CC BY
12(максимум). Это приводит к оценке максимальной скорости передачи данных через модем пользователя в 33,6 килобита в секунду. Такая скорость поддерживается большинством современных модемов в телефонных сетях России. При этом максимальный объем трафика через сервер при единовременном обращении к нему до 30 пользователей может достигать величины I мегабит в секунду. Следует также подчеркнуть, что реальный трафик будет иметь -в силу особенностей работы пользователей с СУДЭЛС - пульсирующий характер, т.е. средний трафик будет значительно меньше приведенного (максимального) значения, а среднее время ожидания пользователем результатов проведенного с помощью СУДЛС реального эксперимента не превысит 10-15 секунд.
В настоящее время экспериментальный образец СУДЭЛС проходит проверку на компьютерах, подключенных к локальной сети кафедры ВТ СамГТУ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Крылова А.С., Романов К.В. Учебный практикум по оптоэлектронике на основе универсального аналогоцифрового комплекса "ДАП-ЛАБ" П Новые информационные технологии. Тез. 3-й междунар. студ. школы-семинара. Крым: Госкомитет РФ по высш. образ., 1995. С. 42.
2. Дмитриев Д.П., Крылов С.М., Лавров Д.В., Пешков С. А., Романов К.В. Исследования в области общей теории систем на основе формально-технологического расширения теории алгоритмов // Вести. Самар, гос. техн. унта. Выл.8. Самара: СамГТУ, 2000. С. 171-179.
3. www.cvpress.com
4. Крылова А.С, Организация удаленного многопользовательского доступа к универсальным программноуправляемым информационно-технологическим системам // Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тез. докл. Самара, 2003. С. 22-23.
5. www.ftdicfaip.coin
6. Krylov, S.M. Universal Programmable Completely Automated Factories-on-a-Chip. Proceedings of the COMS2004. Aug. 29 - Sept.2, 2004. Edmonton, Canada. - MANCEF, 2004. P .269-273.
7. Крылов CM., Хлопотав И.А. Многофункциональный цифровой блок для систем на кристалле П Вестн. Самар, гос. техн. ун-та. 2005. Вып.33. С. 179-184.
8. АгуровП.В. Интерфейс USB. Практика использования и программирования. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. С. 457-469.
9. www.usb.ore
Статья поступила в редакцию 6 февраля 2006 г.
УДК 620.17:669.15 Т. М. Пугачева
АНАЛИЗ ПРИЧИН АВАРИЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ ШАРОШЕК БУРОВЫХ ДОЛОТ
В статье приведены результаты исследования характера разрушения и причин пониженной надежности твердосплавных шарошек 65 буровых долот. Установлено, что для аварийных шарошек характерны глубокие осевые и поперечные трещины, разрушение упорных буртов, а также сколы венца и вершин. Аномальный характер разрушения шарошек буровых долот связывается с чрезмерной прочностью, прокаливаемостъю и высокой загрязненностью неметаллическими включениями использованных для их изготовления плавок стали 14ХНЗМА производства ОАО «Ижсталь» и ОАО «ОЭМК».
Введение
При производстве буровых долот для изготовления шарошек с твердосплавным вооружением используют сталь 14ХНЗМА. Эта сталь характеризуется высокой прочностью (ов=1100-1450 МПа) и вязкостью (КШ=1,1-2,1 МДж/м2), что обеспечивает требуемую работоспособность горнорудных и нефтяных долот. Вместе с тем в ряде случаев наблюдается резкое падение проходки, связанное с катастрофическим разрушением шарошек.
Целью работы являлся анализ характера износа аварийных шарошек и выявление возможных причин ускоренного выхода строя буровых долот.
Для исследования были отобраны данные ОАО «Волгабурмаш» по характеру разрушения 65 долот, которые отбраковывались в связи с аварийным выходом из строя шарошек вследствие хрупкого разрушения. Шарошки были изготовлены из стали марки 14ХНЗМА, выплавленной на ОАО "Электросталь" (9 долот - 9% шарошек), ОАО "Ижсталь" (21 долото - 27% шарошек), ОАО "ОЭМК" (42 долота - 64% шарошек). Для анализа механических свойств, прокаливаемости и балла неметаллических включений сталей шарошек были взяты данные сертификатов заводов-изготовителей и актов входного контроля в ЦЗЛ ОАО "Волгабурмаш". Испытания проводились на стандартных образцах по стандартным методикам. В качестве термообработки для заготовок образцов применялась двойная закалка в масло и низкий отпуск с охлаждением на воздухе (температура 1-й закалки - 890 ±10 °С, выдержка 1 час., второй - 810*10 °С, выдержка 1 час., отпуска 3 85^5 выдержка 1,5 час.).
Полученные результаты н их анализ
Исследование показало, что аварийное разрушение шарошек наблюдается у любого типоразмера долот диаметром от 124,0 до 250,8 мм при бурении пород разного класса прочности -от мягких до очень крепких. В том числе в выборку попали 25 долот диаметром 215,9 мм типов К53, Ю15, Я206,1*233, К235, К269, И270, Я419.
Наиболее часто встречающимися видами хрупких разрушений являются трещины и сколы. Трещины бывают четырех типов: осевые, поперечные между зубками, кольцевые вдоль оси шарошек (сколы венца), кольцевые поперечные (сколы вершин). Нередко одна шарошка подвергается 2-3 видам разрушений. Как правило, одновременно возникают продольные трещины и трещины между зубками. Из 54 аварийных долот (у 9 долот конкретная причина съема с эксплуатации в сопроводительных документах не была указана) 20 долот имели шарошки с осевыми трещинами, 19 долот - шарошки с поперечными трещинами между зубками, 12 долот - сколы части венцов шарошек по донышкам зубков, у 7 долот шарошки были со сколами вершин.
Установлено, что преимущественный вид разрушения зависит от размера долот. Если у долот малого диаметра 124,0, 144,0, 155,6, 177,6 мм на шарошках преобладает трещинообра-зование, то у долот с диаметром 244,5 и 250,8 мм - более часто возникают объемные разрушения шарошек. Вместе с тем из 10 долот диаметром 215,9 мм с шарошками из стали ОАО "Ижсталь" объемные разрушения наблюдались в 4 долотах, трещины между зубками - у 4 долот и отслоения - у 2 долот. При использовании в шарошках таких же долот стали ОАО "ОЭМК" в выборке из 14 долот было: 8 долот с объемными разрушениями шарошек, 3 долота - с трещинами, 3 долота ~ с отслоениями.
Для выявления причин аномально хрупкого разрушения шарошек был проведен анализ механических свойств использованных сталей. Установлено, что предел прочности шарошечной стали 14ХНЗМА завода ОАО "Электросталь" изменялся от 1236 до 1423 МПа, ОАО "Ижсталь" - 1246-1403 МПа, "ОЭМК" - 1204-1362 МПа. При этом среднее значение предела прочности плавок ОАО "Электростали" составляло 1373 МПА, ОАО "Ижстали" - 1324 МПа, ОАО "ОЭМК" - 1339 МПа.
Данные контроля и расчеты твердости по пределу прочности показали, что большая часть аварийных шарошек имела твердость сердцевины 39,5 Н11С и более: ОАО "Электросталь" -39,5-44 НКС, ОАО "Ижсталь" -40,5-42,5 НЯС, ОАО "ОЭМК" - 41-42,5 ИКС.
В табл. I сведены данные по основным причинам выбраковки долот и количеству аномально хрупко разрушившихся шарошек, сталь которых на входном контроле показала повышенный уровень предела прочности и высокую прокаливаемость (оценивали по твердости стандартного торцевого образца для определения прокаливаемости на глубине 20 мм от закаленного конца).
Приведенные данные свидетельствует о том, что большинство плавок стали 14ХНЗМА, использованных для изготовления шарошек, которые при эксплуатации подверглись аварийному разрушению, отличались повышенной прочностью и прокаливаемостью, имели пониженную пластичность, вязкость и, соответственно, трещиностойкость.
Основной вид выбраковки и количество шарошек с повышенной прочностью и прокаливаемостью
Основной вид выбраковки Количество долот, шт. Количество шарошек, %:
с пределом прочности о,>1330 МПА с твердостью торцевого образца на глубине 20 мм >39,5 НКС
Осевые трещины 20 100 100
Поперечные трещины
между зубками 19 63 48
Сколы части венцов
шарошек по донышкам
зубков 12 72 88
Сколы вершин 7 100 100
Трещины на упорных
буртах 7 53 0
Трещины на упорных буртах и поперечные трещины между зубками наблюдались также в шарошках из сталей с более низкими показателями прочности и твердости. Их появление могло быть связано соответственно с охрупчиванием бургов из-за науглероживания при хи-мико-термнческой обработке шарошек и с формированием повышенных напряжений при впрессовывании твердосплавных зубков.
Известно, что склонность стали к хрупкому разрушению повышается с увеличением загрязненности структуры неметаллическими включениями. В этой связи в табл. 2 приведено содержание неметаллических включений в 23 аварийных долотах, при изготовлении шарошек которых была использована одна из плавок ОАО "ОЭМК" с грубыми сульфидами и не-деформируемыми силикатами.
Таблица 2
Балл неметаллических включений шарошечной стали у 23 аварийных долот
Сульфиды Оксиды точечные Оксиды строчеч- ные Силикаты хрупкие Силикаты пластич- ные Силикаты недефор- мируемые
3,0 1,0 0,5 2,0 0,5 3,5
2,2 0,6 0,5 0,8 0,5 2,9
Из табл. 2 видно, что суммарный максимальный балл неметаллических включений составил 10,5, средний балл - 9,0. По сертификатам стали производства ОАО "ОЭМК" за 2003 г. усредненный суммарный максимальный балл неметаллических включений составлял 6,0 (одна плавка имела балл 9,5), усредненный средний балл - 3,5. Для сравнения: плавки производства ОАО "Ижсталь" за тот же период имели суммарный максимальный балл неметаллических включений не более 4,4.
Построенный по данным сертификатов график зависимости "ударная вязкость(КСи) -средний балл неметаллических включений (НВСр)" (рис. 1) случайно выбранных 14 плавок производства ОАО "ОЭМК" и 7 плавок ОАО "Ижсталь" показала, что с ростом балла неметаллических включений ударная вязкость заметно падает. Причем ОАО "ОЭМК" выпускает сталь с весьма большим разбросом баллов. Различие в значениях достигает 2 раз. Особенно важно то, что при равных баллах неметаллических включений сталь ОАО "ОЭМК" имеет на 0,2 - 0,3 Мдж/м 2 меньшую вязкость, чем сталь ОАО "Ижсталь".
НВср, балл
♦ ОАО "ОЭМК", о ОАО "Ижсталь"
Зависимость ударной вязкости стали 14ХНЗМА от среднего балла неметаллических включений
Таким образом, основной причиной повышенной хрупкости и снижения надежности шарошек из стали 14ХНЗМА в изученных аварийных буровых долотах производства ОАО «Волгабурмаш» была чрезмерная прочность и прокаливаемость металла в сочетании с повышенной загрязненностью неметаллическими включениями.
Вывод
Чтобы избежать аварийных разрушений шарошек буровых долот (особенно малогабаритных), необходимо исключить использование стали 14ХНЗМА с высокой прочностью (ав>1330 МПа) и повышенной прокаливаемостью (твердость при стандартных испытаниях на глубине 20 мм не должна превышать 40 НЯС), а также не допускать в производство шарошек плавок с повышенной загрязненностью по неметаллическим включениям (с суммарным максимальным баллом > 6,0).
Статья поступила в редакцию 1О января 2006 г.
УДК 681.518:656.2 М.В. Петров
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ПЛАНИРОВАНИЯ ГРУЗОВОЙ РАБОТЫ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
В сложных автоматизированных системах, в которых результаты обработки информации и управляющие воздействия непосредственно определяют работоспособность и качество функционирования подсистем управления, не исключены аварии и отказы вследствие недостаточной безопасности программных средств. В статье из всего многообразия сфер, в которых рассматривается и учитывается функциональная безопасность, выделено применение систем безопасности в автоматизированных системах планирования работы железной дороги.
Подсистема планирования грузовой работы дороги по критерию максимального начисления тарифа в автоматизированной системе сменно-суточного планирования (АСУ ССП)
197
