CC BY
53
Рис. 4. Зависимость расхода жидкости от диаметра дросселирующих отверстий (ф)
и давления на входе (р)
Таким образом, в ходе исследований установле-
но:
1) диапазон изменения факторов расхода жидкости через форсунку лежит в пределах 4-147 см3/с и обеспечивает норму нанесения жидкого антигололёд-
ного материала на всех скоростных режимах работы машины;
2) увеличивать расход жидкости предпочтительнее увеличением диаметра дросселирующих отверстий.
Библиографический список
1. Витман Л.А., Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И. (ред. С.С. Ку-тателадзе). Распыливание жидкости форсунками. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1962. 264 с.
2. Нечипорук Н.В., Кобрина Н.В., Ляшенко А.М. [и др.]. Исследование процесса пылеподавления при погрузке и разгрузке каменного угля. // Химия растительного сырья. 2000. № 4. С. 85-101.
3. Патент РФ № 2312035. Многофункциональная машина коммунального назначения. В.Г. Зедгенизов, Д.В. Кокоуров,
Л.В. Простакова, А.А. Сенотрусов. Опубл. 10.12.2007.
4. Официальный сайт компании «иДТ-Инвест» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.idt-invest.ru/articles.html?id=45
5. U-sonic.ru Лаборатория акустических процессов и аппаратов БТИ АлтГТУ, Центр ультразвуковых технологий [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://u-sonic.ru/downloads/book/atomize_glava2.pdf
УДК 669
СТАЛЬ 110Г13Л ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ОТЛИВОК ДРАГ, РАБОТАЮЩИХ В СЛОЖНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
© А.М. Мусихин1
Иркутский завод тяжелого машиностроения,
664007, Россия, г. Иркутск, ул. Октябрьской Революции, 1, к. 19.
Приведены результаты исследования высокомарганцевой стали для горных машин. Рассмотрены методы упрочнения низкофосфористой стали 110Г13Л посредством дополнительного легирования. Дополнительное легирование осуществлялось введением сильных карбидообразующих (титана, хрома), что создавало новые центры кристаллизации и тем самым повышало устойчивость стали к износу. Модифицированная сталь показала более высокую эксплуатационную стойкость, что делает ее востребованной для горных машин, работающих в сложных геологических условиях. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: высокомарганцевая сталь; горные машины; драга; химический состав; механические свойства; износ.
1Мусихин Алексей Михайлович, инженер-технолог 1 категории отдела главного металлурга, тел.: 89501405489,
e-mail: [email protected]
Musikhin Aleksei, 1st category Engineer-Technologist of the Chief Metallurgist Department, tel.: 89501405489, e-mail: [email protected]
110H3n STEEL FOR STRENGTH CASTS OF DREDGES OPERATING IN COMPLEX CLIMATIC AND GEOLOGICAL
CONDITIONS
A.M. Musikhin
Irkutsk Heavy Engineering Factory, 1 October Revolution St., office 19, Irkutsk, Russia, 664007.
The paper presents the study results of high-manganese steel for mining machinery. It considers the methods of hardening 110n3n low-phosphorus steel by additional alloying. The last has been performed by the introduction of strong carbide-stabilizing elements (titanium, chromium) that create new crystallization centers and thus, increase steel wear resistance. Modified steel has demonstrated higher operational durability that makes it one of the in-demand for the mining machines operating in complex geological conditions. 1 figure. 2 tables. 5 sources.
Key words: high-manganese steel; mining machinery; dredge; chemical composition; mechanical properties; tear and wear.
В драге широко применяются отливки из высокомарганцевой стали - полувтулки, черпаки, козырьки, черпаковые барабаны и другие. Для повышения эксплуатационной стойкости ответственных отливок драг следует применять дополнительное легирование стали и упрочнение термомеханической обработкой.
Вредное влияние фосфора на свойства стали связано с образованием соединений - фосфидов и фос-фидной эвтектики, выделяющихся по границам зерен и в межосных пространствах дендритов. На сталях, различающихся содержанием фосфора, изучали тонкую структуру изломов образцов при различных температурах. Изломы образцов независимо от температуры испытания от -20 до -196оС характеризуются вязким «чашечным» строением. В стали стандартного состава (Р = 0,07%) в изломе обнаружены пленочные выделения фосфидов, а в низкофосфористой стали (Р = 0,02%) таких включений нет, даже при температуре испытаний -196оС «чашечки» имеют вытянутую форму, что свидетельствует о большой пластической деформации.
Влияние содержания фосфора на ударную вязкость высокомарганцевой стали показано на рисунке.
2 / • 1 /
180 -140 -100 -60 -20 20
t°C
Зависимость ударной вязкости высокомарганцевой стали от температуры испытания и содержания фосфора: 1 - 0,07%; 2 - 0,015%
Влияние карбидообразующих (молибдена, воль-
фрама, титана и других элементов) характеризуется изменением структурного состояния и устойчивости аустенита, а также способностью к самонаклепу легированной высокомарганцевой стали. Карбиды этих элементов являются труднорастворимыми, и поэтому для получения гомогенной аустенитной структуры необходима более высокая температура аустенизации (1150°С) по сравнению с температурой 1050°С для высокомарганцевой стали обычного состава.
Комплексное легирование высокомарганцевой стали медью и молибденом изучалось на сталях с содержанием 0,6% молибдена и с различным содержанием меди 1-1,5%. При комплексном легировании молибденом и медью прочностные и пластические свойства стали значительно повышаются. С увеличением содержания меди выше некоторого предела (1,8%) они несколько снижаются, хотя их общий уровень остается довольно высоким.
Рассматривая механические свойства высокомарганцевой стали, легированной медью и молибденом, следует отметить преимущественное влияние меди. Стали с содержанием меди 0,94-1,7% без молибдена отличаются менее высокими прочностными свойствами, но высокой ударной вязкостью (3,4-3,8 МДж/м2). Стали с молибденом и медью хладостойки, их ударная вязкость при температуре -100°С составляет 1,6 МДж/м2.
Низкофосфористые стали с никелем имеют более высокие значения ударной вязкости, чем стали с обычным фосфором и таким же количеством никеля. При изучении структуры сталей, содержащих хром, установлена развитая межзеренная пористость, внутри зерна отчетливо наблюдаются субзерна. Стали с никелем сохраняют хладостойкость до -1 80°С, в структуре образцов видны следы линий скольжения, плотность которых при более высоких температурах увеличивается, зерна более деформируются, что указывает на достаточную пластичность границ.
Влияние вольфрама на высокомарганцевую сталь проявляется в повышении предела текучести и ударной вязкости, образовании структуры с объемно-центрированной симметрией атомов и замыкает область, стабилизируя а-фазу. Выпадение дисперсных карбидов в процессе аустенизации приводит к обеднению основного твердого раствора углерода и снижает его стабильность. Дополнительное легирование высокомарганцевой стали вольфрамом и хромом так-
же значительно увеличивает ее хладостойкость. Сталь с содержанием вольфрама характеризуется высокой ударной вязкостью при нормальных (КС11 -3,2 МДж/м2) и низких температурах (при -100°С КСи -1,4 МДж/м2).
Влияние ванадия проявляется в повышении прочностных и пластических свойств, однако при этом несколько снижается ударная вязкость. Также ванадий оказывает влияние на повышение начальной прочности и твердости марганцевого аустенита, что способствует повышению износостойкости рабочих поверхностей в результате образования наклепанного слоя в процессе эксплуатации. Мерой эффективности упрочнения считается увеличение пределов текучести и прочности. В упрочненном состоянии наблюдается сближение между пределами прочности и текучести. Это отношение в случае легирования высокомарган-
цевой стали находится в пределах 0,78-0,8. Предел текучести повышается значительнее предела прочности, что находится в прямой связи с мелкодисперсно-стью карбидов и измельчением зерна.
Высокомарганцевую сталь модифицировали титаном (0,1%) и хромом (1,13%). При нормальных температурах механические свойства стали характеризуются значительным улучшением. Структура стали, модифицированной титаном, мелкозернистая, разрушение происходит по границам зерен. Титан эффективно повышает твердость высокомарганцевой стали, скорость нарастания твердости выше, чем у исходной стали, отмечено повышение износостойкости стали с добавками титана в условиях ударно-абразивного износа.
У высокомарганцевой стали, модифицированной 0,1% титана, ударная вязкость при нормальных тем-
Таблица 1
Зависимость механических свойств дражных козырьков после эксплуатации от дополнительного _легирования_
Дополнительное легирование Механические свойства
Режущая кромка Основное сечение
Об, МПа 00,2, МПа б, % Ф, % KCU, МДж/м2 Об, МПа 00,2, МПа б, % Ф, % KCU, МДж/м2
1,3% хрома + 0,75% никеля + 0,02% титана + 0,002% бора 530 - 6,3 20,0 0,5 707 560 22,0 23,0 0,2
1,4% хрома + 0,7% никеля + 0,02% титана + 0,002% бора 540 496 13,0 32,0 0,8 624 526 26,0 28,4 0,2
1% хрома + 0,15% молибдена + 0,01% титана + 0,02% бора 566 485 10,4 24,0 0,1 586 466 16,7 32,6 0,1
1% хрома + 0,01% титана + 0,002% бора 504 - 22,0 30,8 0,8 606 484 20,4 23,8 0,1
1 % никеля + 0,02% титана + 0,002% бора 560 - 10,0 20,0 0,8 700 560 22,0 25,0 0,1
Характеристика стали Категория грунта Среднемесячная температура работы драг, °С Время выработки, ч Время года Износ козырька
абсолютный, мм мм/1000 м3 переработанного грунта
110Г13Л (0,07% фосфора) II, III, IV - 3980 ноябрь-март 225 0,222
110Г13Л (0,07% фосфора и легированная хромом, никелем, молибденом) II, III +15, +18 1266 июнь-июль 70 0,189
110Г13Л (0,025% фосфора) II, III +18, +12, +5 1735 июль-сентябрь 55 0,108
III, IV -4, -20 922 сентябрь-ноябрь 15 0,128
II, III, IV +18, +12, +5, -4, -20 2717 июль-ноябрь 70 0,112
Примечание: II - гравий, суглинок легкий, щебень, галька; III - песчаноглинистые грунты, тяжелый суглинок, щебень различных размеров; IV - разборная скала, выветренные коренные породы, превращенные в дресву.
Таблица 2
Зависимость износа дражных козырьков в опытных цепях от химического состава высокомарганцевой стали и температуры работы драг
пературах составляет 2,0 МДж/м , а при -100°С снижается до 0,4 МДж/м2.
Зависимость механических свойств дражных деталей от дополнительного легирования высокомарганцевой стали показана на примере дражных козырьков (табл. 1).
При гидро-ударно-абразивном износе происходит прямое внедрение абразивных частиц в изнашиваемую поверхность с одновременным микрорезанием вследствие проскальзывания абразивных частиц по этой поверхности. Во время удара поверхностей жидкость с большой скоростью вытесняется из зоны контакта, а часть зерен абразива увлекается вытесняемой жидкостью, изнашивая при своем движении поверхность путем микрорезания.
Износ дражных деталей в зависимости от грунтов и сезона работ показан на примере дражных козырьков (табл. 2).
Показано повышение износостойкости за счет дополнительного легирования посредством введения в расплав карбидообразующих (никеля, титана, вольфрама и других) с учетом необходимой концентрации для достижения оптимального химического состава. Оптимальный химический состав позволяет повысить эксплуатационную стойкость для драг, работающих в сложных геологических и климатических условиях, что позволяет увеличивать срок эксплуатации ответственных деталей драг и приводит к снижению простоев оборудования.
Библиографический список
1. Агрызков Л.Е., Ивакин В.Л., Мусихин А.М., Черняк С.С. Структура и механические свойства низкофосфорной высокомарганцевой стали // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2012.
2. Черняк С.С., Ромен Б.М. Высокомарганцевая сталь в дра-гостроении. Иркутск: Изд-во Ирк. ун-та. 1995. 384 с.
3. Черняк С.С. Проблемы повышения эксплуатационной стойкости стали. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2007. 345 с.
4. Мусихин А.М. Влияние уникальных стронций-бариевых-кальциевых карбонатов на структуру и свойства высокомар-
ганцевых сталей // Современные наукоемкие технологии: сб. науч. тр. № 3. М.: «Российская Академия Естествознания», 2011.
5. Мусихин А.М. Влияние дополнительного легирования высокомарганцевой стали на эксплуатационную стойкость ответственных деталей машин, работающих в условиях Севера. Проблемы транспорта Восточной Сибири: материалы науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов электромеханического факультета ИрГУПС. Ч. 2. Иркутск. 2011.
УДК 534.1:539.3
АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СТАТИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ К ИЗМЕНЕНИЮ ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
1 9
© Нгуен Динь Дыонг1, И.Н. Рыжиков2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлены теоретические основы анализа чувствительности статических перемещений и напряжений к изменению проектных параметров конструкций, проводимого при их проектировании. Использование коэффициентов чувствительности позволяет достичь эффективного результата, оценить влияние выбранного варианта изменения толщин на перемещения и напряжения конструкций. Этот метод может быть применен к различным конструкциям, в частности к лопаткам турбин газотурбинных двигателей. Ил. 4. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: газовые турбины; метод конечных элементов; свободные колебания лопаток;коэффициент чувствительности; динамический анализ конструкции.
SENSITIVITY ANALYSIS OF STATIC DISPLACEMENTS AND BLADE STRESSES OF GAS TURBINE ENGINES TO DESIGN PARAMETER CHANGES Nguyen Dinh Dyong, I.N. Ryzhikov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper presents theoretical bases of the sensitivity analysis of static displacement and stresses to the changes in design parameters of structures carried out while designing them. The use of the sensitivity coefficients allows to achieve effective results and assess the influence of the selected option of thickness change on structure displacements and stresses. This method is applicable to various structures, including the turbine blades of gas turbine engines. 4 figures. 3 sources.
1 Нгуен Динь Дыонг, аспирант, тел.: 89246038970, e-mail: [email protected] Nguyen Dinh Dyong, Postgraduate, tel.: 89246038970, e-mail: [email protected]
2Рыжиков Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и стандартизации в машиностроении, тел.: 89500610243, e-mail: [email protected]
Ryzhikov Igor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Designing and Standardization in Mechanical Engineering, tel.: 89500610243, e-mail: rin111 @list.ru
