CC BY
15
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ И ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧУГУНОВ Ерконыр А.К.1, Ахметбекова А.М.2, Естаева Д.К.3, Кабасова Ж.К.4, Оразбаев К.Н.5, Абенова Д.К.6 Email: [email protected]
1Ерконыр Асель Кунтугановна - кандидат технических наук, доцент; 2Ахметбекова АрдакМажитовна - кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой; 3Естаева Дидар Куанышевна - старший преподаватель; 4Кабасова Жанат Кабасовна - старший преподаватель; 5Оразбаев Казбек Наймангазиевич - старший преподаватель; 6Абенова Динара Келсинбековна - старший преподаватель, кафедра электроэнергетики и охраны труда, Жезказганский университет им. О.А. Байконурова, г. Жезказган, Республика Казахстан
Аннотация: в данной статье исследованы акустические и вибрационные характеристики сплавов чугуна. В качестве объекта исследования выбраны серые чугуны, потому что почти 95% чугунных отливок, производящихся в нашей стране, изготавливают из серого чугуна. Исследованы акустические (уровень звука, уровень звукового давления) и вибрационные (уровень виброускорения, общий уровень виброускорения) характеристики стандартных марок чугунов, сталей и новых выплавленных сплавов. На лабораторной установке исследовали стальной пластинчатый образцы и чугунные пластинчатые Т-образные образцы. Ключевые слова: акустические и вибрационные характеристики, демпфирующие свойства, сплавы чугуна, шум, вибрация, акустика.
RESEARCH OF ACOUSTIC AND VIBRATION CHARACTERISTICS OF CAST IRON
1 2 3
Yerkonyr A.K , Ahmetbekova A.M. , Yestayeva D.K , Kabasova Zh.K4, Orazbaev K.N.5, Abenova D.K6
1Yerkonyr Assel Kuntuganovna - Candidate of Technical Sciences, Docent; 2Ahmetbekova Ardak Mazhitovna - Candidate of Technical Sciences, Docent, Head of the Department; 3Yestayeva Didar Kuanyshevna - Senior Lecturer; 4Kabasova Zhanat Kabasovna - Senior Lecturer; 5Orazbaev Kazbek Naimangazievich - Senior Lecturer; 6Abenova Dinara Kelsinbekovna - Senior Lecturer, DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER AND SAFETY, UNIVERSITY OF ZHEZKAZGANNAMED BY O.A.BAIKONUROV, ZHEZKAZGAN, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: in this article the acoustic and vibration characteristics of cast iron alloys are investigated. As the object of the study, gray cast iron was chosen, because almost 95% of cast iron castings produced in our country are made of gray cast iron. Acoustic (sound level, sound pressure level) and vibrational (vibration acceleration level, General vibration acceleration level) characteristics of standard grades of cast iron, steel and new smelted alloys are investigated. A steel plate specimen and cast iron plate, T-shaped specimens were examined at the laboratory facility.
Keywords: acoustic and vibration characteristics, damping properties, cast iron alloys, noise, vibration, acoustics.
УДК 629.039.58
В последнее время для изготовления деталей шумящего оборудования часто применяют материалы с повышенными демпфирующими свойствами, это обеспечивает гашение шума и вибрации. Применение в качестве сплавов с повышенными демпфирующими свойствами (СПДС) цветных сплавов ограничено дороговизной, неудовлетворительным комплексом физико-механических характеристик, особенно в диапазоне повышенных температур. Наиболее перспективными являются железоуглеродистые сплавы (стали), которые существенно превосходят по физико-механическим характеристикам цветные сплавы, сравнительно дешевы, широко используются при изготовлении деталей оборудования, работающих в режиме циклических нагружений [1].
Одной из поставленных задач данной работы является разработка новых демпфирующих металлических материалов на основе железа. В связи с этим путем добавления легирующих элементов (хрома) в химический состав стандартных серых чугунов были получены новые чугуны с повышенными демпфирующими свойствами. Принципы легирования сплавов в работе основаны на изучении диаграмм состояния Fe-C, Fe-Cr. Диаграммы состояния определяют в условиях равновесия фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации компонентов и позволяют качественно характеризовать многие физико-химические, механические и технологические свойства сплавов.
В качестве объекта исследования выбраны серые чугуны, потому что почти 95% чугунных отливок, производящих в нашей стране, изготавливают из серого чугуна. Это объясняется тем, что серый чугун имеет хорошие литейные свойства, а главное состоит в том, что серый чугун - самый дешевый литейный материал.
Тепловые процессы при плавке в вагранках определяются горением топлива, теплообменом между топливом, продуктами его сгорания и шихтовыми материалами, а также взаимодействием между металлическими компонентами, шлаком и газовой фазой. Горение углерода протекает по следующим реакциям:
С + 02 = С02 + 94060 кал (393 800 Дж);
С + 0,5 02 = С02 + 26 420 кал (110 600 Дж);
СО + 0,5 02 = С02 + 67 640 кал (283 200 Дж);
СО2 + С = 2 СО - 41 220 кал (172 600 Дж);
Содержание СО и СО2 в отходящих газах колеблется в широких пределах в зависимости от качества и расхода кокса, температуры, количества дутья и ряда других причин.
Технология плавки должна обеспечивать получение нужного и стабильного состава чугуна и высокой температуры металла при заданной производительности. Выполняются эти требования за счет выбора соответствующего расхода кокса и дутья.
Литье производилось в кокиль. Литье в кокиль по сравнению с песчаной формой имеет ряд преимуществ: относительную долговечность формы и ускоренное охлаждение в ней отливки, резкое сокращение или практически полное исключение расхода формовочных материалов; увеличение съема с формовочной площадки в 2-6 раз, повышение производительности труда в 1,5-6 раза, уменьшение шероховатости поверхности, повышение точности отливок, увеличение плотности отливок, уменьшение размеров прибылей и часто даже их устранения.
Плавку производили в индукционной печи.
Объектом исследования были выбраны стандартные серые чугуны марок СЧ20, СЧ15, СЧ10, СЧЦ1, СЧЦ2, которые используются для изготовления фасонных отливок и стандартная сталь Ст.45, а также новые демпфирующие сплавы чугуна ЕА-1, ЕА-2 и ЕА-3, легированные хромом. Демпфирующие свойства этих чугунов и сплавов неизвестны.
Исследованы акустические (уровень звука, уровень звукового давления) и вибрационные (уровень виброускорения, общий уровень виброускорения) характеристики стандартных марок чугунов, сталей и новых выплавленных сплавов.
Поставлена задача, оценить акустические, вибрационные и демпфирующие характеристики стандартных серых чугунов и новых демпфирующих.
Исследование проводили на специальном устройстве по комплексному исследованию акустических и вибрационных свойств твердых образцов стали и чугуна. Шум фиксировали прибором «ОКТАВА101А», а вибрацию шумомером фирмы «Вте1&К|жг» модели 2204 [2].
На основе анализа установок для исследования акустических (уровень звука, уровень звукового давления) и вибрационных (уровень виброускорения, общий уровень виброускорения) свойств сплавов чугуна и стали было выбрано устройство для комплексного исследования акустических и вибрационных свойств пластинчатых и трубчатых образцов стали и чугуна с последующей модернизацией [3].
Так как задачей данной работы является модернизация устройства для исследования акустических и вибрационных характеристик исследованных сплавов, суть которой заключается в том, что натяжение нитей постоянное; возможность одновременно фиксировать шум и вибрацию, т.е. проводить комплексные исследования на одном устройстве; с помощью винта крепления стойки изменять высоту падения шара-ударника; применение высокоточных модернизированных современных приборов и образцов различной формы (пластинчатые, трубчатые) и доступных размеров.
На установке [3] исследовали стальной пластинчатый (50х50х5 мм) образец и чугунные пластинчатые, Т-образные образцы размером 50х50х5 мм.
Масса шара, плотность образца, расстояния от точки соударения до образца, толщина образца взаимосвязаны по [4]:
где m - масса пластины-образца, г;
р - плотность материала пластины-образца, г/см3;
l - расстояние от точки соударения до ближайшего края пластины-образца, см;
h - толщина пластины-образца, см.
При этом ширина и длина пластины-образца должны быть не менее чем в 5 раз больше его толщины. Исследуемая пластина размерами 50x50x5 мм удовлетворяет этим требованиям.
Уровни звукового давления исследовали в октавных полосах частот в диапазоне 1000-31500 Гц, уровни виброускорения в диапазоне 31,5-31500 Гц. Уровень звука - по шкале «А», общий уровень виброускорения - по характеристике «Lin».
Виброакустические характеристики новых демпфирующих сплавов серого чугуна ЕА-1, ЕА-2 и ЕА-3 ниже на 5-7 дБ, чем у стандартной стали и на 2-3 дБ чем у серого чугуна, применяемых в промышленности, что, в свою очередь, способствует снижению производственного шума и улучшает условия труда работающих.
Проведенные исследования показали, что уровень демпфирования в серых чугунах сильно зависит от типа, числа и характера распределения графитовых включений и может быть изменен более чем на два порядка величин, при этом влияние структуры матрицы незначительны.
1. Утепов Е.Б., Актаев Б.Г., Актаева Д.У., Утепов Т.Е. Применение «тихих» сплавов в технике борьбы с шумом. Алматы, 1998. 78 с.
2. Ерконыр А.К., Ахметбекова А.М., Естаева Д.К. Наука, техника и образование. // Научно-методический журнал. Москва, 2019. № 6 (59).
(1)
Список литературы /References
3. Ерконыр А.К., Утепов Е.Б., Утепова А.Б. и др. Исследование шума и вибрации твердых образцов. // Труды шестой международной научно-технической конференции «Новое в безопасности жизнедеятельности» (охрана труда, экология, валеология, защита человека в ЧС, токсикология). Часть I. Алматы, 2004. С. 52-54.
4. Cremer H., Cremer L. Theoride der Entstehung des klopts - chalts. Erequenz, 1948. Bd. 2. № 3. Р. 61-71.
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ВИБРОГАШЕНИЯ В МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ Пожалова Т.Н. Email: [email protected]
Пожалова Татьяна Николаевна - студент, бакалавр, кафедра строительных конструкций, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Аннотация: в данной статье рассматривается вибрационное воздействие на фундаменты как основная причина снижения производительности при транспортировке нефти. Проанализированы существующие методы предотвращения вибраций от насосного оборудования в магистральных насосных станциях. Рассмотрена схема активной виброзащиты. Выявлена и обоснована необходимость применения виброизолирующих эластичных элементов на стадии проектирования конструкций. Описаны существующие виброизоляционные материалы российских производителей. Ключевые слова: вибрации, насос, виброизоляция.
ANALYSIS OF THE EXISTING WAYS OF VIBRATION DAMAGE IN MAIN PUMPING STATIONS Pozhalova T.N.
Pozhalova Tatyana Nikolaevna - Student, Bachelor, DEPARTMENT OF BUILDING STRUCTURES, UFA STATE PETROLEUM TECHNOLOGICAL UNIVERSITY, UFA
Abstract: this article discusses the vibration effect on the foundations, as the main reason for the decrease in productivity during oil transportation. The existing methods for preventing vibrations from pumping equipment in main pumping stations are analyzed. The active vibration protection scheme is considered. Revealed the need for the use of vibration-isolating elastic elements at the design stage of structures. Existing vibration insulation materials of Russian manufacturers are described. Keywords: vibration, pump, vibration isolation.
УДК 699.842
В настоящее время одной из основных причин снижения производительности, раннего износа деталей, а иногда и поломок, являются вибрации, появляющиеся в насосе при транспортировке нефти. Вследствие этого время между ремонтами уменьшается, что увеличивает время простоя насоса, а также затраты на ремонт насоса. Из-за постоянно растущих требований к производительности насосов инженеры занимаются обеспечением более эффективной виброустойчивости насосов [1].
Существует два варианта виброизоляции: опорная и подвесная. При опорной -виброизоляторы располагаются под корпусом изолируемого оборудования или под
