CC BY
48
ющих условия труда лиц пожилого возраста. Созданы специальные кресла улучшенной конструкции, позволяющие варьировать условия поддержки спины и головы, а также высоту сидения. Другое простое решение: вместо погрузки колец в упаковке парами (вес упаковки 25 кг) предлагается погрузка колец поштучно (вес 11 кг).
Андреас Штайн (Andreas Stein), руководитель отдела Еврокомисии в Брюсселе, рассмотрел в своем докладе вопрос о поощрении участия женщин в производстве. Металлургическая отрасль считается обычно чисто мужской. И не совсем без оснований. В то же время опыт показывает, что участие женщин на определенных позициях весьма полезно. В некоторых вопросах, как, например, проведение анализов и экспериментов, учет и отчетность, женская тщательность и пунктуальность оказываются весьма уместными. В металлургии и переработке металлов женщины составляют около 17 % от всех работающих. В то же время доля женщин среди работников со специальным образованием существенно ниже - менее 12 %. Проблема заключается в том, что в отрасль в настоящее время приходит слишком мало женщин, в связи с чем старение среди женского персонала на предприятиях более выражено. Многие женщины работают на условиях частичной занятости. Из числа всех лиц, частично занятых в отрасли, около 75 % составляют женщины. Налицо разница в оплате труда мужчин и женщин. Даже на инженерных позициях женщины зарабатывают меньше мужчин.
Докладчик считает важным усилить работу среди девушек, в т.ч. в школах, чтобы сделать для них работу в отрасли привлекательной. Но для того, чтобы эта привлекательность поддерживалась, необходима реальная забота со стороны предприятий о том, чтобы для женщины семейная и производственная жизнь не вступали в противоречие друг с другом. Для этого предприятиям рекомендуется разрешать женщинам подвижный график рабочего времени. Некоторые плоды проводимой работы уже налицо. Так, в руководстве концерна ThyssenKrupp участвует одна женщина. Недавно в Дортмунде была проведена специальная конференция, посвященная участию женщин в металлургической промышленности региона. На ней присутствовали две женщины, работающие на дортмундском предприятии ThyssenKrupp, куда они пришли после защиты докторских диссертаций по химии. Одна из них работает руководителем отдела исследований и инноваций, другая руководит лабораторией анализа покрытий. В настоящее время в ряде стран Европы, в частности, в Германии, дискутируется вопрос о целесообразности введения конкретной квоты для женщин на руководящих постах. Автор доклада является убежденным сторонником этой точки зрения. Но ответа на вопрос, насколько такое решение приемлемо для металлургической отрасли, у него нет.
Одержано 25.12.2013
© Д-р техн. наук А. Л. Геллер, д-р техн. наук В. Г Горелик
Дюссельдорф, Германия
Geller A., Gorelik V. Annual international conference of metallurgists in Dusseldorf
(Germany) «Steel 2012»
РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ТРАКАХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
Рассматриваются нагрузки в траках при движении гусеничной машины, вызванные изменением скорости их движения. В общем случае скорость трака (рис. 1) состоит из скорости машины, (переносной, поступательной, постоянной по величине и направлению) и скорости трака относительно машины (постоянной по величине, равной скорости движения машины, и переменной по направлению)
V б = V + V V 1 = IV I о
абс пер отн •> V пер\ отн\ • V-1-/
12 3 4
Рис. 1. Кинематическая схема гусеничной машины и скорости трака: 1, 4 - ведомая и ведущие звездочки, 2 - катки, 3 - нижняя
и верхняя ветви гусеницы, 5 - скорости ц.м. трака
ISSN 1607-6885 Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №1, 2013
153
В этом случае, при контакте с дорогой, абсолютная скорость трака равна нулю Vпер + Vотн = 0, а трака верхней
ветви гусеницы равна удвоенной скорости движения машины Vпер + Vотн = 2 • Vпер. Для любого положения трака гусеницы величина абсолютной скорости равна
\Кбс\ = 2 • \пер| • 8Шу, (2)
где а - угол наклона вектора относительной скорости к линии вектора переносной скорости (0 < а < 2 • п, рис. 1).
Таким образом, изменение абсолютной скорости и кинетической энергии трака зависит только от изменения направления его относительной скорости, (рис. 2). При прямолинейном движении машины с постоянной скоростью переносное и кориолисово ускорения трака равны нулю. Относительное ускорение представленно изменяющимися нормальной и тангенциальной составляющими. При отсутствии сил трения, работу выполняют внешние тангенциальные силы, действующие в траках гусениц.
Тогда, производная по времени кинетической энергии трака равна мощности внешних сил дающих это изменение
ш = А! = р .7с ()
у, у, танг абс ?
й й
где Т - кинетическая энергия трака гусеницы, / - время, Ртанг - тангенциальная сила в траке, \абс - абсолютная скорость трака.
йт (о _
По известным данным левой части (——— > рис. 2, б) а также абсолютной скорости (\абс, рис. 2, а) и направления
тангенциальных сил (Ртанг, рис. 1) правой части уравнения (3) определяются тангенциальные составляющие сил в траках гусениц (Ртанг, рис. 2, в)
т • V2
,П У пер р --------------
танг а
к* -2
где т - масса трака, К - радиусы звездочек, катков.
Рис. 2. Изменение величины абсолютной скорости (а), производной по времени кинетической энергии (б) и тангенциальных
сил в траках (в)
Изменение тангенциальных сил (Ртанг) в траках при изменении скорости их движения (\абс), полученные расчетным путем по исходным данным ходовой части Т-34-85 и скорости движения машины 72 км/час показано на рис. 2, в. На участках, где скорость движения траков постоянна, Ртанг равна нулю. Наибольшие значения сил наблюдаются в
местах изменения скорости (1-4, рис. 2, е), особенно при переходе трака к состоянию покоя или движения из состояния покоя (3, 4, рис. 2, в).
Аналогичные расчеты, выполненные для кольцевого катка радиуса Я (рис. 3, а) катящегося по ровной недефор-мируемой поверхности с постоянной скоростью Упер .
Рис. 3. Изменение величины абсолютной скорости (б), производной по времени кинетической энергии (в) и тангенциальных
сил (г) точек катка (а)
Расчеты показали наличие сил в точке контакта, вызванных изменением абсолютной скорости точек кольца (рис. 3, б). Величины этих сил существенно превышают силы в остальных частях кольца. Причем со стороны направления движения кольца они носят характер сжатия (рис. 3, г,1), после точки контакта - растяжения (рис. 3, г, 2).
Векторный анализ кинематических характеристик точек кольца показал, что величина ускорений постоянна, а его составляющие - нормальные и тангенциальные ускорения - переменные (рис 4, а).
Рис. 4. Годограф скоростей (а, 1 - точка контакта) и графики изменения величин скорости V и тангенциального ускорения dV (б) точек катка
б
в
В точке контакта тангенциальное ускорение близко к полному ускорению и терпит разрыв по знаку (рис. 4, б).
Таким образом, характер движения точек изменяет их кинетическую энергию, приводит к возникновению сил инерции, которые с учетом энергетического баланса машины (закона сохранения энергии) формируют переменные внешние силы, которые в связи с разрывом ускорения в точке контакта, могут достигать больших величин.
Выполненные расчеты показывают, что энергия траков и элементов катков при переходе их в состояние покоя рассеивается полностью, а с началом движения - увеличивается. Это вызывает удары в элементах движителей. На практике поверхности пальцев, траков и катков имеют упругие покрытия, что приводит к снижению нагрузок и увеличению срока службы.
В природе при передвижении (например, человека) в процессе контакта с поверхностью кинетическая энергия переходит в потенциальную поднятием центра масс тела, а затем снова переходит в кинетическую. При этом рассеивание энергии составляет 30-3 5 % [1].
Наличие рассеивания энергии в зоне контакта при качении тела приводит к существованию коэффициента трения качения даже при абсолютно гладких поверхностях.
Аналогичные явления могут наблюдаться в силовых сателлитных зубчатых механизмах, где скорости существенно выше и значительно выше жесткость контактных поверхностей.
1607-6885 Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні №1, 2013
155
Список литературы
1. Витензон А. С. От естественного к искусственному управлению локомоцией / Витензон А. С., Петрушанская К. А. - М. : Научно-медицинская фирма МБН, 2003. - 448 с.
© Канд. техн. наук А. Ф. Коляда, О. М. Турпак Технический университет, г. Запорожье Koliada A., Turpak O. The calculation of dynamic loads in tracked of vehicles
ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЇ МЕТАЛІЗАЦІЇ ОКАЛИНИ ШВИДКОРІЗАЛЬНИХ СТАЛЕЙ У НАГРІВАЛЬНИХ ПЕЧАХ
Перехід України на ринкову економіку спричиняє проблеми енерго- та ресурсозбереження в металургійній промисловості. Якщо вирішення питань енергозбереження здійснюється на державному рівні, то у ресурсозбереженні актуальною є проблема зниження утворення окалини під час нагрівання сталевих заготовок у полум’яних печах, а також повернення її як вторинної сировини до виробництва.
Відомо, що швидкість нагрівання заготовок у печах під кування, заданий рівень температури, а також тривалість періоду витримки за цієї температури, визначаються маркою сталі та розмірами заготовок. Так, температура кування заготовок із швидкорізальної сталі Р6М5 знаходиться в межах 1100.. .1200 °С, а тривалість періоду витримки за цієї температури складає 0,5...З,0 год. У той же час передбачено проміжні підігрівання металу в процесі кування за обмеженої швидкості підйому його температури. Як наслідок, наявність значної тривалості періодів підйому температури та витримки заготовок швидкорізальної сталі перед куванням супроводжується вигаром металу, величина якого сягає 3.4 %.
Методи зниження вигару металу при нагріванні сталевих заготовок у полум’яних печах зводяться до дії на чинники, які визначають динаміку його високотемпературного окислення, зокрема:
- вдосконалення конструкції нагрівальних печей і пальників;
- раціональний вибір палива та спалювання його з мінімальним надлишком повітря;
- оптимізація теплового та температурного режимів печі з метою досягнення рівномірності нагрівання сталі та зниження тривалості його перебування на ділянці високої температури.
Заходи, що спрямовано на зниження вигару високолегованих сталей за виробничих умов, дозволяють зменшити їх втрати з окалиною, але не виключають їх узагалі. У зв’язку з цим доцільно здійснювати металізацію окалини з поверненням її до виробництва.
Одним з напрямів утилізації окалини високолегованих сталей, як вторинної сировини, що містить дорогі легуючі елементи, є її вуглетермічне відновлення з наступним використанням металізованого продукту під час виплавляння відповідних марок сталей [3,4]. Тому виникає необхідність визначення раціонального складу шихти, що містить окалину, та параметрів теплового режиму її відновлення, а також вибору конструкції пристрою для його здійснення, які забезпечують необхідні умови для реалізації процесів металізації окалини.
За лабораторних умов експерименти виконували на термогравіметричній установці в інтервалі температур ізотермічної витримки 900.1250 °С. Досліджували шихту із вмістом окалини швидкорізальної сталі Р6М5 у межах
83.89 % і вуглецевого відновника 11__17 %, яке використовували циклонний пил вуглеграфітового виробництва,
графіт і деревне вугілля.
Виявлено, що у шихті із вмістом 15 % різних вуглецевих відновників міра відновлення окалини при використанні циклонного пилу вуглеграфітового виробництва сягає 90,0 %, при використанні графіту - 87,5 % та деревного вугілля -85,0 %, а оптимальний діапазон температури ізотермічної витримки складає 1100 .1200 °С.
Змінювання залишкового вмісту кисню та вуглецю у металізованому продукті, а також міри відновлення окалини, залежно від початкового вмісту вуглецю в шихті подано на рисунку. Як свідчить аналіз одержаних результатів, раціональне співвідношення «окалина : вуглець у шихті» складає 1,7.. .2,0, що відповідає вмісту вуглецевого відновника у межах 13.15 %.
За вказаним складом шихти, температури її теплової обробки 1150 °С, а також тривалості ізотермічної витримки
упродовж 1,5 год, було досягнуто міру відновлення окалини 88,5.90,0 % при залишковому вмісті вуглецю 1,4_2,1 %.
Наступне збільшення вмісту відновника в шихті є небажаним, оскільки різко підвищує вміст залишкового вуглецю в металізованому продукті за незначним зниженням вмісту залишкового кисню та незначним зростанням міри відновлення окалини.
