия выполняются с помощью операции накатывания или механической обработки [5-6], однако этот процесс требует значительных материальных и временных затрат. В связи с этим возникает необходимость разработки новых технологий и методов штамповки, которые позволят уменьшить затраты при сохранении высокого качества получаемых изделий.
Рис. 1. Изделие с наружными рифлями
Поэтому был разработан новый способ рифления (рис. 2), основанный на принципах волочения и рифления [7], который решает ряд существующих проблем и недостатков, имеющихся при использовании имеющихся методов. Первой проблемой, которую можно решить при помощи новой разработки, является уменьшение материалоемкости оснастки. Так как для накатывания требуется дорогостоящий сложнопрофильный инструмент, металлоемкость которого высока. Второй немаловажной задачей является ускорение процесса изготовления деталей. Механическая обработка и накатывание требуют значительного времени на получение требуемого изделия. Третей важной проблемой является ограниченность длины и диаметров заготовок, на которых требуется нанести рифли.
Рис. 2. Схема способа: 1 - волока; 2 - оправка; 3 - заготовка
Для исследования процесса были проведены компьютерные моделирования процесса получения изделия в программном комплексе QForm [8 -10]. Исследовалась возможность не только применения нового способа, но и проводился анализ напряженно-деформированного состояния при рифлении стальной цилиндрической заготовки с наружным диаметром 36 мм, толщиной стенки 3 мм и глубиной рифли 1 мм.
В результате компьютерного моделирования, которое проводилось при стандартных настройках генерации сетки конечных элементов заготовки и инструмента, трении Кулона, равном 0,1, было установлено, что предложенная технология позволяет получать требуемое по форме и размерам изделие.
Интерес представляет оценка напряженного и деформированного состояния (рис. 3), в частности, зона формируемой рифли, в сечении которой и определялись характеристики напряженно-деформированного состояния. Так, установлено, что в вершине рифли наблюдаются наибольшие деформации, которые могут достигать 5,5 и постепенно снижаются по мере удаления от вершины. Подобная ситуация наблюдается и со средними напряжениями, которые имеют пиковые значения растягивающих напряжений и могут достигать 750 МПа.
Также важной характеристикой процесса является температура до которой повышается материал в результате формообразования, так как этот параметр влияет на физико-механические свойства металла. Поэтому был проведен дополнительны анализ температур материала (рис. 4).
Анализ температур показал, что наибольшая температура в результате формоизменения достигает 62 °С, что незначительно отличается от первоначальной температуры. Это свидетельствует о том, что данный фак-
тор не может влиять на силовые и другие характеристики. В дальнейшем рассмотрим силовые параметры процесса (рис. 5).
а б
Рис. 3. К оценке напряженно-деформированного состояния: а - средние напряжения (МПа); б - интенсивность деформаций
Рис. 4. Температура материала заготовки в сечении при формоизменении
25 1 20 пГ ^ ^ 15 и ±э 10 5
0 5 10 15 20 25 30 3 Перемещение, мм 5
Рис. 5. График силы
По результатам моделирования установлено, что сила формирования рифлей составляет 30 кН для формоизменения стальной оболочки. Таким образом, был разработан новый способ рифления, который совмещает в себе волочение и рифление, при этом компьютерные моделирования показали возможность применения нового технического решения для выполнения рифленых поверхностей.
Работа выполнена в рамках гранта Правительства Тульской области в сфере науки и техники № ДС/132.
Список литературы
1. Иванов К.М., Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П. Разработка технологических процессов изготовления деталей общего и специального машиностроения. М.: Лань, 2018. 696 с.
2. Евневич А. В. Горные траспортные машины. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по угольной промышленности, 2016. 406 с.
3. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 2 / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
4. Филонов И.П., Баршай И.Л. Инновации в технологии машиностроения: учеб. пособие. Минск: Вышэйшая школа, 2009. 110 с.
5. Разработка технологии производства труб с внутренним рифлением на Ревдинском заводе ОЦМ / А. Г. Титова [и др.] // Цветные металлы. 2005. № 12. С. 89-94.
6. Павлов Е. И. Обоснование и выбор рациональных параметров рифления внутренней поверхности корпуса вертикальных винтовых конвейеров: специальность: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2011. 20 с.
7. Яковлев С.С., Галкин Ю.С., Грибачев Я.В. Разработка нового способа получения рифленой внешней поверхности изделия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. №3. С.229-231.
8. Яковлев С.С., Галкин Ю.С., Грибачев Я.В. Разработка программного обеспечения для определения технологических сил рифления и отхода материала // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 236-238.
9. Малышев А. Н. Разработка верхнеграничной модели операции вытяжки в конической матрице низких квадратных коробок из трансверсаль-но-изотропного материала // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 317-319.
10. Ershov A. A., Kotov V. V., Loginov Y. N. Capabilities of QForm-extrusion based on an example of the extrusion of complex shapes // Metallurgist. 2012. Vol. 55, No. 9-10. P. 695-701.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук., профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Сергей Сергеевич, ассистент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Галкин Юрий Сергеевич, аспирант, dock13@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESS AND STRAIN STATE IN A CORRIFIED SHELL DURING DRA WING V.D. Kukhar, S.S. Yakovlev, Y.S. Galkin
In this article, the extent and relevance of metal processing is applied to industries such as mining and metal processing. The main attention is paid to the problems of optimizing the production of metal blanks, in particular, with an emphasis on the stamping process to obtain parts with a grooved surface. The authors of the article propose a new corrugation method that combines drawing and corrugation operations to reduce the material consumption of die equipment, time and financial costs compared to processing methods such as rolling or machining. During the study, computer modeling was performed using the QForm software package to analyze the capabilities of new capable treatments and assess the unstable deformed state. Modeling has shown that the proposed technology effectively solves the problems, making it possible to obtain products of the desired shape and size. The work also draws conclusions about the possibility of using new technology for the production of parts containing reefs.
Key words: mining machines, mechanical engineering, computer modeling, corrugation, stamping equipment, new method, stress-strain state.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, assistant, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Galkin Yuri Sergeevich, postgraduate, dock13@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. Ivanov K.M., Zvontsov I.F., Serebrenitsky P.P. Development of technological processes for manufacturing parts for general and special mechanical engineering. M.: Lan, 2018. 696 p.
2. Evnevich A.V. Mining transport machines / A.V. Evnevich. M.: State scientific and technical publishing house of literature on the coal industry, 2016. 406 p.
3. Handbook of mechanical engineering technologist. In 2 volumes. T. 2 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. 4th ed., revised. and additional M.: Mashinostroenie, 1985. 496 p.
4. Filonov I.P. Innovations in mechanical engineering technology: Textbook / I.P. Fi-lonov, I.L. Barshai. Minsk: Higher School, 2009. 110 p.
5. Development of technology for the production of pipes with internal corrugation at the Revdinsky OCM plant / A. G. Titova, A. S. Ovchinnikov, A. M. Temchenko [etc.] // Non-ferrous metals. 2005. No. 12. P. 89-94.
6. Pavlov E.I. Justification and selection of rational parameters for the corrugation of the inner surface of the body of vertical screw conveyors: specialty 05.05.04 "Road, construction and hoisting and handling machines": abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Novocherkassk, 2011. 20 p.
7. Yakovlev S.S., Galkin Yu.S., Gribachev Ya.V. Development of a new method for obtaining a corrugated external surface of a product // News of the Tula State University. Technical science. 2024. No. 3. pp. 229-231.
8. Yakovlev S.S., Galkin Yu.S., Gribachev Ya.V. Development of software for determining the technological forces of corrugation and material waste // News of the Tula State University. Technical science. 2024. Issue. 3. pp. 236-238.
9. Malyshev A. N. Development of an upper-boundary model of the drawing operation in a conical matrix of low square boxes made of transversally isotropic material // News of Tula State University. Technical science. 2024. Issue. 2. pp. 317-319.
10. Ershov A. A., Kotov V. V., Loginov Y. N. Capabilities of QForm-extrusion based on an example of the extrusion of complex shapes // Metallur-gist. 2012. Vol. 55, No. 9-10. P. 695-701.
УДК 622.834: 622.224
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОРОДНОГО МАССИВА И СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ЭТАПАХ ОТРАБОТКИ ПОЛОГИХ
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Л. А. Чепурная
В соответствии с геомеханическими закономерностями разработана обобщенная схема сдвижения земной поверхности на этапах очистных работ. На основании теоретических исследований геомеханического процесса сдвижения породного массива и поверхности введены геодинамические параметры: показатель сдвижения и коэффициент породного массива. Методом статистической обработки экспериментальных данных по шахтам с различной маркой угля определены безопасные условия начала сдвижения земной поверхности. По геодинамическим параметрам возможно прогнозирование начала и скорости сдвижения поверхности на активной стадии. Обоснованы зависимости геодинамических параметров деформирования породного массива и сдвижения земной поверхности от основных горно-геологических и горнотехнических факторов влияния. Достоверность результатов исследований подтверждена на 10 шахтах.
Ключевые слова: породный массив, очистные работы, сдвижение, этапы, статистический анализ, показатель сдвижения, геодинамические параметры, начальные условия, безопасность подработки.
Введение
Современные системы разработки угольных пластов различных марок характеризуются значительными размерами выемки, высокой скоро-
