CC BY
18
Скорость дезактивации катализатора поддерживается на постоянном уровне компенсацией давления процесса. Расчет скорости дезактивации катализатора выполнен с использованием средневзвешенной температуры на входе в реактор или данных анализа катализатора [3].
Нами для оптимизации температурного режима реакторного блока установки принят дискретный принцип максимума Понтрягина, который позволяет выделить из множества допустимых процессов некоторое подмножество процессов, "подозрительных" на оптимальность, успешно используемый при совершенствовании схем и оптимизации рабочих режимов химико-технологических установок [4, 5]. При описании кинетики используются температурные зависимости констант скоростей, описываемых уравнением Аррениуса.
Предусмотрена также возможность, в целях повышения качества продукции, выделения перед последним реактором промежуточной ароматической фракции [6]. При этом система нелинейных уравнений теплового баланса и уравнения однократного испарения решается методом Ньютона-Рафсона с определением соответствующей матрицы Якоби [7, 8].
Разработанный в среде программирования Pascal ABC пакет программ позволил определить оптимальный температурный режим сложной химико-технологической системы.
Список литературы
1. Фирма «Комбастшн Энджиниринг Симкон» Каталитический риформинг // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1989. № 3. С. 105.
2. Фирма «ПРОФИМЭТИКС». Каталитический риформинг // Нефть, газ и нефтехимия, 1989. № 3. С. 105.
3. Фирма «Эплайд Отомейшн». Каталитический риформинг // Нефть, газ и нефтехимия, 1989. № 3. С. 104.
4. Умергалин Т.Г. Процесс совмещенной многоступенчатой конденсации и испарения смеси. Уфа: Башкирское книжное издательство, 1991. 150 с.
5. Умергалин Т.Г., Искакова З.М. Компьютерное моделирование и оптимизация производственных технологических установок // Известия ЮФУ. Технические науки, 2005. № 1 (45). С. 43-44.
6. Маткулова Л.Ф., Мусина А.Р., Осипова А.Г. Моделирование и оптимизация химико-технологических установок // Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения) сборник научных трудов по материалам V Международной научной конференции, 2016. С. 156.
7. Умергалин Т.Г. Математическое моделирование основных химико-технологических процессов: Учебное пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. 61 с.
8. Умергалин Т.Г. Основы вычислительной математики. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. 106 с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК ПАТРОННО-ГИЛЬЗОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА Колесников Д.Ю.1, Верещагин П.В.2
'Колесников Денис Юрьевич - студент; 2Верещагин Павел Викторович - кандидат технических наук, профессор, кафедра ракетных двигателей и высокоэнергетических устройств автоматических систем, Бийский технологический институт (филиал) Алтайский государственный технологический университет, г. Барнаул
Аннотация: в статье затрагивается важность рационального проектирования заготовок патронно-гильзового производства и предлагается метод расчёта полуфабрикатов вытяжки. Ключевые слова: пуля, вытяжка.
В условиях массового производства металлических деталей, типа гильз стрелкового оружия, основной статьей расхода являются затраты на листовой прокат. Поэтому при проектировании таких технологических процессов особое внимание следует уделять правильному выбору формы и размеров заготовок. В штамповочном производстве основным правилом определения объема заготовки является равенство объемов готовой детали и
заготовки с учетом припусков на технологические потери, такие как обязательные обрезки и угар на термических операциях.
Базовой технологической схемой для производства гильз является многократная вытяжка с утонением стенок и последующие операции объемной штамповки донного участка, обжима дульцевой части изделия. При такой схеме технологического процесса важным оказывается не только правильный выбор объема заготовки, но рациональная толщина заготовки. Слишком большая толщина заготовки увеличивает количество операций вытяжки или сильно затрудняет их, так как утоняется стенка от начальной завышенной толщины заготовки. Кроме этого излишняя толщина заготовки осложнит проведение операций штамповки дна, так как потребуется перемещать излишки металла в стенки изделия, что требует очень больших усилий, снижает стойкость инструментов на операции. Слишком маленькая толщина заготовки не позволит сформировать дно изделия при выполнении штамповки, для этого не хватит металла донной части. Таким образом, при выборе толщины заготовки для изготовления гильзы следует выбирать минимально возможную толщину листа из стандартного ряда, обеспечивающую формирование фигурной донной части изделия. Для выполнения этого условия следует потребовать равенства объемов нижней (придонной) части готового изделия и полуфабриката последней вытяжки, после которой производится формирование донного участка гильзы [1].
Исходными данными для расчета заготовки является размеры гильзы, приведенные в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Размеры верхней части гильзы
Сечение Расстояние от дна до сечения, мм Диаметр, мм Толщина стенки, мм
Нижняя часть корпуса, (нрс) Ьнрс ¿нрс энрс
Под скатом, (срс) Ьсрс ¿срс эсрс
Над скатом Ьскт
Дульце (нрс) Ьврс ¿врс эврс
Таблица 2. Размеры нижней части гильзы
Наружный диаметр фланца, мм Толщина фланца, мм Толщина дна, мм Диаметр капсульного гнезда, мм Глубина капсульного гнезда, мм
¿фл 8фл эдна Бкг Ькг
Радиус сопряжения дна и корпуса гильзы, мм | Г
Выбор заготовки разбивается на две задачи:
■ первая определить объем готового изделия, назначить припуски на технологические потери и вычислить объем заготовки;
■ вторая задача из условия равенства объемов придонных участков готового изделия и последней вытяжки определить толщину заготовки, определить диаметр заготовки для вырубки.
Объем дна гильзы, как сумма объемов цилиндрической и фланцевой частей:
^дна = ^ ' [^на ' 8дна + Кфл ' (¿фл - ^ )• Ьфл - • Ькг ] (1)
где Кфл = 0,75...1,25 - коэффициент, учитывающий наличие фаски на фланце и последующую подрезку.
Высота участка малого радиуса:
Ьнрс = г -(1 - . (2)
Здесь р - угол конусности внутренней поверхности изделия.
Расстояние от оси заготовки до центра окружности радиусного участка пуансона последней штамповки:
Гщ = 0,5 - 2 •(8нрс + Г)].
-ш 1-нрс - 2 •(V + Г)]. (3)
Расстояние по высоте от начала координат (нрс) до начала радиусной части пуансона последней штамповки:
2ш = г • этр . (4)
Объем радиусного участка сопряжения дна и стенки гильзы:
V = %• рад
hнрс •( 0,25•diрс "ГШ I-
г2 •(г - ^ )-
1 •(г3 -4)+ Гш
(
\
% 2
— • Г - 7П
2 П
4
г2 - 7;п - г2 • aгcsin1 ~ш Пг
Объем верхней части корпуса для изделия с конической стенкой, как разность объемов наружного и внутреннего конусов:
V = —-(и - И )• Г<Л2 + й2 + й • й -
крп /-Ч \ срс нрс / нрс срс нрс срс
12
нрс
нрс -2 • V)2 +(йсрс -2 • 8срс)2 +(йсрс - 2 • 8срс)• (йнрс - 2 • 8нрс 1
Объем ската, как разность объемов наружного и внутреннего конусов: V =-%•(}! - И )• Гй2 + й2 + й • й
скт ^^ V скт срс/ [.врс срс врс срс
(6)
(йврс - 2 • V^ + (йсрс - 2 • V^ + (йсрс - 2 • V^ (йврс - 2 • V)
(7)
Объем дульца:
V =
длц
% 4
• (иврс - Искт)• ^с - (йврс - 2 • V)2].
(8)
Объем готового изделия выражается в виде суммы элементарных объемов:
V = V + V + V + V + V (9)
изд длц скт 1 крп рад дна ■ ;
Объем изделия с учетом технологических потерь в дальнейшем используем для определения диаметра рондоли, но до этого следует подобрать толщину заготовки.
Ниже приводятся расчетные зависимости для вычисления объема нижней части полуфабриката последней вытяжки
Наружный диаметр полуфабриката последней вытяжки:
йп йнрс
(1 - тш )
(10)
где тш = 0,02.. .0,025 - учитывает увеличение диаметра на штамповке дна. Высота участка малого радиуса - Ипнрс, расстояние от оси заготовки до центра окружности радиусного участка пуансона - гц, расстояние по высоте от начала координат (нрс) до начала радиусной части пуансона последней вытяжки - 7п определяются по расчетным зависимостям (2 - 4) при подстановке в них йп - наружного диаметра, гп - радиуса сопряжения дна и корпуса и рп -конусности стенки последней вытяжки. Объем зоны малого радиуса на последней вытяжке ^рад определяется по формуле (5) при подстановке в нее параметров последней вытяжки.
Дно полуфабриката после последней вытяжки имеет сложную наружную поверхность, включающую в себя сферический участок сопряжения дна и стенки, а также плоский участок в центральной части дна заготовки, рисунок 1.
Рис. 1. Элементарные участки последней вытяжки: ' — конический участок; 2 — радиусный участок; 3 — дно (кольцевой участок); 4 — дно (сферический участок); 5 — дно (цилиндрический участок)
Радиус внешней сферической поверхности дна последней вытяжки:
R = Гп + s0 . (11)
Здесь - толщина заготовки, листа.
Расстояние он начала координат (нрс) до начала сферической части внешней поверхности дна:
^сф =л/^ "(V + гп ^
(12)
Высота сферической части:
hсф = Я " zсф
(13)
Объем сферического участка дна:
Чф = п
К2 • hсф "
1 •(к3 " ^Ф )+
+ Г,
п
• Я2 - z
сф
•д/Я^^г^ - Я2 • arcslп
сф
сф
Я
(14)
Объем внутреннего цилиндра дна, за пределами сферической части:
„2
Хцил =п Гц • §0
Объем кольца, на котором лежит сферический участок:
(15)
V.
п • (о,25 • - Гц2).(§о - hсф).
(16)
Определим объем дна полуфабриката последней вытяжки, путем сложения элементарных объемов:
V = V + V + V
пдна псф цил кольца
(17)
Толщину заготовки подбираем из условия равенства объемов донной и радиусной части изделия и предпоследней вытяжки:
V + V = V + V (18)
дна рад пдна прад
Увеличение толщины заготовки s0 и внутреннего радиуса сопряжения дна и корпуса гп увеличивают объем придонного участка последней вытяжки. При этом желательно выполнить следующие условия:
- относительная толщина дна последней вытяжки ^0Мп) < 0,20^0,40;
- относительный радиус сопряжения дна и корпуса (гп^0) < 0,30^0,80.
Таким образом, объем придонного участка полуфабриката последней вытяжки зависит лишь от двух параметров радиуса сопряжения и толщины исходной заготовки, которая и является искомой минимизируемой величиной. Поэтому при подборе толщины заготовки задаются толщиной заготовки, и проводят расчеты с минимально и максимально возможным радиусом сопряжения. Если оба рассчитанных значений объема оказываются больше или меньше объема придонного участка гильзы, тогда либо уменьшают, либо увеличивают толщину заготовки. В противном случае уточняют радиус сопряжения, пока не выполнится условие равенства объемов придонных участков.
После подбора толщины заготовки и уточнения радиуса сопряжения дна и стенки последней вытяжки из условия равенства объемов готового изделия и заготовки определяется диаметр заготовки:
¿о =.
4 V
п во •л
(20)
Здесь л = 0,75^0,85 - коэффициент использования металла, без учета раскроя листа, меньшие значения для больших толщин.
Изложенная выше методика выбора толщины заготовки применительно к изготовлению специзделий позволяет минимизировать количество вытяжных операций или облегчить их проведение, повысить стойкость инструментов при штамповке, исключив перемещение металла придонного участка в стенки изделия, при этом гарантируется полное заполнение гравюры штампа.
2
Список литературы
1. Верещагин П.В., Беспалов Д.В. Разработка охотничьего патрона с улучшенными характеристиками 6,5 GRENDEL / Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: материалы 9-й Всеросс. научно-практ. конф. / под ред. д. т. н., профессора А.Г. Овчаренко. Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2015. 333 с. С. 100-102.
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАВАЮЩЕЙ КРЫШИ РЕЗЕРВУАРА С УСТРОЙСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА Горбачев Е.Ю.
Горбачев Евгений Юрьевич — магистрант, кафедра нефтегазового дела и нефтехимии, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Аннотация: на примере конкретного технического решения рассмотрена эффективность устройства электрического подогрева для плавающей крыши. Проведен анализ воздействия снеговой нагрузки на плавающую крышу и подбор оборудования.
Ключевые слова: резервуар, плавающая крыша, снеголедяные осадки, электрический подогрев, снеговая нагрузка.
На сегодняшний день поверхность плавающих крыш резервуаров очищают ручным способом при толщине снега более 100 мм. Процесс очистки снега весьма трудоемкий, так как на плавающей крыше может образоваться сложная снеголедовая смесь, которая при толщине 10 см на резервуаре объемом 50000 м3 весит порядка 28,7 тонны [1].
Опыт эксплуатации резервуаров с плавающей крышей показал, что снеговой покров на плавающей крыше распределен неравномерно по поверхности. Неравномерность распределения снеговых нагрузок приводит к возникновению кренящего момента, который способствует отказу в работоспособности или вовсе к затоплению плавающей крыши. Отмечены случаи потопления плавающих крыш резервуаров, которые эксплуатировались в районах со снеговой нагрузкой 1,5 кПа и выше [46]. Неравномерность распределения снеговой нагрузки обусловлена геометрическими параметрами резервуара, скоростью и направлением потока ветра при снегопаде, высотой уровня жидкости в резервуаре.
В статье предложено конкретное техническое решение по подогреву снеголедяных осадков на плавающей крыше, результат которого - избежание ручного труда путем автоматизации всей конструкции, а также равномерное распределение тепла по обогреваемой поверхности.
Подбор оборудования для реализации технического решения
Наиболее эффективной, дешевой и простой в монтаже является кабельная система обогрева. Данная система уже активно применяется для избавления кровли домов от обледенения и снега [2]. Имеется множество поставщиков и специалистов, осуществляющих монтаж оборудования. Необходимо только внедрить эту технологию для избавления от снеговой нагрузки на поверхности плавающей крыши резервуара.
Состав системы кабельного обогрева кровли: нагревательный (греющий) кабель; соединительные и концевые муфты для греющего кабеля; силовой питающий кабель; датчик температуры и влаги и др. элементы.
Самым важным элементом является нагревательный кабель. По принципу действия его разделяют на саморегулирующийся и резистивный. Первый изменяет температуру нагрева в зависимости от погодных условий, а второй имеет постоянную мощность по всей длине кабеля.
Так как потребность тепла на различных участках плавающей крыши примерно равна, то наиболее эффективной будет прокладка резистивного нагревательного кабеля марки Nexans Defrost Twin 28 Вт/м. Резистивный кабель нагревается за счет внутреннего сопротивления току. Он имеет одну или две жилы и покрывается защитным слоем. Данные кабели широко применяются для обустройства «теплых полов» и «теплых лестничных площадок» и характеризуются невысокими затратами на монтаж и эксплуатацию.
